GFM-GCI系统暂态同步稳定判据分析

其中P+ ref和P+ reff分别为系统故障前和故障时正序有功功率给定值；蓝色、红色和黄色曲线分别为系统正常运行阶段、故障检测阶段、故障持续阶段的正序功角特性曲线。A0为系统初始运行点。δ+的工作轨迹反映了GFM-GCI系统从正常阶段到故障阶段的序贯切换控制，如图8所示，该轨迹包括以下几个阶段。

(a) 在正常运行阶段，GFM-GCI系统初始运行点为A0。电网发生不对称故障后，系统进入故障检测延迟阶段，δ+和ω+保持不变，工作点将移至B0。

(b) 在延迟阶段，B0处的有功功率给定值为P+ ref，且P+ ref > P+。由式(4)可知，ω+持续上升，δ+从δ+ 0运动到δ+ 1，系统动能的增加量即为加速面积。

(c) GFM-GCI系统检测到电网不对称故障，为确保系统暂态过程中存在平衡点，由式(11)确定故障期间有功功率给定值范围，同时δ+和ω+保持不变，工作点从B1运动到C1。

(d) C1处的有功功率给定值为P+ reff且P+ reff < P+，由式(4)可知ω+持续下降，δ+不断增加，直到ω+降至ω+ f，δ+从δ+ 1升至δ+ 2。系统动能的减小量即为减速面积。

如图8所示，工作点运动到D1时，δ+等于δ+ max，如果ω+仍大于ω+ f，此时δ+继续增加且P+ reff > P+，由式(4)可知，ω+持续上升，δ+不断增加，系统将发生暂态失稳。为了得到临界清除角δ+ cr，令δ+ 2 = δ+ max，δ+ max为P+ 2和P+ ref的右侧交点。由此可得正序系统从正常阶段到故障阶段的暂态同步稳定判据为[15]：

由式(16)可知，正序系统加速面积越大，系统在暂态过程中积累的动能越大，越不利于系统的稳定运行；正序阻尼系数越大，系统在暂态过程中的阻尼面积越大，系统在暂态过程中消耗的动能越大，系统暂态稳定性会得到提高。