书 书 书犐犆犛 ２７ ． ０１０ 犉 １９ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ３８９８３ ． １ — ２０２０ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 　 /G26 １ /G27 /G28 ： /G29 /G2A 犞犻狉狋狌犪犾狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊犿犪犮犺犻狀犲 — 犘犪狉狋 １ ： 犌犲狀犲狉犪犾 ２０２０  ０７  ２１ /G2B /G2C ２０２１  ０２  ０１ /G2D /G2E /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G2B /G2C书 书 书前 　　 言 　　 ＧＢ ／ Ｔ３８９８３ 《 虚拟同步机 》 分为 ５ 个部分 ： ——— 第 １ 部分 ： 总则 ； ——— 第 ２ 部分 ： 风力发电虚拟同步发电机 ； ——— 第 ３ 部分 ： 光伏发电虚拟同步发电机 ； ——— 第 ４ 部分 ： 电力储能虚拟同步机 ； ——— 第 ５ 部分 ： 负荷侧虚拟同步机 。 本部分为 ＧＢ ／ Ｔ３８９８３ 的第 １ 部分 。 本部分按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本部分由中国电力企业联合会提出 。 本部分由全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ５６４ ） 归口 。 本部分起草单位 ： 中国电力科学研究院有限公司 、 国网江苏省电力有限公司 、 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 、 国网天津市电力公司 、 国网重庆市电力公司电力科学研究院 、 国电南瑞科技股份有限公司 、 许继集团有限公司 、 国网江西省电力有限公司 、 广西电网有限责任公司电力科学研究院 、 国网新源张家口风光储示范电站有限公司 、 东南大学 、 华北电力大学 、 重庆大学 、 湖南大学 、 江苏固德威电源科技股份有限公司 。 本部分主要起草人 ： 盛万兴 、 吕志鹏 、 刘海涛 、 吴鸣 、 苏剑 、 孙丽敬 、 宋振浩 、 于辉 、 刘辉 、 王旭东 、 李俊杰 、 张伟 、 韦徵 、 秦晓辉 、 刘汉民 、 周柯 、 曹建博 、 苏丽宁 、 颜湘武 、 涂春鸣 、 范瑞祥 、 曾正 、 王建华 、 翁蓓蓓 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３８９８３ ． １ — ２０２０ 虚拟同步机 　 第 １ 部分 ： 总则 １ 　 范围 ＧＢ ／ Ｔ３８９８３ 的本部分规定了虚拟同步机的基本规定 、 功能要求和性能要求 。 本部分适用于虚拟同步机的设计与应用 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ１８４５１．２ 　 风力发电机组 　 功率特性测试 ＧＢ ／ Ｔ１８４８７ （ 所有部分 ） 　 电动汽车传导充电系统 ＧＢ ／ Ｔ１９９６３ 　 风电场接入电力系统技术规定 ＧＢ ／ Ｔ１９９６４ 　 光伏发电站接入电力系统技术规定 ＧＢ ／ Ｔ２０２３４ （ 所有部分 ） 　 电动汽车传导充电用连接装置 ＧＢ ／ Ｔ２９３１９ 　 光伏发电系统接入配电网技术规定 ＧＢ ／ Ｔ３４１２０ 　 电化学储能系统储能变流器技术规范 ＧＢ ／ Ｔ３６５４８ 　 电化学储能系统接入电网测试规范 ＧＢ ／ Ｔ３７４０８ 　 光伏发电并网逆变器技术要求 ＧＢ ／ Ｔ３７４０９ 　 光伏发电并网逆变器检测技术规范 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 虚拟同步机 　 狏犻狉狋狌犪犾狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊犿犪犮犺犻狀犲 ； 犞犛犕 通过模拟同步机的惯量 、 内电势等机电暂态特性 ， 使得端口的功率 、 电压运行外特性与同步机相似的电力电子变流系统或设备 。 ３ ． ２ 虚拟同步发电机 　 狏犻狉狋狌犪犾狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊犵犲狀犲狉犪狋狅狉 端口特性表现为发电机发电的虚拟同步机 。 ３ ． ３ 虚拟同步电动机 　 狏犻狉狋狌犪犾狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊犿狅狋狅狉 端口特性表现为负荷用电的虚拟同步机 。 ３ ． ４ 虚拟同步机有功调频系数 　 犪犮狋犻狏犲狆狅狑犲狉犳狉犲狇狌犲狀犮狔狉犲犵狌犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狅犳犞犛犕 虚拟同步机有功功率随频率变化的变化率 。 注 ： 虚拟同步机有功调频系数通常用 犓 犳 表示 ， 计算方法如式 （ １ ） 所示 。 用虚拟同步机有功功率变化量标幺值 （ 以虚 拟同步机额定有功功率为基准值 ） 与系统频率变化量标幺值 （ 以系统额定频率为基准值 ） 的比值来表示 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３８９８３ ． １ — ２０２０ 犓 犳 ＝± Δ 犘 ／ 犘 Ｎ Δ 犳 ／ 犳 Ｎ ……………………（ １ ） 式中 ： ± 　 ——— 对于虚拟同步发电机 ， 符号取负号 ， 犓 犳 表征了随频率的升降虚拟同步发电机发出有功功率减少或增 加的多寡 ； 对于虚拟同步电动机 ， 符号取正号 ， 犓 犳 表征了随频率的升降虚拟同步电动机消耗有功功率 增加或减少的多寡 。 Δ 犘 ——— 虚拟同步机有功功率的变化量 ， Δ 犘 ＝ 犘 ｅ － 犘 ０ ， 犘 ｅ 是频率变化后的虚拟同步机有功功率 ， 犘 ０ 是系统频 率保持额定频率时的虚拟同步机有功功率 ， 单位为千瓦 （ ｋＷ ）。 犘 Ｎ ——— 虚拟同步机的额定有功功率 ， 单位为千瓦 （ ｋＷ ）。 Δ 犳 ——— 系统频率的变化量 ， Δ 犳 ＝ 犳 － 犳 Ｎ ， 犳 是频率变化后的系统频率 ， 单位为赫兹 （ Ｈｚ ）。 犳 Ｎ ——— 系统额定频率 ， 单位为赫兹 （ Ｈｚ ）。 ３ ． ５ 虚拟同步机无功调压系数 　 狉犲犪犮狋犻狏犲狆狅狑犲狉狏狅犾狋犪犵犲狉犲犵狌犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狅犳犞犛犕 虚拟同步机无功功率随电压幅值变化的变化率 。 注 ： 虚拟同步机无功调压系数通常用 犓 Ｖ 表示 ， 计算方法如式 （ ２ ） 所示 。 用虚拟同步机无功功率变化量标幺值 （ 以 虚拟同步机额定容量为基准 ） 与并网点电压幅值变化量标幺值 （ 以并网点所在电压等级对应的标称电压为基 准 ） 的比值来表示 。 犓 Ｖ ＝± Δ 犙 ／ 犛 Ｎ Δ 犝 ／ 犝 Ｎ ……………………（ ２ ） 式中 ： ± 　 ——— 对于虚拟同步发电机 ， 符号取负号 ， 犓 Ｖ 表征了随端口电压幅值的升降虚拟同步发电机发出无功功率 减少或增加的多寡 ； 对于虚拟同步电动机 ， 符号取正号 ， 犓 Ｖ 表征了随端口电压幅值的升降虚拟同步电 动机消耗无功功率增加或减少的多寡 。 Δ 犙 ——— 虚拟同步机无功功率的变化量 ， Δ 犙 ＝ 犙 － 犙 ０ ， 犙 是并网点电压变化后的虚拟同步机无功功率 ， 犙 ０ 是 并网点电压变化前的虚拟同步机无功功率 ， 单位为千乏 （ ｋｖａｒ ）。 犛 Ｎ ——— 虚拟同步机额定容量 （ 视在功率 ）， 单位为千伏安 （ ｋＶＡ ）。 Δ 犝 ——— 并网点电压幅值变化量 ， Δ 犝 ＝ 犝 － 犝 ０ ， 犝 是变化后的虚拟同步机并网点电压 ， 犝 ０ 是变化前的虚拟同步 机并网点电压 ， 单位为伏特 （ Ｖ ）。 犝 Ｎ ——— 并网点所在电压等级对应的标称电压 ， 单位为伏特 （ Ｖ ）。 ３ ． ６ 虚拟同步机惯性时间常数 　 犻狀犲狉狋犻犪狋犻犿犲犮狅狀狊狋犪狀狋狅犳犞犛犕 物理意义上表示虚拟同步机的虚拟转子在额定转矩作用下从静止启动到转速达到额定值所需的时间 。 注 ： 虚拟同步机惯性时间常数可等效为同步发电机的惯性时间常数 ， 通常用 犜 Ｊ 表示 ， 计算方法如式 （ ３ ） 所示 。 犜 Ｊ ＝ ２ 犠 ｋ 犛 Ｎ ……………………（ ３ ） 式中 ： 犜 Ｊ ——— 虚拟同步机惯量时间常数 ， 单位为秒 （ ｓ ）； 犠 ｋ ——— 虚拟同步机虚拟转子在额定转速时的动能 ， 单位为千焦 （ ｋＪ ）。 ３ ． ７ 虚拟同步机惯量响应 　 犻狀犲狉狋犻犪狉犲狊狆狅狀狊犲狅犳犞犛犕 虚拟同步机有功功率响应于系统频率变化率的特性 ， 表征在系统频率变化过程中虚拟同步机由于虚拟转子动能变化而释放或吸收的电磁功率 。 注 １ ： 对于电压源型虚拟同步机 ， 虚拟同步机的惯量响应还包括虚拟转子的转速和功角在不平衡转矩作用下不能突 变而是按照转子运动方程变化的特性 。 注 ２ ： 当假设频率变化过程中 犳 ≈ 犳 Ｎ 时 ， 虚拟同步机惯量响应的电磁功率计算式如式 （ ４ ） 所示 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ３８９８３ ． １ — ２０２０ 犘 ｉｎｅｒｔｉａ ＝－ 犜 Ｊ ｄ 犳 ／ ｄ 狋犳 Ｎ 犘 Ｎ ……………………（ ４ ） 式中 ： 犘 ｉｎｅｒｔｉａ ——— 虚拟同步机惯量响应的电磁功率 ， 单位为千瓦 （ ｋＷ ）； ｄ 犳 ／ ｄ 狋 ——— 频率变化率 ， 单位为赫兹每秒 （ Ｈｚ ／ ｓ ）。 ３ ． ８ 有功调频启动时间 　 狆犻犮犽狌狆狋犻犿犲狅犳犪犮狋犻狏犲狆狅狑犲狉犳狉犲狇狌犲狀犮狔狉犲犵狌犾犪狋犻狅狀 从系统频率升高或降低超过有功调频死区开始 ， 虚拟同步发电机实际有功功率变化量达到有功目标值和初始值之差的 １０％ 所需的时间 。 ３ ． ９ 有功调频响应时间 　 狉犲狊狆狅狀狊犲狋犻犿犲狅犳犪犮狋犻狏犲狆狅狑犲狉犳狉犲狇狌犲