書(shū)書(shū)書(shū)

犐犆犛２７．０１０

犉１９

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犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

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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

２０２００７２１??２０２１０２０１??

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書(shū)書(shū)書(shū)

前言

ＧＢ／Ｔ３８９８３《虛擬同步機(jī)》分為５個(gè)部分：

———第１部分：總則；

———第２部分：風(fēng)力發(fā)電虛擬同步發(fā)電機(jī)；

———第３部分：光伏發(fā)電虛擬同步發(fā)電機(jī)；

———第４部分：電力儲(chǔ)能虛擬同步機(jī)；

———第５部分：負(fù)荷側(cè)虛擬同步機(jī)。

本部分為ＧＢ／Ｔ３８９８３的第１部分。

本部分按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９給出的規(guī)則起草。

本部分由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。

本部分由全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ＳＡＣ／ＴＣ５６４）歸口。

本部分起草單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司、國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司、國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公

司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)天津市電力公司、國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)電南瑞科技股份有

限公司、許繼集團(tuán)有限公司、國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司、廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)新

源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司、東南大學(xué)、華北電力大學(xué)、重慶大學(xué)、湖南大學(xué)、江蘇固德威電源科

技股份有限公司。

本部分主要起草人：盛萬(wàn)興、呂志鵬、劉海濤、吳鳴、蘇劍、孫麗敬、宋振浩、于輝、劉輝、王旭東、

李俊杰、張偉、韋徵、秦曉輝、劉漢民、周柯、曹建博、蘇麗寧、顏湘武、涂春鳴、范瑞祥、曾正、

王建華、翁蓓蓓。

Ⅰ

犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

虛擬同步機(jī)第１部分：總則

１范圍

ＧＢ／Ｔ３８９８３的本部分規(guī)定了虛擬同步機(jī)的基本規(guī)定、功能要求和性能要求。

本部分適用于虛擬同步機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

２規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

ＧＢ／Ｔ１８４５１．２風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性測(cè)試

ＧＢ／Ｔ１８４８７（所有部分）電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電系統(tǒng)

ＧＢ／Ｔ１９９６３風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

ＧＢ／Ｔ１９９６４光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

ＧＢ／Ｔ２０２３４（所有部分）電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用連接裝置

ＧＢ／Ｔ２９３１９光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定

ＧＢ／Ｔ３４１２０電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范

ＧＢ／Ｔ３６５４８電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范

ＧＢ／Ｔ３７４０８光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)要求

ＧＢ／Ｔ３７４０９光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器檢測(cè)技術(shù)規(guī)范

３術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

３．１

虛擬同步機(jī)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

通過(guò)模擬同步機(jī)的慣量、內(nèi)電勢(shì)等機(jī)電暫態(tài)特性，使得端口的功率、電壓運(yùn)行外特性與同步機(jī)相似

的電力電子變流系統(tǒng)或設(shè)備。

３．２

虛擬同步發(fā)電機(jī)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

端口特性表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)發(fā)電的虛擬同步機(jī)。

３．３

虛擬同步電動(dòng)機(jī)狏犻狉狋狌犪犾狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊犿狅狋狅狉

端口特性表現(xiàn)為負(fù)荷用電的虛擬同步機(jī)。

３．４

虛擬同步機(jī)有功調(diào)頻系數(shù)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

虛擬同步機(jī)有功功率隨頻率變化的變化率。

注：虛擬同步機(jī)有功調(diào)頻系數(shù)通常用犓犳表示，計(jì)算方法如式（１）所示。用虛擬同步機(jī)有功功率變化量標(biāo)幺值（以虛

擬同步機(jī)額定有功功率為基準(zhǔn)值）與系統(tǒng)頻率變化量標(biāo)幺值（以系統(tǒng)額定頻率為基準(zhǔn)值）的比值來(lái)表示。

１

犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

犓犳＝±Δ

犘／犘Ｎ

Δ犳／犳Ｎ

……（１）

式中：

±———對(duì)于虛擬同步發(fā)電機(jī)，

符號(hào)取負(fù)號(hào)，犓犳表征了隨頻率的升降虛擬同步發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率減少或增

加的多寡；對(duì)于虛擬同步電動(dòng)機(jī)，符號(hào)取正號(hào)，犓犳表征了隨頻率的升降虛擬同步電動(dòng)機(jī)消耗有功功率

增加或減少的多寡。

Δ犘———虛擬同步機(jī)有功功率的變化量，Δ犘＝犘ｅ－犘０，犘ｅ是頻率變化后的虛擬同步機(jī)有功功率，犘０是系統(tǒng)頻

率保持額定頻率時(shí)的虛擬同步機(jī)有功功率，單位為千瓦（ｋＷ）。

犘Ｎ———虛擬同步機(jī)的額定有功功率，單位為千瓦（ｋＷ）。

Δ犳———系統(tǒng)頻率的變化量，Δ犳＝犳－犳Ｎ，犳是頻率變化后的系統(tǒng)頻率，單位為赫茲（Ｈｚ）。

犳Ｎ———系統(tǒng)額定頻率，單位為赫茲（Ｈｚ）。

３．５

虛擬同步機(jī)無(wú)功調(diào)壓系數(shù)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

虛擬同步機(jī)無(wú)功功率隨電壓幅值變化的變化率。

注：虛擬同步機(jī)無(wú)功調(diào)壓系數(shù)通常用犓Ｖ表示，計(jì)算方法如式（２）所示。用虛擬同步機(jī)無(wú)功功率變化量標(biāo)幺值（以

虛擬同步機(jī)額定容量為基準(zhǔn)）與并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值變化量標(biāo)幺值（以并網(wǎng)點(diǎn)所在電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電壓為基

準(zhǔn)）的比值來(lái)表示。

犓Ｖ＝±Δ

犙／犛Ｎ

Δ犝／犝Ｎ

……（２）

式中：

±———對(duì)于虛擬同步發(fā)電機(jī)，

符號(hào)取負(fù)號(hào)，犓Ｖ表征了隨端口電壓幅值的升降虛擬同步發(fā)電機(jī)發(fā)出無(wú)功功率

減少或增加的多寡；對(duì)于虛擬同步電動(dòng)機(jī)，符號(hào)取正號(hào)，犓Ｖ表征了隨端口電壓幅值的升降虛擬同步電

動(dòng)機(jī)消耗無(wú)功功率增加或減少的多寡。

Δ犙———虛擬同步機(jī)無(wú)功功率的變化量，Δ犙＝犙－犙０，犙是并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化后的虛擬同步機(jī)無(wú)功功率，犙０是

并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化前的虛擬同步機(jī)無(wú)功功率，單位為千乏（ｋｖａｒ）。

犛Ｎ———虛擬同步機(jī)額定容量（視在功率），單位為千伏安（ｋＶＡ）。

Δ犝———并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值變化量，Δ犝＝犝－犝０，犝是變化后的虛擬同步機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓，犝０是變化前的虛擬同步

機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓，單位為伏特（Ｖ）。

犝Ｎ———并網(wǎng)點(diǎn)所在電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電壓，單位為伏特（Ｖ）。

３．６

虛擬同步機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)犻狀犲狉狋犻犪狋犻犿犲犮狅狀狊狋犪狀狋狅犳犞犛犕

物理意義上表示虛擬同步機(jī)的虛擬轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)矩作用下從靜止啟動(dòng)到轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值所需的

時(shí)間。

注：虛擬同步機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)可等效為同步發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，通常用犜Ｊ表示，計(jì)算方法如式（３）所示。

犜Ｊ＝２

犠ｋ

犛Ｎ

……（３）

式中：

犜Ｊ———虛擬同步機(jī)慣量時(shí)間常數(shù)，單位為秒（ｓ）；

犠ｋ———虛擬同步機(jī)虛擬轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)能，單位為千焦（ｋＪ）。

３．７

虛擬同步機(jī)慣量響應(yīng)犻狀犲狉狋犻犪狉犲狊狆狅狀狊犲狅犳犞犛犕

虛擬同步機(jī)有功功率響應(yīng)于系統(tǒng)頻率變化率的特性，表征在系統(tǒng)頻率變化過(guò)程中虛擬同步機(jī)由于

虛擬轉(zhuǎn)子動(dòng)能變化而釋放或吸收的電磁功率。

注１：對(duì)于電壓源型虛擬同步機(jī)，虛擬同步機(jī)的慣量響應(yīng)還包括虛擬轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和功角在不平衡轉(zhuǎn)矩作用下不能突

變而是按照轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程變化的特性。

注２：當(dāng)假設(shè)頻率變化過(guò)程中犳≈犳Ｎ時(shí)，虛擬同步機(jī)慣量響應(yīng)的電磁功率計(jì)算式如式（４）所示。

２

犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

犘ｉｎｅｒｔｉａ＝－犜Ｊｄ

犳／ｄ狋

犳Ｎ

犘Ｎ……（４）

式中：

犘ｉｎｅｒｔｉａ———虛擬同步機(jī)慣量響應(yīng)的電磁功率，單位為千瓦（ｋＷ）；

ｄ犳／ｄ狋———頻率變化率，單位為赫茲每秒（Ｈｚ／ｓ）。

３．８

有功調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)間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

從系統(tǒng)頻率升高或降低超過(guò)有功調(diào)頻死區(qū)開(kāi)始，虛擬同步發(fā)電機(jī)實(shí)際有功功率變化量達(dá)到有功目

標(biāo)值和初始值之差的１０％所需的時(shí)間。

３．９

有功調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間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狀犮狔狉犲犵狌犾犪狋犻狅狀

從系統(tǒng)頻率升高或降低超過(guò)有功調(diào)頻死區(qū)開(kāi)始，虛擬同步發(fā)電機(jī)實(shí)際有功功率變化量達(dá)到有功目

標(biāo)值和初始值之差的９０％所需的時(shí)間。

３．１０有功調(diào)頻調(diào)節(jié)時(shí)間狊犲狋狋犾犻狀犵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

從系統(tǒng)頻率升高或降低超過(guò)有功調(diào)頻死區(qū)開(kāi)始，虛擬同步發(fā)電機(jī)實(shí)際有功實(shí)測(cè)值與有功目標(biāo)值之

差的絕對(duì)值始終不超過(guò)有功目標(biāo)值和初始值之差５％的最短時(shí)間。

４基本規(guī)定

４．１虛擬同步機(jī)可包括電力電子變流器、

等效轉(zhuǎn)子的蓄能部分、控制部分等，應(yīng)具備提供慣量功率或部

分一次調(diào)頻功率的功能。

４．２應(yīng)用于光伏發(fā)電并網(wǎng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)除應(yīng)滿(mǎn)足本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，

還應(yīng)滿(mǎn)足ＧＢ／Ｔ３７４０８、

ＧＢ／Ｔ３７４０９、ＧＢ／Ｔ１９９６４、ＧＢ／Ｔ２９３１９的相關(guān)規(guī)定。

４．３應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)除應(yīng)滿(mǎn)足本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，

還應(yīng)滿(mǎn)足ＧＢ／Ｔ１８４５１．２、

ＧＢ／Ｔ１９９６３的相關(guān)規(guī)定。

４．４應(yīng)用于儲(chǔ)能并網(wǎng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)除應(yīng)滿(mǎn)足本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，

還應(yīng)滿(mǎn)足ＧＢ／Ｔ３６５４８、

ＧＢ／Ｔ３４１２０等相關(guān)規(guī)定。

４．５應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)充電樁的虛擬同步電動(dòng)機(jī)除應(yīng)滿(mǎn)足本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，

還應(yīng)滿(mǎn)足ＧＢ／Ｔ１８４８７（所有

部分）、ＧＢ／Ｔ２０２３４（所有部分）等相關(guān)規(guī)定。

５功能要求

５．１虛擬同步機(jī)應(yīng)具備參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)、

電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)、慣量響應(yīng)和阻尼控制功能。

５．２虛擬同步機(jī)應(yīng)具備參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)的功能。當(dāng)系統(tǒng)頻率偏差值大于系統(tǒng)頻率偏差設(shè)定值時(shí)，

虛

擬同步機(jī)應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)有功功率，參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)。

５．３虛擬同步機(jī)應(yīng)具備電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)功能。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏差值大于系統(tǒng)電壓偏差設(shè)定值時(shí)，

虛擬同步

機(jī)應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功功率，參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)。

５．４虛擬同步機(jī)應(yīng)具備慣量響應(yīng)功能，

當(dāng)系統(tǒng)頻率變化率大于系統(tǒng)頻率變化率設(shè)定值時(shí)，虛擬同步機(jī)

應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)有功功率，抑制電網(wǎng)頻率快速變化。

５．５虛擬同步機(jī)應(yīng)具備阻尼控制功能，

模擬同步機(jī)阻尼特性，使由外界作用或電力系統(tǒng)本身固有原因

引起的功率振蕩幅度逐漸下降，提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

３

犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

６性能要求

６．１電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)

６．１．１調(diào)頻死區(qū)

虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻死區(qū)的絕對(duì)值宜在０．０３３Ｈｚ～０．１Ｈｚ范圍內(nèi)。

６．１．２動(dòng)態(tài)指標(biāo)

６．１．２．１虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻系數(shù)犓犳宜在２０～５０范圍內(nèi)。

６．１．２．２虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)如圖１所示，

有功調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定：

ａ）風(fēng)力發(fā)電虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)間不大于５００ｍｓ；

ｂ）光伏發(fā)電和儲(chǔ)能虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)間不大于１００ｍｓ。

６．１．２．３虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定：

ａ）風(fēng)力發(fā)電虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間不大于５ｓ；

ｂ）光伏發(fā)電和儲(chǔ)能虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間不大于５００ｍｓ。

６．１．２．４虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定：

ａ）風(fēng)力發(fā)電虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻調(diào)節(jié)時(shí)間不大于１０ｓ；

ｂ）光伏發(fā)電和儲(chǔ)能虛擬同步發(fā)電機(jī)有功調(diào)頻調(diào)節(jié)時(shí)間不大于１ｓ。

６．１．２．５虛擬同步發(fā)電機(jī)的有功響應(yīng)允許誤差應(yīng)在±２％犘Ｎ以?xún)?nèi)。

說(shuō)明：

犘０———有功功率初始值；

犘１———有功功率目標(biāo)值；

狋０———頻率階躍起始時(shí)間；

狋ｐ———有功調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)間；

狋ｒ———有功調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間；

狋ｓ———有功調(diào)頻調(diào)節(jié)時(shí)間。

圖１有功調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)

６．１．３有功調(diào)頻有功功率調(diào)節(jié)幅度

虛擬同步發(fā)電機(jī)參與一次調(diào)頻的有功功率調(diào)節(jié)量最大值應(yīng)不小于額定功率的１０％，不得因有功調(diào)

４

犌犅／犜３８９８３．１—２０２０

頻導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備脫網(wǎng)或者停機(jī)。

６．２電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)

６．２．１無(wú)功調(diào)壓動(dòng)態(tài)指標(biāo)

虛擬同步發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)壓的動(dòng)態(tài)指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定：

ａ）虛擬同步發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)壓系數(shù)犓Ｖ宜在１２．５～３３．３范圍內(nèi)；

ｂ）無(wú)功功率響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于５０ｍｓ；

ｃ）無(wú)功功率控制允許偏差應(yīng)在±２％犘Ｎ以?xún)?nèi)。

６．２．２無(wú)功調(diào)壓