[發(fā)明專利]基于特征根聚類的多重時(shí)滯微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711033080.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107994564A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧偉;樓冠男;王劉芳;徐斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電網(wǎng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，涉及一種多重時(shí)滯微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析方法。

背景技術(shù)

隨著地球資源的日漸衰竭以及人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注，可再生能源的接入越來越受到世界各國的重視。微電網(wǎng)是一種在能量供應(yīng)系統(tǒng)中增加可再生能源和分布式能源滲透率的新興能量傳輸模式，其組成部分包括不同種類的分布式能源(distributed energy resources，DER，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏、燃料電池、儲(chǔ)能設(shè)備等)、各種電負(fù)荷和/或熱負(fù)荷的用戶終端以及相關(guān)的監(jiān)控、保護(hù)裝置。

微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必須的控制；微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等的要求。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間通過公共連接點(diǎn)進(jìn)行能量交換，雙方互為備用，從而提高了供電的可靠性。由于微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散系統(tǒng)，與負(fù)荷的距離較近，可以增加本地供電的可靠性、降低網(wǎng)損，大大增加了能源利用效率，是一種符合未來智能電網(wǎng)發(fā)展要求的新型供電模式。

下垂控制由于可以實(shí)現(xiàn)無通訊的功率均分受到關(guān)注，但各分布式電源輸出電壓會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)偏差，同時(shí)，由于各分布式電源輸出阻抗不同無功功率均分很難達(dá)到滿意效果。因此，需要采用微電網(wǎng)二次電壓控制，提高無功均分及電壓性能。目前設(shè)計(jì)的協(xié)同電壓控制主要為集中式控制結(jié)構(gòu)，微電網(wǎng)集中電壓控制器產(chǎn)生控制信號(hào)并下發(fā)至各分布式電源本地控制器，此過程依賴于通訊技術(shù)，通訊延時(shí)對(duì)控制性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。此外，集中控制器至各分布式電源本地控制器通訊線路可能不同，微網(wǎng)系統(tǒng)由此產(chǎn)生多種延時(shí)時(shí)間。基于以上原因，有必要研究一套多重時(shí)滯下微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析方法，獲取在某一控制器參數(shù)下的穩(wěn)定區(qū)域，從而指導(dǎo)控制參數(shù)以及通訊機(jī)制的設(shè)計(jì)，有效提高微網(wǎng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于特征根聚類的多重時(shí)滯微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析方法，通過建立含多重時(shí)滯的微電網(wǎng)小信號(hào)模型，求取特征方程的所有可能純虛特征根，分析微電網(wǎng)穩(wěn)定切換面進(jìn)而獲取在某一控制器參數(shù)下的穩(wěn)定區(qū)域，從而指導(dǎo)控制參數(shù)以及通訊機(jī)制的設(shè)計(jì)，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和控制性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于特征根聚類的多重時(shí)滯微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析方法，包括下述步驟：

步驟10)建立包含各分布式電源、連接網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載的微電網(wǎng)小信號(hào)模型，具體流程和內(nèi)容包括：

各分布式電源通過下垂控制設(shè)置逆變器輸出電壓及頻率參考指令，如式(1)所示：

式(1)中，ω_i表示第i個(gè)分布式電源本地角頻率；ω_n表示分布式電源本地角頻率參考值，單位：弧度/秒；m_Pi表示第i個(gè)分布式電源的頻率下垂特性系數(shù)，單位：弧度/秒·瓦；P_i表示第i個(gè)分布式電源實(shí)際輸出有功功率，單位：瓦；k_Vi表示第i個(gè)分布式電源的下垂控制增益；表示第i個(gè)分布式電源輸出電壓變化率，單位：伏/秒；V_ni表示第i個(gè)分布式電源的輸出電壓參考值，單位：伏；V_o，magi表示第i個(gè)分布式電源輸出電壓，單位：伏；n_Qi表示第i個(gè)分布式電源的電壓下垂特性系數(shù)，單位：伏/乏；Q_i表示第i個(gè)分布式電源實(shí)際輸出無功功率，單位：乏；

第i個(gè)分布式電源的實(shí)際輸出有功功率P_i、無功功率Q_i通過低通濾波器獲得，如式(2)所示：

式(2)中，表示第i個(gè)分布式電源有功功率變化率，單位：瓦/秒；ω_ci表示第i個(gè)分布式電源低通濾波器剪切頻率，單位：弧度/秒；V_odi表示在第i個(gè)分布式電源的dq參考坐標(biāo)系中，第i個(gè)分布式電源輸出電壓的d軸分量，單位：伏；V_oqi表示在第i個(gè)分布式電源的dq參考坐標(biāo)系中，第i個(gè)分布式電源輸出電壓的q軸分量，單位：伏；i_odi表示在第i個(gè)分布式電源的dq參考坐標(biāo)系中，第i個(gè)分布式電源輸出電流的d軸分量，單位：安；i_oqi表示在第i個(gè)分布式電源的dq參考坐標(biāo)系中，第i個(gè)分布式電源輸出電壓的q軸分量，單位：安；表示第i個(gè)分布式電源無功功率變化率，單位：乏/秒；

各分布式電源輸出電壓經(jīng)dq坐標(biāo)變換使q軸分量為0，考慮電壓二次控制，得到式(3)：