[發(fā)明專利]基于模型降階的含分布式電源接入配電網(wǎng)的動態(tài)相量建模方法

有效

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• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108448631B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 王慧芳;姜寬;何奔騰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發(fā)明提出了基于模型降階的含分布式電源接入配電網(wǎng)的動態(tài)相量建模方法。大量分布式電源接入傳統(tǒng)配電網(wǎng)，對配電網(wǎng)產生了一系列新的影響，在仿真分析大量分布式電源接入大規(guī)模配電網(wǎng)后產生的影響時，利用已有電磁暫態(tài)仿真手段面臨仿真效率低的問題。本發(fā)明針對含分布式電源接入配電網(wǎng)的建模與仿真提供了一種配電網(wǎng)線性元件（線路、負荷、變壓器）的統(tǒng)一狀態(tài)空間建模方法以及基于降階理論和狀態(tài)空間方程的含分布式電源接入配電網(wǎng)的動態(tài)相量建模方法。該建模方法保存了原始配電網(wǎng)絡的支路概念與拓撲結構信息，并可以實現(xiàn)高效暫態(tài)仿真計算與分析，可將其推廣應用于含大量分布式電源分散接入的大型配電網(wǎng)系統(tǒng)的仿真計算。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，具體地說是含分布式電源接入配電網(wǎng)的暫態(tài)建模與仿真方法。

背景技術

目前，越來越多的分布式電源(Distributed Generation，DG)接入傳統(tǒng)配電網(wǎng)，對配電網(wǎng)產生了一系列新的影響。建模仿真是分析大量分布式電源接入大規(guī)模配電網(wǎng)后產生影響的手段之一，但由于分布式電源的接入使得配電網(wǎng)的模型復雜度大幅度增加，因此需要針對性地研究含分布式電源接入配電網(wǎng)的高效建模與仿真方法。

電磁暫態(tài)仿真模型通常用于含高頻開關電力電子器件的電力系統(tǒng)仿真，該種模型雖然具有仿真精度高的優(yōu)點，但仿真效率較低嚴重限制了其在大系統(tǒng)仿真中的應用，一方面，在電磁暫態(tài)仿真建模中，具有復雜結構的大規(guī)模復雜配電網(wǎng)線性網(wǎng)絡模型階數(shù)較高，另一方面，分布式電源的高頻脈寬調制(PWM)開關過程嚴重限制了仿真步長。針對電磁暫態(tài)程序存在仿真效率低的問題，有研究提出了可以采用大仿真步長的動態(tài)相量建模方法，以加快仿真速度，該方法為含大規(guī)模分布式電源接入大型配電網(wǎng)的高效建模與仿真提供了一種有效手段，但已有研究在大規(guī)模電力線路、負荷、變壓器等的統(tǒng)一建模表示方法上仍存在不足，同時，沒有考慮大型配電網(wǎng)建模仿真中因配電網(wǎng)線路、負荷等數(shù)量多造成模型階數(shù)較高而導致計算量大的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種基于模型降階的含分布式電源接入配電網(wǎng)的動態(tài)相量建模方法，將模型降階方法和動態(tài)相量方法引入配電網(wǎng)電力元件、分布式電源的統(tǒng)一狀態(tài)空間建模中，得到含分布式電源接入配電網(wǎng)的新仿真模型，可在準確反映系統(tǒng)動態(tài)過程的情況下大幅度提高系統(tǒng)的仿真效率。

為此，本發(fā)明采用如下的技術方案：對配電網(wǎng)中的線性元件(電力線路、負荷、變壓器)用一般支路模型進行統(tǒng)一表示，以電阻電感電容(RLC)子支路電流、電容電壓、割集電壓作為狀態(tài)變量，在三相靜止坐標系下建立含分布式電源接入配電網(wǎng)中所有電力線路、負荷、變壓器的時域狀態(tài)空間方程；對配電網(wǎng)線性網(wǎng)絡的狀態(tài)空間方程采用基于矩匹配原理的模型降階方法進行降階，得到滿足精度要求的時域降階狀態(tài)空間方程，并利用動態(tài)相量法建立配電網(wǎng)線性網(wǎng)絡降階后基于狀態(tài)空間表達的動態(tài)相量模型；考慮分布式電源在不對稱運行情況下的具體控制策略，在正負序兩相同步旋轉坐標系下建立該控制策略下分布式電源的時域狀態(tài)空間方程，并利用動態(tài)相量法建立分布式電源基于狀態(tài)空間表達的動態(tài)相量模型；對配電網(wǎng)線性網(wǎng)絡降階后的動態(tài)相量模型與分布式電源的動態(tài)相量模型的接口變量進行三相靜止坐標系和正負序兩相同步旋轉坐標系的相互轉化，實現(xiàn)兩個模型的互聯(lián)，從而建立整個含分布式電源配電網(wǎng)的暫態(tài)仿真模型，進而采用離散化數(shù)值計算方法對該模型進行求解。

本發(fā)明針對含分布式電源接入配電網(wǎng)的建模與仿真提供了一種配電網(wǎng)線性元件(線路、負荷、變壓器)的統(tǒng)一狀態(tài)空間建模方法以及基于降階理論和狀態(tài)空間方程的含分布式電源接入配電網(wǎng)的動態(tài)相量建模方法，該方法從增大仿真步長和減小模型規(guī)模兩個角度顯著地提升了仿真效率。

本發(fā)明采用以下具體步驟：

步驟1)，對含分布式電源接入配電網(wǎng)中的線性元件(線路、負荷、變壓器)用一般支路模型統(tǒng)一表示，利用割集電壓矩陣建立表示配電網(wǎng)線性元件連接關系的配電網(wǎng)線性網(wǎng)絡的時域狀態(tài)空間方程；