[發(fā)明專利]一種基于并行退火算法的微網(wǎng)虛擬同步機參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811182433.8
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109390969B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 吳爭;季昆玉;賈俊;翁蓓蓓;蔣中軍;梅鑫
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州供電分公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

1.一種基于并行退火算法的微網(wǎng)虛擬同步機參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、結合線路、負載和采用下垂控制與二次調頻控制的虛擬同步機特性，以虛擬同步機節(jié)點為參考節(jié)點建立基于虛擬同步機型逆變器的微電網(wǎng)模型；包括線路與負載的建模、下垂控制逆變器建模、采用下垂控制和二次調頻控制的虛擬同步機建模以及參考節(jié)點整體仿真模型；

步驟二、根據(jù)虛擬同步機型逆變器微電網(wǎng)模型確定虛擬同步機優(yōu)化參數(shù)的約束條件表達式和優(yōu)化目標表達式；

步驟三、采用并行退火算法求解虛擬同步機參數(shù)優(yōu)化模型，得到優(yōu)化問題的最優(yōu)解，確定該微電網(wǎng)中的最優(yōu)控制參數(shù)；

所述步驟一，在線路與負載的建模過程中，將線路表示為電網(wǎng)節(jié)點i處有功功率P_i(V(t)，θ(t))、無功功率Q_i(V(t)，θ(t))和電壓相角θ_i(t)、電壓幅值V_i(t)之間關系的代數(shù)方程：

V(t)＝[V₁(t),V₂(t),...,V_n(t)]^T

θ(t)＝[θ₁(t),θ₂(t),...,θ_n(t)]^T

將負載表示為外部干擾：S_load(t)＝P_load(t)+jQ_load(t)；

對負載所連接的節(jié)點k引入代數(shù)約束，表示為：P_load(t)＝P_k(V,θ)，Q_load(t)＝Q_k(V,θ)；

其中，表示節(jié)點i的相鄰節(jié)點k的電導總和，表示節(jié)點i的相鄰節(jié)點k的電納總和，k∈N(i)，表示并聯(lián)導納，Y_ik＝G_ik+jB_ik表示節(jié)點i與節(jié)點k之間線路的導納；

在下垂控制逆變器建模過程中，將逆變器用微分方程描述為可控交流電壓源：

其中為瞬時頻率，為一階延遲電壓控制；且

其中k_P,i(P_nom，i-P_i*(V*，θ*))和k_Q,i(Q_nom，i-Q_i*(V*，θ*))分別是指基于離散式比例控制器，在下垂控制的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下由擾動引起的附加有功功率和無功功率；*表示閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)；

P_nom,i和Q_nom,i表示每個設備的額定有功和無功功率注入；V_nom和ω_nom分別表示額定電壓幅值和頻率；系數(shù)k_P,i和k_Q,i是確定設備之間所需分配功率的參數(shù)；

電壓源逆變器用瞬時頻率和一階延遲電壓控制建模，其中ω_sp,i(t)和V_sp,i(t)表示可自由調節(jié)頻率和電壓的設定運行點；功率測量由低通濾波器處理，其時間常數(shù)T_iT_inv；選擇設定點ω_sp,i(t)和V_sp,i(t)得到：

且根據(jù)每個設備的額定功率S_i，以及電網(wǎng)頻率和電壓幅值的約束可以得到：

在采用下垂控制和二次調頻控制的虛擬同步機建模過程中，虛擬同步機作為可編程逆變器的整體數(shù)學模型為：

T_i為時間常數(shù)；J0為慣性矩，k_d0為機械阻尼因子，T_d0為阻尼時間常數(shù)；P_inject(t)表示由虛擬同步機注入電網(wǎng)的有功功率，且：

P_inject(t)＝P_droop(t)+P_secondary(t)

二次調頻控制P_secondary(t)僅由虛擬同步機執(zhí)行，并通過集成控制器實現(xiàn)，且：

虛擬同步機的電壓動態(tài)為具有快速時間常數(shù)T_inv,i的一階延遲，虛擬同步機的特定電壓控制策略使用均方根值V_grid,i(t)實現(xiàn)；該電壓從定子和電網(wǎng)之間的電網(wǎng)電壓測量得到：

虛擬同步機定子方程為，R_S0為定子電阻和L_S0為定子電感；

在參考節(jié)點整體仿真模型過程中，選擇虛擬同步機節(jié)點作為參考節(jié)點，

定義角度狀態(tài)Δθ(t)＝[Δθ₂(t),...,Δθ_n(t)]^T∈R^n-1；

其中表示任意節(jié)點的電壓相角與參考節(jié)點電壓相角的差值，且Δθ₁(t)≡0；

對于線路和負載，使用替代θ_i(t)；

對于未連接至參考節(jié)點的逆變器，使用替代復電壓

在虛擬同步機定子或逆變器濾波器與電網(wǎng)之間則為：

其中Y_coup1為復耦合導納，S_i＝P_i+Q_i為復功率，為復電壓。