[發明專利]基于改進自適應下垂控制的孤島交直流混聯微電網潮流計算方法

有效

• 申請號: 201811326708.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109494746B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 唐俊杰;楊勇;舒銅;林星宇;劉福潮;秦睿;楊云;鄭晶晶;梁福波;張建華;彭晶
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司電力科學研究院;重慶大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/38
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

1.基于改進自適應下垂控制的孤島交直流混聯微電網潮流計算方法，其特征在于，主要包括以下步驟：

1)搭建所述交直流混聯微電網；

2)建立交直流混聯微電網控制模型；主要包括交流分布式電源下垂控制模型、直流分布式電源下垂控制模型、連接變流器控制模型、計及頻率/電壓特性的負荷模型和改進的自適應下垂控制模型；

3)建立孤島交直流混聯微電網潮流模型；

4)建立基于信賴域的LMTR求解算法；

5)運用交替迭代法和LMTR求解算法對孤島交直流混聯微電網潮流模型進行潮流計算，收斂判別條件是價值函數ψ(x_k)的矢量微分結果▽ψ(x_k)滿足ε₁為潮流計算的收斂精度；若收斂，則轉入步驟6；若不收斂則繼續迭代，直至收斂；J_k為雅克比矩陣；F_k＝F(x_k)；F_k表示有功功率和無功功率的不平衡方程；

6)輸出潮流計算結果，并改變負荷有功，采用改進的自適應下垂控制策略，更新下垂控制系數，重新進行潮流計算，直至分布式電源的出力越限。

2.根據權利要求1所述的基于改進自適應下垂控制的孤島交直流混聯微電網潮流計算方法，其特征在于：

交流分布式電源下垂控制模型如下所示：

式中，ω_i、U_aci、P_Gi和Q_Gi分別為第i個交流分布式電源的實際頻率、機端電壓幅值、輸出有功功率和輸出無功功率；ω₀和U_ac0分別為空載頻率和空載機端電壓幅值；K_Pi和K_Qi分別為有功下垂系數和無功下垂系數；

有功下垂系數K_Pi滿足公式2，即：

K_P1P_N1＝K_P2P_N2＝K_P3P_N3＝···＝K_PnP_Nn＝ω_max-ω_min； (2)

式中，n為交流分布式電源總數；P_Ni為第i個交流分布電源的有功功率；ω_max和ω_min分別為交流子系統允許的最大頻率和最小頻率；

無功下垂系數K_Qi滿足公式3，即：

K_Q1Q_N1＝K_Q2Q_N2＝K_Q3Q_N3＝···＝K_QnQ_Nn＝U_ac.imax-U_ac.imin； (3)

式中，Q_Ni為第i個交流分布電源的無功功率；U_ac.imax為第i個交流分布電源的最大電壓；U_ac.imin為第i個交流分布電源的最小電壓；

直流分布式電源下垂控制模型如下所示：

U_di＝U_d0-K_dciP_Gdci； (4)

式中，U_di、U_d0和P_Gdci分別為實際直流電壓幅值、空載直流電壓幅值和輸出有功功率；K_dci為直流分布式電源的下垂系數；

直流分布式電源的下垂系數K_dci滿足公式5，即：

K_dc1P_dN1＝K_dc2P_dN2＝···＝K_dcnP_dNn＝U_dc.max-U_dc.min； (5)

式中，P_dNi為直流分布式電源輸出有功功率；U_dc.max為直流分布式電源最大電壓；U_dc.min為直流分布式電源最小電壓；

連接變流器控制模型如下所示：

利用公式6對連接變流器的頻率ω和直流子系統電壓U_ILCdc進行歸一化處理，使連接變流器的頻率ω_pu和直流電壓U_ILC.pu處于相同的單位范圍內；

式中，U_ILCdc,max和U_ILCdc,min分別為直流子系統允許的最大電壓和最小電壓；U_ILCdc為直流子系統電壓；

經過歸一化處理后，ω_pu＝[-1,1]，且U_ILC.pu＝[-1,1]；

連接變流器的功率控制方程如下所示：

式中，U_ILCac0和U_ILCac分別為空載交流電壓幅值和實際交流電壓幅值；K_PILC和K_QILC分別為連接變流器有功和無功的控制系數；P_ILCdc為連接變流器直流子系統有功功率；Q_ILCac為連接變流器交流子系統無功功率；P_ILCac為連接變流器交流子系統有功功率；

計及頻率/電壓特性的負荷模型如下所示：

式中，當系統的頻率和電壓分別為f_L0i和U_L0i時，P_L0i和Q_L0i分別為對應的實際有功功率和無功功率；當頻率和電壓分別等于f和U_i時，P_Li和Q_Li分別為負荷對應的實際有功功率和無功功率；K_Pfi和K_Qfi分別為負荷的靜態頻率特性系數；K_PVi和K_QVi分別為負荷有功功率指數和無功功率指數；

建立改進的自適應下垂控制模型的主要步驟如下：

I)根據公式2和公式3獲取初始的下垂系數，并計算初始潮流；

II)改進的自適應下垂控制模型分別如公式9和公式10所示：

式中，ω_N和U_acN分別為交流分布式電源的額定頻率和額定電壓；和分別為分布式電源在負荷改變前t-1時刻的實際有功出力和無功出力；U'_aci為改進后的第i個交流分布式電源的機端電壓幅值；ω'_i為改進后的第i個交流分布式電源的實際頻率；

分布式電源在負荷改變前t-1時刻的實際有功出力滿足下式：

式中，P_min為分布式電源在負荷改變前t-1時刻的有功出力最小值；P_max為分布式電源在負荷改變前t-1時刻的有功出力最大值；

式中，Q_min為分布式電源在負荷改變前t-1時刻的無功出力最小值；Q_max為分布式電源在負荷改變前t-1時刻的無功出力最大值。