[發明專利]一種微電網控制周期穩定性分析方法、系統

有效

• 申請號: 202011085250.1
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112260251B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 容春艷;張章;李軍闊;李光毅;洪吟秋;樓冠男;吳志
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司經濟技術研究院;國家電網有限公司;東南大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

1.一種微電網控制周期穩定性分析方法,其特征在于，包括微電網穩定的控制周期的獲取，所述微電網穩定的控制周期的獲取包括以下步驟：

步驟A.建立在直流微電網下的各個分布式電源對應不同控制周期的信號模型方程；

步驟B.針對各分布式電源對應不同控制周期的信號模型方程，基于Euler離散化以相應的控制周期均進行離散化，選取所有分布式電源二次控制周期的最小公倍數T作為一個分析周期，建立離散化特征方程；

步驟C.根據分析周期對離散化特征方程進行臨界特征根軌跡跟蹤，搜尋在單位圓上特征根，根據在單位圓上特征根，判別微電網穩定性，確定微電網穩定的控制周期；

所述步驟A包括以下步驟：

步驟A01.建立微電網中各逆變器、網絡及負載模型：

各分布式電源依據一次下垂控制得到逆變器輸出電壓參考值：

V_i＝V_n-m_iP_i 式(1)

其中，Vn表示逆變器輸出電壓額定值；Vi表示第i個逆變器的輸出電壓；mi表示第i個分布式電源的下垂系數；Pi表示第i個分布式電源輸出的有功功率；

經過低通濾波器獲得第i個分布式電源輸出有功功率測量值：

其中，ωf表示低通濾波器截止頻率，Ii表示第i個逆變器的輸出電流；

依據逆變器與母線間的網絡連接結構，得到網絡電壓電流方程：

I＝Y(V-V_b) 式(3)

其中，I＝[I₁,I₂,…,I_n]^T,V＝[V₁,V₂,…,V_n]^T,V_b＝[V_b1,V_b2,…,V_bn]^T，V_bi表示第i條母線電壓；Y＝diag(yi)表示逆變器與母線間的導納矩陣，yi表示第i個分布式電源的輸出阻抗；

基于節點導納矩陣，建立母線電壓與逆變器輸出電壓的聯系：

Y_sV_b-YV＝0 式(4)

其中，Ys表示網絡導納矩陣，可以表示為：

其中，ylinei表示第i條和第(i+1)條線路間的連接導納；yloadi表示第i個負載的導納值；

結合式(3)、(4)，得到逆變器輸出電流方程：

I＝Y′V 式(5)

其中，Y′＝Y(1-Ys-1Y)；

加入分布式電源二次控制，得到：

V_i＝V_n-m_iP_i+u_i 式(6)

其中，ui表示第i個分布式電源的二次控制量；

基于二次控制的控制目標，二次控制分為電壓恢復和有功功率均分控制兩部分，有功功率均分使各分布式電源輸出有功按其容量進行分配，實現形式如式(7)：

其中，u_Pi表示第i個分布式電源有功功率均分控制信號，kp1表示有功功率均分控制的比例系數；ki1表示有功功率均分控制的積分系數，aij表示微電網中第j個分布式電源到第i個分布式電源的通信連通性，當第j個分布式電源與第i個分布式電源間存在通信鏈路時，aij0，否則aij＝0；

電壓恢復的目標是使平均電壓恢復至額定值，平均電壓可由電壓觀測器得到：

其中，表示第i個分布式電源平均電壓觀測器輸出值，ki3表示電壓觀測器積分系數；

基于平均電壓觀測值，得到電壓恢復的實現形式如式(9)：

其中，u_Vi表示第i個分布式電源電壓恢復控制信號，kp2表示電壓恢復控制的比例系數；ki2表示電壓恢復控制的積分系數；

結合式(8)和式(9)，得到第i個分布式電源的二次控制量為：

u_i＝u_Vi+u_Pi 式(10)

步驟A02.對步驟A01中的模型在穩定運行點處進行線性化，得到分布式電源對應不同控制周期的信號模型:

對式(2)、式(5)～式(10)在穩定運行點處進行線性化得到分布式電源對應不同控制周期的信號模型方程：

結合并整理式(11)～式(15)，得到分布式電源對應不同控制周期的信號模型：

其中，A為系數矩陣，可以表示為：

其中L為通信網絡的拉普拉斯矩陣，L＝D-A，D＝diag(dii)，dii＝∑jaij，M＝diag(mii)，I＝diag(1)。