[發明專利]含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法及系統

在審

• 申請號: 202110090261.7
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112670992A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 朱淼;陶乾;馬建軍;文書禮;葉惠麗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法，該方法包括：步驟1：建立主配電網阻抗模型與子配電網阻抗模型；步驟2：驗證主配電網阻抗模型與子配電網阻抗模型的正確性，在Matlab/Simulink中搭建相應的主電路模型，進行交流掃頻驗證；步驟3：判斷系統的穩定性，根據上述阻抗模型，畫出互聯系統的阻抗比矩陣的特征根軌跡，根據廣義奈奎斯特判據判斷系統穩定性；步驟4：分析子配電網接入個數對系統穩定性的影響情況，分析系統失穩的機理，并提出對失穩系統進行校正的方法。本發明建立能量路由器管理的主配電網和用戶子網的阻抗模型，進行掃頻驗證模型的正確性；分析含能量路由器的配電網穩定性；還設計了一種基于虛擬阻抗的失穩校正方法。

技術領域

本發明涉及城市配電網與電力電子系統控制技術領域，具體地，涉及一種含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法及系統。

背景技術

目前，配電網正面向智能化、多能化發展。配電變壓器是傳統配電系統中實現變壓和功率傳輸的主要電氣設備之一，其具有造價便宜、可靠性高的優點。然而，傳統配電變壓器空載損耗大，體積重量大，不具備故障隔離功能，且無法主動治理電能質量問題。同時，配電變壓器無法有效管理大量分布式能源接入和直流配電需求。故新一代智能化配電網需要基于電力電子技術的新型智能化、綜合化的電氣設備。

在新一代能源互聯網理論中，能量路由器認為是下一代智能化配電設備，其架構、理論、技術和應用成為研究的主要方向。如圖1為能量路由器在新一代智能配電網中的使用場景。能量路由器不僅提供分布式電源、多樣化負載、多形式能源接口，還借助信息流的支撐，實現系統間的能量分配。

目前，三級式能量路由器研究和應用較多，如圖2為典型的三級式能量路由器拓撲。中壓交流輸入級將中壓交流電變換為中壓直流電，具備功率因數控制功能；隔離變壓級將中壓直流變換為低壓直流，通過高頻變壓器實現電氣隔離與電壓等級轉換；低壓交流輸出級將低壓直流電變換為低壓交流電。通過電力電子化裝備和控制，輸入側的強源特性能夠傳遞到每一級的接口，使得主配電網輸出交流電壓表現為理想逆變源；同理，呈現負載特性的用戶子網在能量路由器關系下表現出三相整流電路特性。

文獻《電能路由器接入電力電子化配電網穩定性初步分析》[J].電網技術，2019，43(01)：227-235.中針對電能路由器接入目前傳統配電網及電力電子化配電網潛在的穩定性問題，在電能路由器主電路拓撲的基礎上，基于阻抗匹配理論，詳盡推導了電能路由器在dq坐標下的小信號阻抗模型，并通過注入小信號電壓擾動信號測量實際阻抗，驗證所建立的解析模型的準確性。同時結合廣義奈奎斯特穩定性判據以及阻抗模型，分別給出了電能路由器與電力電子配電網并網系統的穩定及不穩定情況下的時頻域仿真驗證。在實際物理試驗中，分別將電能路由器接入傳統配電網及電力電子化配電網，同樣驗證了模型的正確性及可行性。

上述現有技術的文獻當中，簡略推導了電能路由器在dq坐標系下的阻抗模型，但是推導過程存在一定的問題，且在分析穩定性時，僅僅分析了電網模擬器控制參數中的積分參數對交流配電系統穩定性的影響，局限性較大。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法及系統，能夠基于能量路由器管理的主配電網和用戶子網的阻抗模型，并進行仿真驗證，穩定性分析結合實際運行情況，考慮不同數量子網接入分析配電系統的穩定性，且提出失穩后的校正方法。

根據本發明提供的一種含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法及系統，所述方案如下：

第一方面，提供了一種含能量路由器的配電網穩定性分析和失穩校正方法，所述方法包括：

建立主配電網阻抗模型與子配電網阻抗模型；

驗證主配電網阻抗模型與子配電網阻抗模型的正確性，在Matlab/Simulink中搭建相應的主電路模型，進行交流掃頻驗證；