[發明專利]交直流混合配電網廣義綜合負荷建模方法及模擬系統

在審

• 申請號: 202110325251.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113067375A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 屈星;蘇鐘煥;盛義發;文娟;崔貴平
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: H02J4/00
• 分類號: H02J4/00;G06F30/20
• 代理公司: 衡陽雁城專利代理事務所(普通合伙) 43231
• 代理人: 陳紀文

交直流混合配電網廣義綜合負荷建模方法及模擬系統，涉及能源互聯網背景下的電力系統分析與控制技術領域，其采用等值感應電動機并聯靜態負荷構成交流負荷模型；采用等值直流電機并聯靜態負荷和廣義負荷構成直流負荷模型；將交流負荷模型連接至交流母線，并將直流負荷模型通過接口模型連接至交流母線；采用理想變壓器和等值阻抗將交流母線連接至變電站高壓母線，由此得出交直流混合配電網廣義綜合負荷模型結構。本發明針對未來交直流混合配電網綜合負荷參與電網仿真問題，以提高能源互聯網背景下的電力系統仿真計算結果的精確性，為分析能源互聯網背景下的電力系統運行與控制提供高可信度的決策依據。

技術領域

本發明涉及能源互聯網背景下電力系統分析與控制技術領域，尤其指一種交直流混合配電網廣義綜合負荷建模方法及模擬系統。

背景技術

電力系統數字仿真對于電力系統規劃設計和調度決策具有重要意義，也是電力系統運行與控制的基本分析工具。而電力系統各元件模型是進行電力系統數字仿真的基礎，元件模型的合理性和精確性決定了仿真結果的可信度，其中配網側綜合負荷模型對仿真結果有著關鍵性的影響，采用不恰當的負荷模型可能會導致仿真結果與實際情況相差巨大甚至產生相反的結論，基于此種條件下的仿真結果加大了電力部門在電網規劃建設、調度運行、電源布點等方面的決策風險。

交直流混合將是未來配電網的一種主要形式。交直流混合配電網中除了傳統的交流負荷，還廣泛接入分布式風光等電源、分布式儲能系統等廣義負荷，以及新興直流負荷和適宜于直流供電的傳統交流負荷，這些廣義負荷和直流負荷具有電力電子化特征，將顯著改變配網側綜合負荷行為特性，傳統基于交流配電網的綜合負荷模型已難以描述含有高比例廣義負荷和直流負荷的交直流混合配電網綜合負荷的動態行為。

因此，建立交直流混合配電網廣義綜合負荷模型將成為研究能源互聯網背景下電力系統運行與控制亟需解決的基礎性問題之一。

發明內容

本發明的目的之一在于針對未來交直流混合配電網綜合負荷參與電網仿真問題，提供一種交直流混合配電網廣義綜合負荷建模方法，通過建立交直流混合配電網廣義綜合負荷模型以提高能源互聯網背景下的電力系統仿真計算結果的精確性，為分析能源互聯網背景下的電力系統運行與控制提供高可信度的決策依據。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種交直流混合配電網廣義綜合負荷建模方法，具體為采用等值感應電動機并聯靜態負荷構成交流負荷模型；采用等值直流電機并聯靜態負荷和廣義負荷構成直流負荷模型；將交流負荷模型連接至交流母線，并將直流負荷模型通過接口模型連接至交流母線；采用理想變壓器和等值阻抗將交流母線連接至變電站高壓母線，由此得出交直流混合配電網廣義綜合負荷模型結構。

進一步地，所述等值阻抗和理想變壓器表示為：

1)理想變壓器的變比k取為變電站高壓母線的穩態電壓值；

2)以變電站高壓母線的電壓為參考相量，通過等值阻抗后的功率和電壓滿足式(1)和式(2)：

其中，P_D和Q_D分別表示通過配電網等值阻抗Z_D后的有功功率和無功功率；P和Q分別表示變電站高壓母線提供的有功率和無功功率；U_d表示經過Z_D后的電壓，U_xd和U_yd分別表示U_d對應的X軸和Y軸分量；

3)理想變壓器π型等值電路輸入端和輸出端對應的功率和電壓滿足式(3)至式(6)：