適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，在被研究系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置電壓擾動；記錄擾動期間微電網(wǎng)與上級配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動態(tài)響應(yīng)，包括母線電壓以及聯(lián)絡(luò)線輸送的有功、無功，并通過電力系統(tǒng)分析理論換算得到流過聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流；采用估計等值法對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行等值，選取非機理傳遞函數(shù)模型為微電網(wǎng)等值模型；以電壓數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)輸入，交直軸電流作為系統(tǒng)的輸出，采用小生境免疫算法對選取的傳遞函數(shù)模型進行參數(shù)辨識；并最終進行模型的驗證校核。本發(fā)明提高了微電網(wǎng)等值模型的精度，為研究主動配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定、多微網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制以及微電網(wǎng)的行為模式奠定理論分析基礎(chǔ)。
【專利說明】適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)動態(tài)等值領(lǐng)域，具體涉及一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，尤其是考慮微電源控制方式對微電網(wǎng)外部動態(tài)特性的影響，并采用非機理模型對微電源進行等效的技術(shù)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]配電網(wǎng)中可再生能源設(shè)備的接入能起到減緩溫室效應(yīng)的作用，也符合智能電網(wǎng)建立對環(huán)境友好電網(wǎng)的需求，而分布式電源的控制和并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟，也成為了如今越來越多的分布式電源接入電網(wǎng)的重要因素。當(dāng)配網(wǎng)中某區(qū)域的分布式發(fā)電設(shè)備達到一定規(guī)模時可以用“微電網(wǎng)”的概念對其進行控制和管理。同大電網(wǎng)系統(tǒng)一樣對含微電網(wǎng)的系統(tǒng)進行規(guī)劃及控制時需要借助于仿真分析，在不進行簡化的前提下直接對該類系統(tǒng)進行有效的分析是難以完成的，因此需要對微電網(wǎng)進行等值研究。具體來講，靜態(tài)分析方面，微電網(wǎng)的等值模型可以用于微網(wǎng)之間以及微網(wǎng)與上級電網(wǎng)之間的潮流計算，配電網(wǎng)絡(luò)損耗計算以及靜態(tài)安全分析等。動態(tài)分析方面，等值模型可以服務(wù)于被研究系統(tǒng)的穩(wěn)定計算、電壓穩(wěn)定、低電壓脫扣和新的分布式設(shè)備接入系統(tǒng)的規(guī)劃及評估等。
[0003]然而對微電網(wǎng)的等值研究并不是一項簡單的工作，國內(nèi)外尚沒有成熟的微電網(wǎng)等值方法和被廣泛認可的等值模型?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)等值方法如同調(diào)等值法和估計等值法，前者是一種基于元件和網(wǎng)絡(luò)簡化的等值方法，但該方法中并沒有涉及到逆變器的簡化法貝U，而逆變器元件在微電網(wǎng)系統(tǒng)中是廣泛存在的，所以同調(diào)等值法不適用于微電網(wǎng)的等值研究。而在估計等值法中，現(xiàn)有等值模型多采用電機模型，但等值電機并不能很好地模擬逆變器控制的微電源的外部動態(tài)特性。因此本發(fā)明將在估計等值法的基礎(chǔ)上，提出一種基于微電網(wǎng)控制方式的非機理傳遞函數(shù)模型，使得該模型能夠有效地模擬微電網(wǎng)運行時的外部特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，目的在于解決大量分布式電源接入對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)等值帶來的新問題以及如何采用適當(dāng)?shù)姆椒澳Ｐ蛯ξ㈦娋W(wǎng)運行時的外特性進行等值的問題。
[0005]本發(fā)明提出的一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1:在被研究系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置電壓擾動；
[0007]步驟2:在擾動期間記錄微電網(wǎng)與上級配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動態(tài)響應(yīng)，包括母線電壓以及聯(lián)絡(luò)線輸送的有功、無功，并通過電力系統(tǒng)分析理論換算得到流過聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流；
[0008]步驟3:采用估計等值法對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行等值，選取非機理傳遞函數(shù)模型為微電網(wǎng)等值模型；
[0009]步驟4:將步驟2中測得的電壓數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)輸入，交直軸電流作為系統(tǒng)的輸出，采用小生境免疫算法對選取的傳遞函數(shù)模型進行參數(shù)辨識。
[0010]步驟5:在同樣的激勵下，將實際量測得到的聯(lián)絡(luò)線的響應(yīng)與辨識得到的傳遞函數(shù)模型的輸出進行比較，進行驗證校核。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0012]傳統(tǒng)的配電網(wǎng)等值模型(如綜合負荷模型)并未考慮微電網(wǎng)中微電源的控制方式對微電網(wǎng)的外特性產(chǎn)生的影響，而本發(fā)明中使用的模型是基于微電源控制結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)模型，它能夠更有效地模擬微電網(wǎng)運行時的外特性，因此本發(fā)明提高了含微電網(wǎng)的系統(tǒng)的潮流計算及仿真精度，同時為研究主動配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定、多微網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制以及微電網(wǎng)的行為模式奠定理論分析基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0014]圖1為本發(fā)明實施例所采用的仿真系統(tǒng)圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例獲得的辨識源數(shù)據(jù)曲線，其中(a)為輸入直軸電壓曲線，(b)為輸出交直軸電流曲線。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例中所采用的估計等值法原理圖。
[0017]圖4為本發(fā)明辨識程序中所采用的辨識算法流程圖。
[0018]圖5為辨識所得模型的動態(tài)響應(yīng)與真實系統(tǒng)輸出的擬合曲線,其中(a)為直軸電流擬合曲線，(b)為輸出交軸電流擬合曲線。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0020]本發(fā)明提出的一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，應(yīng)用到某微電網(wǎng)的動態(tài)等值中，詳細實施方案如下:
[0021]步驟1、在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置短路故障擾動:
[0022]對于本實施例，是在系統(tǒng)仿真軟件中，在系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)置三相短路故障，仿真系統(tǒng)如圖1所示，在0.5s時發(fā)生故障,在0.6s時,故障切除。
[0023]步驟2、記錄微電網(wǎng)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線的動態(tài)響應(yīng)，包括母線的電壓信息、微電源傳輸?shù)碾娏餍畔?
[0024]對于本實施例，在擾動時記錄圖1所示系統(tǒng)的IOKV母線三相電壓瞬時值以及微電源DGl輸出有功無功瞬時值信息，記錄時段為0.4s至0.9s，記錄頻率為2000Hz。
[0025]步驟3、對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理:
[0026]對步驟2中所得的原始數(shù)據(jù)能否用于參數(shù)辨識進行判斷，將判斷適合辨識的數(shù)據(jù)進行平波處理，并通過電力系統(tǒng)坐標變換知識將三相電壓和有功無功轉(zhuǎn)換為直軸電壓的時間序列和交直軸電流的時間序列并保存在文件中，其中電壓信息作為辨識模型輸入電流信息作為辨識模型輸出。本例中獲得的電壓和電流波形如圖2所示，圖2中，Ud表示直軸電壓，t表示時間，id表示直軸電流，iq表示交軸電流。
[0027]步驟4、微電網(wǎng)的等值模型結(jié)構(gòu):
[0028]采用估計等值法對微電網(wǎng)進行動態(tài)等值，估計等值法原理見圖3。
[0029]估計等值法的參數(shù)辨識過程其實是個優(yōu)化問題求解的過程，優(yōu)化的目標函數(shù)VN為:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:在被研究系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置電壓擾動； 步驟2:在擾動期間記錄微電網(wǎng)與上級配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動態(tài)響應(yīng)，所述動態(tài)響應(yīng)包括母線電壓數(shù)據(jù)以及聯(lián)絡(luò)線輸送的有功、無功數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述動態(tài)響應(yīng)換算得到流過聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流； 步驟3:對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行等值，建立微電網(wǎng)等值模型； 步驟4:將步驟2中測得的母線電壓數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)輸入，交直軸電流作為系統(tǒng)的輸出，對選取的非機理傳遞函數(shù)模型進行參數(shù)辨識； 步驟5:在同樣的激勵下，將實際量測得到的聯(lián)絡(luò)線的響應(yīng)與辨識得到的非機理傳遞函數(shù)模型的輸出進行比較，進行驗證校核。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，步驟3中，采用估計等值法對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行等值，其中，估計等值法具體為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，步驟3中，選取非機理傳遞函數(shù)模型作為微電網(wǎng)等值模型，其中，非機理傳遞函數(shù)模型具體為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，非機理傳遞函數(shù)模型中的傳遞函數(shù)為二階連續(xù)傳遞函數(shù)，且分母的常數(shù)項為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，采用的非機理傳遞函數(shù)模型結(jié)構(gòu)是基于微電源的恒功率雙環(huán)控制方式，以反映含該類微電源的微電網(wǎng)的外部動態(tài)特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于微電網(wǎng)的動態(tài)等值方法，其特征在于，步驟4中辨識的數(shù)據(jù)源中選取母線電壓為輸入，聯(lián)絡(luò)線傳輸?shù)慕恢陛S電流為輸出，并采用小生境免疫算法進行參數(shù)尋優(yōu)。
【文檔編號】G06F17/50GK103646128SQ201310590600
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】姚遠, 華嘉成, 艾芊, 方陳, 包海龍, 時珊珊, 劉雋 申請人:上海交通大學(xué), 國網(wǎng)上海市電力公司