本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行分析與控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種基于序分量的孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：交直流混聯(lián)微電網(wǎng)作為DG并網(wǎng)以及連接AC-DC網(wǎng)絡(luò)的良好解決方案，將成為未來(lái)配電系統(tǒng)的重要組成部分。交直流混聯(lián)微電網(wǎng)存在并網(wǎng)/孤島兩種運(yùn)行方式。并網(wǎng)運(yùn)行方式下，與現(xiàn)有較成熟的主動(dòng)配電網(wǎng)分析相類(lèi)似；而孤島運(yùn)行方式下，因與主網(wǎng)失去連接，該混聯(lián)配電系統(tǒng)需形成一個(gè)獨(dú)立自治的孤島供電體系，滿(mǎn)足AC/DC子網(wǎng)部分或全部負(fù)載的供電需求。為了提高運(yùn)行可靠性，孤島微電網(wǎng)采用下垂控制(Droop)策略，使得網(wǎng)絡(luò)中所有DGs共同分擔(dān)全部負(fù)載；同時(shí)，AC/DC逆變器遵循交流側(cè)頻率與直流側(cè)電壓相耦合的運(yùn)行準(zhǔn)則，更好的解決AC/DC子網(wǎng)之間功率平衡問(wèn)題。微電網(wǎng)潮流計(jì)算是微電網(wǎng)技術(shù)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，是對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式的合理性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行定量分析的重要工具。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要關(guān)注點(diǎn)集中在微電網(wǎng)的運(yùn)行控制上，對(duì)微電網(wǎng)潮流計(jì)算的研究不多，同時(shí)本發(fā)明所提到的交直流混聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)自身運(yùn)行特性更增加了潮流計(jì)算的難度。潮流算法大致可以分為兩類(lèi)：相分量法和序分量法。采用相分量法的優(yōu)勢(shì)在于物理概念明確，易處理三相不對(duì)稱(chēng)元件，但系統(tǒng)規(guī)模過(guò)大時(shí)，存在計(jì)算效率偏低等問(wèn)題；而序分量法可以對(duì)三相對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三序解耦，顯著減小問(wèn)題求解規(guī)模，但對(duì)于孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)而言，三相不對(duì)稱(chēng)性、Droop型DG、直流網(wǎng)絡(luò)不同方式并網(wǎng)以及無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)等特征導(dǎo)致傳統(tǒng)序分量解耦法無(wú)法直接應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種基于序分量的孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流的計(jì)算方法，有效處理交直流微電網(wǎng)間功率平衡問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于序分量的孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流的計(jì)算方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)AC微電網(wǎng)運(yùn)行特性，建立其中Droop型DG及AC-DC逆變器穩(wěn)態(tài)潮流模型；(2)根據(jù)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓對(duì)稱(chēng)特性進(jìn)行三相、單相并網(wǎng)模型的相序分量轉(zhuǎn)換；(3)根據(jù)DC微電網(wǎng)運(yùn)行特性，建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)注入功率方程以及DG穩(wěn)態(tài)潮流模型；(4)在序分量體系下，利用牛頓法進(jìn)行孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流計(jì)算；運(yùn)用序電流補(bǔ)償法進(jìn)行AC微電網(wǎng)三相序解耦，其中零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)線性求解得到節(jié)點(diǎn)電壓迭代方程，而正序網(wǎng)絡(luò)則基于傳統(tǒng)牛拉法進(jìn)行求解；建立AC-DC逆變器功率傳輸平衡方程；建立DC微電網(wǎng)潮流平衡方程；最終得到交直流三相解耦潮流計(jì)算迭代方程。優(yōu)選的，步驟(1)具體包括如下步驟：(101)孤島交流微電網(wǎng)中，大部分DG采用下垂特性來(lái)共同滿(mǎn)足負(fù)載的需求，同時(shí)負(fù)責(zé)電壓與系統(tǒng)頻率的控制，該DG并網(wǎng)點(diǎn)可被稱(chēng)為Droop節(jié)點(diǎn)；Pac-Gi=1mpi(f#-f)---(1)]]>Qac-Gi=1nqi(Uaci#-Uaci)---(2)]]>其中：f、f#分別為DG輸出電壓實(shí)際頻率值及初始頻率設(shè)定值；mpi為有功功率靜態(tài)下垂增益；Pac-Gi為DG三相注入總有功功率，U#、U分別為DG輸出電壓的設(shè)定值及實(shí)際端口電壓幅值；nqi為無(wú)功功率靜態(tài)下垂增益；Qac-Gi為DG三相注入總無(wú)功功率；(102)AC-DC逆變器的主要目標(biāo)是協(xié)調(diào)交直流網(wǎng)絡(luò)功率分配從而滿(mǎn)足負(fù)載需求，為了便于實(shí)現(xiàn)上述控制目標(biāo)，建立交流系統(tǒng)頻率fpu與直流系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓Upu,i的標(biāo)幺化等式聯(lián)系：其中fpu=f-0.5(fmax+fmin)0.5(fmax-fmin)]]>Upu,i=Udc,i-0.5(Udc,max+Udc,min)0.5(Udc,max-Udc,min)]]>其中：Nc為AC子網(wǎng)中AC-DC逆變器節(jié)點(diǎn)的集合；fmax、fmin分別為系統(tǒng)頻率上下限；Udc,max、Udc,min分別為直流節(jié)點(diǎn)電壓上下限；(103)通過(guò)等式化簡(jiǎn)可得交流系統(tǒng)頻率與直流節(jié)點(diǎn)電壓的等式關(guān)系：aff-aUUdc,i-afU＝0(6)其中af=2fmax-fmin,aU=2Udc,max-Udc,min]]>afU=fmax+fminfmax-fmin-Udc,max+Udc,minUdc,max-Udc,min]]>(104)為了更加符合實(shí)際情況，在潮流計(jì)算過(guò)程中考慮AC-DC逆變器傳輸損耗:Pc.loss,i=C0+C1Ic,ac,i+C2Ic,ac,i2---(7)]]>其中：Pc,loss,i為逆變器有功損耗，Ic,ac,i為逆變器交流測(cè)注入電流，C0、C1及C2為二次函數(shù)的系數(shù)。優(yōu)選的，步驟(2)具體包括如下步驟：(201)逆變器三相并網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)注入總功率為：S·p=[U·AU·BU·C]I·AI·BI·C*=U·pTI·p*---(8)]]>其中：分別為并網(wǎng)點(diǎn)電壓相量；分別為并網(wǎng)點(diǎn)注入電流；T代表矩陣轉(zhuǎn)置；*代表相量共軛；(202)在逆變器控制特性下并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)三相電壓對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，即有：UiA=UiB=UiCθiA=θiB+2π/3=θiC-2π/3---(9)]]>根據(jù)相序分量變換矩陣則有：U·0U·1U·2=(Tsp)-1UA∠θAUA∠(θA-2π/3)UA∠(θA+2π/3)=0UA∠θA0---(10)]]>將電壓轉(zhuǎn)換式(10)代入式(8)中可得：S·p=(TspU·s)T(TspI·s)*=U·ST(Tsp)T(Tsp)*I·S*=3S·s---(11)]]>其中U·s=U·0U·1U·2T;I·s=I·0I·1I·2T]]>其中：為三序總功率，由式(10)可知負(fù)序與零序電壓為0，則對(duì)應(yīng)功率也為0，從而可得正序功率為原三相總功率的1/3，由此建立逆變器并網(wǎng)點(diǎn)的三相注入總功率的相序分量轉(zhuǎn)換關(guān)系；(203)逆變器單相并網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)單相注入電流為：I·inm=(Pcm+jQcmU·c)*---(12)]]>其中：m為A、B和C相中的一個(gè)；c為逆變器標(biāo)號(hào)，為節(jié)點(diǎn)電壓相量；P、Q分別為逆變器并網(wǎng)點(diǎn)注入有功和無(wú)功功率；根據(jù)相序分量轉(zhuǎn)換關(guān)系可得：I·in0=13I·inm,I·in1=X3I·inm,I·in2=X23I·inm---(13)]]>其中X=1m=Aam=Ba2m=C]]>此時(shí)將單相并網(wǎng)逆變器的相分量電氣量轉(zhuǎn)化為序分量注入電流，便于序分量潮流模型求解。優(yōu)選的，步驟(3)具體包括如下步驟：(301)任一直流節(jié)點(diǎn)注入功率Pdc,i等式如下：Pdc,i=Udc,iΣj=1NdcYdc,ijUdc,j---(14)]]>其中：Udc,i為直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓；Ydc為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；Ndc為直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量；(302)直流子網(wǎng)中有些DG以恒功率方式向網(wǎng)絡(luò)中注入功率，而大部分DG同樣采用下垂控制方式(I-U/P-U)來(lái)承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)載，具體表達(dá)式如下：其中：Pdc-Gi和Idc-Gi分別為DG輸出功率以及輸出電流；和為DG參考電壓；和分別為DG輸出功率和輸出電流的靜態(tài)下垂增益。優(yōu)選的，步驟(4)具體包括如下步驟：(401)運(yùn)用序電流補(bǔ)償法進(jìn)行交流子網(wǎng)三相序解耦，簡(jiǎn)化交流子網(wǎng)三相不對(duì)稱(chēng)的復(fù)雜性，減小問(wèn)題求解規(guī)模，具體過(guò)程如下：狀態(tài)量的相序轉(zhuǎn)換xp=Tspxsxs=(Tsp)-1xp---(19)]]>其中：xp＝[xAxBxC]T,其中0、1和2分別代表三序網(wǎng)絡(luò)中的零序、正序和負(fù)序；A、B和C分別代表A相、B相和C相；線路導(dǎo)納的相序轉(zhuǎn)換y012=(Tsp)-1yABCTsp---(20)]]>其中：yABC為交流子網(wǎng)中的線路相分量導(dǎo)納矩陣；y012為交流子序網(wǎng)中的線路序分量導(dǎo)納矩陣，對(duì)角線元素對(duì)應(yīng)著三序網(wǎng)絡(luò)的零序、正序和負(fù)序?qū)Ъ{；通過(guò)序電流補(bǔ)償后，整個(gè)交流子網(wǎng)完全解耦，三序網(wǎng)絡(luò)可并行求解；(402)正序網(wǎng)絡(luò)基于傳統(tǒng)牛拉法，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有DG、負(fù)載、及直流子網(wǎng)連接，依次建立正序分量節(jié)點(diǎn)功率平衡方程：hac,Pi1=13Pac-Gi+Pc,ac,i1-Pac-Li1-Pac,i1hac,Qi1=13Qac-Gi-Qac-Li1-Qac,i1---(21)]]>其中:分別為節(jié)點(diǎn)負(fù)載通過(guò)注入電流相序分量轉(zhuǎn)換得到的正序有功及無(wú)功功率Pac,i1=Uac,i1Σj=1NacUac,j1(Gij1cosθij1+Bij1sinθij1)Qac,i1=Uac,i1Σj=1NacUac,j1(Gij1sinθij1-Bij1cosθij1)---(22)]]>式中為正序電壓幅值，為正序電壓相角差，G、B分別為正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣實(shí)部和虛部部分；(403)對(duì)于交流子網(wǎng)而言，整個(gè)直流子網(wǎng)可作為一個(gè)整體通過(guò)AC-DC逆變器向并網(wǎng)點(diǎn)注入有功功率；以直流子網(wǎng)通過(guò)AC-DC逆變器三相并網(wǎng)方式為例進(jìn)行統(tǒng)一說(shuō)明，如下：Pc,ac,i1=13(-Pc,loss,i-Pc,dc,j)---(23)]]>其中：Pc,dc為逆變器直流側(cè)注入有功功率，作為交直流網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算交替迭代的中間變量；(404)交流子網(wǎng)共有Nac個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于正序網(wǎng)絡(luò)而言對(duì)應(yīng)有2Nac個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓變量Uac和θac以及1個(gè)系統(tǒng)頻率變量f；通過(guò)上述過(guò)程已建立2Nac個(gè)功率平衡方程，同時(shí)選取第一個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓相角作為參考相角，并設(shè)為0，此時(shí)滿(mǎn)足求解要求；具體迭代方程如下：Uac1(l+1)θac1(l+1)f(l+1)=Uac1(l)θac1(l)f(l)-∂hac,Pi1(l)∂Uac1(l)∂hac,Pi1(l)∂θac1(l)∂hac,Pi1(l)∂f∂hac,Qi1(l)∂Uac1(l)∂hac,Qi1(l)∂θac1(l)∂hac,Qi1(l)∂f-1fac,Pi1(l)hac,Qi1(l)---(24)]]>式中：l為迭代次數(shù)；(405)零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)潮流處理方式為線性求解得到節(jié)點(diǎn)電壓：I·0=Y0U·0I·2=Y2U·2---(25)]]>其中：分別為節(jié)點(diǎn)零序、負(fù)序注入電流，Y0、Y2分別為零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；(406)對(duì)于直流子網(wǎng)而言，整個(gè)交流子網(wǎng)可作為整體通過(guò)AC-DC逆變器向并網(wǎng)點(diǎn)注入有功功率Pc,t:Pc,t=(Σi=1NacPac,Gi-Pac,Li)-Pac,loss---(26)]]>忽略系統(tǒng)線路損耗Pac,loss，該注入有功功率隨著系統(tǒng)頻率的變化量為：∂Pc,t∂f=-Σi=1Nac1mpi---(27)]]>基于式(27)及下垂特性P/f，可建立兩子網(wǎng)間交換總有功功率與系統(tǒng)頻率的表達(dá)式:Pcd,t=1mp,ac(fac#-f)---(28)]]>其中1mp,ac=-∂Pc,t∂f,fac#=Pc,t+f]]>其中：mp,ac和分別為等效的下垂增益及系統(tǒng)頻率設(shè)定值；進(jìn)一步通過(guò)系統(tǒng)頻率與直流電壓的等式聯(lián)系，將式(28)代入(6)式中，化簡(jiǎn)后得到逆變器直流側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)邊界平衡方程：hc,i=Pc,t+a‾U,iUdc,i+aPU,i---(29)]]>其中a‾U,i=aU,imp,acaf,i,aPU,i=afU,i-af,ifac#mp,acaf,i]]>由式(29)可知，交流子網(wǎng)中系統(tǒng)頻率變量由直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變量替換，使其在直流潮流計(jì)算中可參與迭代并更新邊界信息；(407)同樣假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入DG、負(fù)載，與交流子網(wǎng)正序網(wǎng)絡(luò)求解相類(lèi)似，依次建立每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程：hdc,Pi＝Pdc,Gi+Pc,dc,i-Pdc,Li-Pdc,i(30)對(duì)于直流子網(wǎng)，共有Ndc個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓變量Udc及1個(gè)逆變器直流側(cè)注入有功功率Pc,dc，而由式(29)和式(30)共同可建立Ndc+1個(gè)平衡方程，滿(mǎn)足求解要求，可得下列迭代方程：Uac(l+1)Pc,dc(l+1)=Uac(l)Pc,dc(l)-∂hdc,P(l)∂Udc∂hdc,P(l)∂Pc,dc∂hc(l)∂Udc∂hc(l)∂Pc,dc-1hdc,P(l)hc(l)---(31)]]>其中：l為迭代次數(shù)；(408)在交流子網(wǎng)及直流子網(wǎng)更新?tīng)顟B(tài)變量后，進(jìn)行收斂判斷，若上述平衡方程未滿(mǎn)足精度要求ε，則再次重復(fù)更新系統(tǒng)狀態(tài)變量，直至收斂，輸出結(jié)果。本發(fā)明的有益效果為：相序分量轉(zhuǎn)換關(guān)系可準(zhǔn)確保留Droop型DG以及AC/DC逆變器并網(wǎng)點(diǎn)注入功率不對(duì)稱(chēng)特性；所建立的AC/DC逆變器交流側(cè)頻率和直流側(cè)電壓耦合關(guān)系，有效解決了交直流子網(wǎng)間功率平衡問(wèn)題；利用線路序電流補(bǔ)償法將AC子網(wǎng)三序完全解耦及并行求解，顯著減小問(wèn)題求解規(guī)模，極大的提高了潮流極端效率。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流計(jì)算方法的流程圖。圖2是本發(fā)明的Droop節(jié)點(diǎn)示意圖。圖3是本發(fā)明的小型孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的多直流混聯(lián)孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的DC1、DC2系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)比示意圖。圖6是本發(fā)明的潮流計(jì)算方法計(jì)算時(shí)間比較示意圖。具體實(shí)施方式如圖1和2所示，一種基于序分量的孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流的計(jì)算方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)AC微電網(wǎng)運(yùn)行特性，建立其中Droop型DG及AC-DC逆變器穩(wěn)態(tài)潮流模型；(2)根據(jù)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓對(duì)稱(chēng)特性進(jìn)行三相、單相并網(wǎng)模型的相序分量轉(zhuǎn)換；(3)根據(jù)DC微電網(wǎng)運(yùn)行特性，建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)注入功率方程以及DG穩(wěn)態(tài)潮流模型；(4)在序分量體系下，利用牛頓法進(jìn)行孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)三相解耦潮流計(jì)算；運(yùn)用序電流補(bǔ)償法進(jìn)行AC微電網(wǎng)三相序解耦，其中零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)線性求解得到節(jié)點(diǎn)電壓迭代方程，而正序網(wǎng)絡(luò)則基于傳統(tǒng)牛拉法進(jìn)行求解；建立AC-DC逆變器功率傳輸平衡方程；建立DC微電網(wǎng)潮流平衡方程；最終得到交直流三相解耦潮流計(jì)算迭代方程。優(yōu)選的，步驟(1)具體包括如下步驟：(101)孤島交流微電網(wǎng)中，大部分DG采用下垂特性來(lái)共同滿(mǎn)足負(fù)載的需求，同時(shí)負(fù)責(zé)電壓與系統(tǒng)頻率的控制，該DG并網(wǎng)點(diǎn)可被稱(chēng)為Droop節(jié)點(diǎn)；Pac-Gi=1mpi(f#-f)---(1)]]>Qac-Gi=1nqi(Uaci#-Uaci)---(2)]]>其中：f、f#分別為DG輸出電壓實(shí)際頻率值及初始頻率設(shè)定值；mpi為有功功率靜態(tài)下垂增益；Pac-Gi為DG三相注入總有功功率，U#、U分別為DG輸出電壓的設(shè)定值及實(shí)際端口電壓幅值；nqi為無(wú)功功率靜態(tài)下垂增益；Qac-Gi為DG三相注入總無(wú)功功率；(102)AC-DC逆變器的主要目標(biāo)是協(xié)調(diào)交直流網(wǎng)絡(luò)功率分配從而滿(mǎn)足負(fù)載需求，為了便于實(shí)現(xiàn)上述控制目標(biāo)，建立交流系統(tǒng)頻率fpu與直流系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓Upu,i的標(biāo)幺化等式聯(lián)系：其中fpu=f-0.5(fmax+fmin)0.5(fmax-fmin)]]>Upu,i=Udc,i-0.5(Udc,max+Udc,min)0.5(Udc,max-Udc,min)]]>其中：Nc為AC子網(wǎng)中AC-DC逆變器節(jié)點(diǎn)的集合；fmax、fmin分別為系統(tǒng)頻率上下限；Udc,max、Udc,min分別為直流節(jié)點(diǎn)電壓上下限；(103)通過(guò)等式化簡(jiǎn)可得交流系統(tǒng)頻率與直流節(jié)點(diǎn)電壓的等式關(guān)系：aff-aUUdc,i-afU＝0(6)其中af=2fmax-fmin,aU=2Udc,max-Udc,min]]>afU=fmax+fminfmax-fmin-Udc,max+Udc,minUdc,max-Udc,min]]>(104)為了更加符合實(shí)際情況，在潮流計(jì)算過(guò)程中考慮AC-DC逆變器傳輸損耗:Pc.loss,i=C0+C1Ic,ac,i+C2Ic,ac,i2---(7)]]>其中：Pc,loss,i為逆變器有功損耗，Ic,ac,i為逆變器交流測(cè)注入電流，C0、C1及C2為二次函數(shù)的系數(shù)。優(yōu)選的，步驟(2)具體包括如下步驟：(201)逆變器三相并網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)注入總功率為：S·p=[U·AU·BU·C]I·AI·BI·C*=U·pTI·p*---(8)]]>其中：分別為并網(wǎng)點(diǎn)電壓相量；分別為并網(wǎng)點(diǎn)注入電流；T代表矩陣轉(zhuǎn)置；*代表相量共軛；(202)在逆變器控制特性下并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)三相電壓對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，即有：UiA=UiB=UiCθiA=θiB+2π/3=θiC-2π/3---(9)]]>根據(jù)相序分量變換矩陣則有：U·0U·1U·2=(Tsp)-1UA∠θAUA∠(θA-2π/3)UA∠(θA+2π/3)=0UA∠θA0---(10)]]>將電壓轉(zhuǎn)換式(10)代入式(8)中可得：S·p=(TspU·s)T(TspI·s)*=U·ST(Tsp)T(Tsp)*I·S*=3S·s---(11)]]>其中U·s=U·0U·1U·2T;I·s=I·0I·1I·2T]]>其中：為三序總功率，由式(10)可知負(fù)序與零序電壓為0，則對(duì)應(yīng)功率也為0，從而可得正序功率為原三相總功率的1/3，由此建立逆變器并網(wǎng)點(diǎn)的三相注入總功率的相序分量轉(zhuǎn)換關(guān)系；(203)逆變器單相并網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)單相注入電流為：I·inm=(Pcm+jQcmU·c)*---(12)]]>其中：m為A、B和C相中的一個(gè)；c為逆變器標(biāo)號(hào)，為節(jié)點(diǎn)電壓相量；P、Q分別為逆變器并網(wǎng)點(diǎn)注入有功和無(wú)功功率；根據(jù)相序分量轉(zhuǎn)換關(guān)系可得：I·in0=13I·inm,I·in1=X3I·inm,I·in2=X23I·inm---(13)]]>其中X=1m=Aam=Ba2m=C]]>此時(shí)將單相并網(wǎng)逆變器的相分量電氣量轉(zhuǎn)化為序分量注入電流，便于序分量潮流模型求解。優(yōu)選的，步驟(3)具體包括如下步驟：(301)任一直流節(jié)點(diǎn)注入功率Pdc,i等式如下：Pdc,i=Udc,iΣj=1NdcYdc,ijUdc,j---(14)]]>其中：Udc,i為直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓；Ydc為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；Ndc為直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量；(302)直流子網(wǎng)中有些DG以恒功率方式向網(wǎng)絡(luò)中注入功率，而大部分DG同樣采用下垂控制方式(I-U/P-U)來(lái)承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)載，具體表達(dá)式如下：其中：Pdc-Gi和Idc-Gi分別為DG輸出功率以及輸出電流；和為DG參考電壓；和分別為DG輸出功率和輸出電流的靜態(tài)下垂增益。優(yōu)選的，步驟(4)具體包括如下步驟：(401)運(yùn)用序電流補(bǔ)償法進(jìn)行交流子網(wǎng)三相序解耦，簡(jiǎn)化交流子網(wǎng)三相不對(duì)稱(chēng)的復(fù)雜性，減小問(wèn)題求解規(guī)模，具體過(guò)程如下：狀態(tài)量的相序轉(zhuǎn)換xp=Tspxsxs=(Tsp)-1xp---(19)]]>其中：xp＝[xAxBxC]T,其中0、1和2分別代表三序網(wǎng)絡(luò)中的零序、正序和負(fù)序；A、B和C分別代表A相、B相和C相；線路導(dǎo)納的相序轉(zhuǎn)換y012=(Tsp)-1yABCTsp---(20)]]>其中：yABC為交流子網(wǎng)中的線路相分量導(dǎo)納矩陣；y012為交流子序網(wǎng)中的線路序分量導(dǎo)納矩陣，對(duì)角線元素對(duì)應(yīng)著三序網(wǎng)絡(luò)的零序、正序和負(fù)序?qū)Ъ{；通過(guò)序電流補(bǔ)償后，整個(gè)交流子網(wǎng)完全解耦，三序網(wǎng)絡(luò)可并行求解；(402)正序網(wǎng)絡(luò)基于傳統(tǒng)牛拉法，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有DG、負(fù)載、及直流子網(wǎng)連接，依次建立正序分量節(jié)點(diǎn)功率平衡方程：hac,Pi1=13Pac-Gi+Pc,ac,i1-Pac-Li1-Pac,i1hac,Qi1=13Qac-Gi-Qac-Li1-Qac,i1---(21)]]>其中:分別為節(jié)點(diǎn)負(fù)載通過(guò)注入電流相序分量轉(zhuǎn)換得到的正序有功及無(wú)功功率Pac,i1=Uac,i1Σj=1NacUac,j1(Gij1cosθij1+Bij1sinθij1)Qac,i1=Uac,i1Σj=1NacUac,j1(Gij1sinθij1-Bij1cosθij1)---(22)]]>式中為正序電壓幅值，為正序電壓相角差，G、B分別為正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣實(shí)部和虛部部分；(403)對(duì)于交流子網(wǎng)而言，整個(gè)直流子網(wǎng)可作為一個(gè)整體通過(guò)AC-DC逆變器向并網(wǎng)點(diǎn)注入有功功率；以直流子網(wǎng)通過(guò)AC-DC逆變器三相并網(wǎng)方式為例進(jìn)行統(tǒng)一說(shuō)明，如下：Pc,ac,i1=13(-Pc,loss,i-Pc,dc,j)---(23)]]>其中：Pc,dc為逆變器直流側(cè)注入有功功率，作為交直流網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算交替迭代的中間變量；(404)交流子網(wǎng)共有Nac個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于正序網(wǎng)絡(luò)而言對(duì)應(yīng)有2Nac個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓變量Uac和θac以及1個(gè)系統(tǒng)頻率變量f；通過(guò)上述過(guò)程已建立2Nac個(gè)功率平衡方程，同時(shí)選取第一個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓相角作為參考相角，并設(shè)為0，此時(shí)滿(mǎn)足求解要求；具體迭代方程如下：Uac1(l+1)θac1(l+1)f(l+1)=Uac1(l)θac1(l)f(l)-∂hac,Pi1(l)∂Uac1(l)∂hac,Pi1(l)∂θac1(l)∂hac,Pi1(l)∂f∂hac,Qi1(l)∂Uac1(l)∂hac,Qi1(l)∂θac1(l)∂hac,Qi1(l)∂f-1fac,Pi1(l)hac,Qi1(l)---(24)]]>式中：l為迭代次數(shù)；(405)零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)潮流處理方式為線性求解得到節(jié)點(diǎn)電壓：I·0=Y0U·0I·2=Y2U·2---(25)]]>其中：分別為節(jié)點(diǎn)零序、負(fù)序注入電流，Y0、Y2分別為零序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；(406)對(duì)于直流子網(wǎng)而言，整個(gè)交流子網(wǎng)可作為整體通過(guò)AC-DC逆變器向并網(wǎng)點(diǎn)注入有功功率Pc,t:Pc,t=(Σi=1NacPac,Gi-Pac,Li)-Pac,loss---(26)]]>忽略系統(tǒng)線路損耗Pac,loss，該注入有功功率隨著系統(tǒng)頻率的變化量為：∂Pc,t∂f=-Σi=1Nac1mpi---(27)]]>基于式(27)及下垂特性P/f，可建立兩子網(wǎng)間交換總有功功率與系統(tǒng)頻率的表達(dá)式:Pcd,t=1mp,ac(fac#-f)---(28)]]>其中1mp,ac=-∂Pc,t∂f,fac#=Pc,t+f]]>其中：mp,ac和分別為等效的下垂增益及系統(tǒng)頻率設(shè)定值；進(jìn)一步通過(guò)系統(tǒng)頻率與直流電壓的等式聯(lián)系，將式(28)代入(6)式中，化簡(jiǎn)后得到逆變器直流側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)邊界平衡方程：hc,i=Pc,t+a‾U,iUdc,i+aPU,i---(29)]]>其中a‾U,i=aU,imp,acaf,i,aPU,i=afU,i-af,ifac#mp,acaf,i]]>由式(29)可知，交流子網(wǎng)中系統(tǒng)頻率變量由直流子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變量替換，使其在直流潮流計(jì)算中可參與迭代并更新邊界信息；(407)同樣假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入DG、負(fù)載，與交流子網(wǎng)正序網(wǎng)絡(luò)求解相類(lèi)似，依次建立每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程：hdc,Pi＝Pdc,Gi+Pc,dc,i-Pdc,Li-Pdc,i(30)對(duì)于直流子網(wǎng)，共有Ndc個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓變量Udc及1個(gè)逆變器直流側(cè)注入有功功率Pc,dc，而由式(29)和式(30)共同可建立Ndc+1個(gè)平衡方程，滿(mǎn)足求解要求，可得下列迭代方程：Uac(l+1)Pc,dc(l+1)=Uac(l)Pc,dc(l)-∂hdc,P(l)∂Udc∂hdc,P(l)∂Pc,dc∂hc(l)∂Udc∂hc(l)∂Pc,dc-1hdc,P(l)hc(l)---(31)]]>其中：l為迭代次數(shù)；(408)在交流子網(wǎng)及直流子網(wǎng)更新?tīng)顟B(tài)變量后，進(jìn)行收斂判斷，若上述平衡方程未滿(mǎn)足精度要求ε，則再次重復(fù)更新系統(tǒng)狀態(tài)變量，直至收斂，輸出結(jié)果。如圖3所示，修改原有6節(jié)點(diǎn)三相不平衡系統(tǒng)，搭建孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)。其中交流三相6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)1上三相并網(wǎng)接入一個(gè)Droop型DG；直流單相系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)1’、3’上分別接入Droop型DG及在節(jié)點(diǎn)5’上接入一個(gè)恒功率DG，交直流網(wǎng)絡(luò)通過(guò)AC-DC逆變器在節(jié)點(diǎn)7-2’實(shí)現(xiàn)連接。為了驗(yàn)證本發(fā)明提出算法的有效性，將已有文獻(xiàn)中孤島交直流混聯(lián)微電網(wǎng)潮流處理方法與Droop型DG三相并網(wǎng)模型相結(jié)合，所得結(jié)果作為潮流準(zhǔn)確值，并與本發(fā)明方法所得潮流結(jié)果進(jìn)行比較，具體見(jiàn)表1。由表中所列出的結(jié)果可知，本發(fā)明方法與文獻(xiàn)算法在同樣收斂條件下(10-5)，潮流計(jì)算結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了本發(fā)明方法的有效性。其中交流子網(wǎng)三相電壓幅值最大誤差和平均誤差分別為0.0197％、0.0112％，兩者系統(tǒng)頻率f計(jì)算標(biāo)幺值都為0.9996。表1測(cè)試系統(tǒng)結(jié)果驗(yàn)證Pac-dc：AC-DC逆變器交流側(cè)注入總有功功率為了測(cè)試本發(fā)明方法應(yīng)對(duì)直流微電網(wǎng)以多種并網(wǎng)方式接入交流網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的效果，將原IEEE34節(jié)點(diǎn)交流系統(tǒng)進(jìn)行三相補(bǔ)全，去掉三相調(diào)壓器，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)11、26分別通過(guò)AC-DC逆變器接入DC1、DC2直流系統(tǒng)，并在節(jié)點(diǎn)25、34分別接入Droop型DG。兩直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)相同，不同的是DC1系統(tǒng)單相并網(wǎng)(b相)而DC2系統(tǒng)三相并網(wǎng)，DC1負(fù)載是DC2負(fù)載的1/4。整個(gè)系統(tǒng)中的DG都采用下垂控制方式來(lái)維持孤島微電網(wǎng)無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)時(shí)的功率平衡，整個(gè)測(cè)試算例系統(tǒng)可見(jiàn)附圖4。采用本發(fā)明方法對(duì)上述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行潮流求解，在收斂精度為10-5情況下迭代達(dá)到收斂。附圖5是DC1、DC2直流系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓具體結(jié)果的柱狀圖表示。單相并網(wǎng)的DC1系統(tǒng)與三相并網(wǎng)的DC2系統(tǒng)共同點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)6’電壓相同，這是由于兩系統(tǒng)都是通過(guò)AC-DC逆變器并入同一AC子網(wǎng)，基于本發(fā)明方法，建立了逆變器兩側(cè)系統(tǒng)頻率與直流系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓耦合關(guān)系，從而表明并網(wǎng)點(diǎn)直流電壓跟隨同一交流系統(tǒng)頻率變化。本發(fā)明方法采用的是交直流網(wǎng)絡(luò)交替迭代求解潮流，故可單獨(dú)分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成較為復(fù)雜的AC子網(wǎng)對(duì)計(jì)算效率的影響?；贗EEE13、34、123節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，去掉三相調(diào)壓器并在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)添加適量Droop型DG構(gòu)成孤島交流微電網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)。運(yùn)用本發(fā)明方法中AC子網(wǎng)潮流處理方式對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行一一求解。同時(shí)為了增加對(duì)比性，考慮傳統(tǒng)相分量未解耦潮流模型，將傳統(tǒng)牛拉法與已有文獻(xiàn)中Droop型DG并網(wǎng)方式相結(jié)合求解潮流，命名為方法1；進(jìn)一步在本文序分量三相解耦的基礎(chǔ)上，將文獻(xiàn)中單相前推回代算法應(yīng)用于正序網(wǎng)絡(luò)潮流求解，命名為方法2。三種方法在同樣的計(jì)算機(jī)環(huán)境和收斂條件下進(jìn)行測(cè)試。表2為三種方法達(dá)到收斂時(shí)所需要的迭代次數(shù)，分析可知，本發(fā)明方法及方法1保持穩(wěn)定的收斂性能，而方法2的迭代次數(shù)隨著系統(tǒng)規(guī)模增加而逐漸增加。結(jié)合附圖6中計(jì)算時(shí)間對(duì)比結(jié)果可知，隨著系統(tǒng)規(guī)模增大，由于本發(fā)明方法采用三相解耦并行求解，相比于方法1、2，計(jì)算時(shí)間顯著減少。表2迭代次數(shù)盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3