適用于微電網(wǎng)的動(dòng)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(dòng)態(tài)等值方法，在被研究系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置電壓擾動(dòng)；記錄擾動(dòng)期間微電網(wǎng)與上級(jí)配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，包括母線電壓以及聯(lián)絡(luò)線輸送的有功、無(wú)功，并通過(guò)電力系統(tǒng)分析理論換算得到流過(guò)聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流；采用估計(jì)等值法對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行等值，選取非機(jī)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(duì)選取的傳遞函數(shù)模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)；并最終進(jìn)行模型的驗(yàn)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(dòng)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(shuō)明】適用于微電網(wǎng)的動(dòng)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(dòng)態(tài)等值領(lǐng)域，具體涉及一種適用于微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值方法，尤其是考慮微電源控制方式對(duì)微電網(wǎng)外部動(dòng)態(tài)特性的影響，并采用非機(jī)理模型對(duì)微電源進(jìn)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(duì)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(lái)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(dá)到一定規(guī)模時(shí)可以用“微電網(wǎng)”的概念對(duì)其進(jìn)行控制和管理。同大電網(wǎng)系統(tǒng)一樣對(duì)含微電網(wǎng)的系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃及控制時(shí)需要借助于仿真分析，在不進(jìn)行簡(jiǎn)化的前提下直接對(duì)該類系統(tǒng)進(jìn)行有效的分析是難以完成的，因此需要對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行等值研究。具體來(lái)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(jí)電網(wǎng)之間的潮流計(jì)算，配電網(wǎng)絡(luò)損耗計(jì)算以及靜態(tài)安全分析等。動(dòng)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(jì)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(píng)估等。
[0003]然而對(duì)微電網(wǎng)的等值研究并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有成熟的微電網(wǎng)等值方法和被廣泛認(rèn)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(jì)等值法，前者是一種基于元件和網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化的等值方法，但該方法中并沒(méi)有涉及到逆變器的簡(jiǎn)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(jì)等值法中，現(xiàn)有等值模型多采用電機(jī)模型，但等值電機(jī)并不能很好地模擬逆變器控制的微電源的外部動(dòng)態(tài)特性。因此本發(fā)明將在估計(jì)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(jī)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(yùn)行時(shí)的外部特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)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(dòng)態(tài)等值方法，目的在于解決大量分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)等值帶來(lái)的新問(wèn)題以及如何采用適當(dāng)?shù)姆椒澳Ｐ蛯?duì)微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的外特性進(jìn)行等值的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提出的一種適用于微電網(wǎng)的動(dòng)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(dòng)；
[0007]步驟2:在擾動(dòng)期間記錄微電網(wǎng)與上級(jí)配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，包括母線電壓以及聯(lián)絡(luò)線輸送的有功、無(wú)功，并通過(guò)電力系統(tǒng)分析理論換算得到流過(guò)聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流；
[0008]步驟3:采用估計(jì)等值法對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行等值，選取非機(jī)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(cè)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(duì)選取的傳遞函數(shù)模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)。
[0010]步驟5:在同樣的激勵(lì)下，將實(shí)際量測(cè)得到的聯(lián)絡(luò)線的響應(yīng)與辨識(shí)得到的傳遞函數(shù)模型的輸出進(jìn)行比較，進(jìn)行驗(yàn)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(fù)荷模型)并未考慮微電網(wǎng)中微電源的控制方式對(duì)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(yùn)行時(shí)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(jì)算及仿真精度，同時(shí)為研究主動(dòng)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(shuō)明】
[0013]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所采用的仿真系統(tǒng)圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例獲得的辨識(shí)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(shí)施例中所采用的估計(jì)等值法原理圖。
[0017]圖4為本發(fā)明辨識(shí)程序中所采用的辨識(shí)算法流程圖。
[0018]圖5為辨識(shí)所得模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與真實(shí)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(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)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(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]本發(fā)明提出的一種適用于微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值方法，應(yīng)用到某微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值中，詳細(xì)實(shí)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(dòng):
[0022]對(duì)于本實(shí)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(shí)發(fā)生故障,在0.6s時(shí),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(dòng)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(duì)于本實(shí)施例，在擾動(dòng)時(shí)記錄圖1所示系統(tǒng)的IOKV母線三相電壓瞬時(shí)值以及微電源DGl輸出有功無(wú)功瞬時(shí)值信息，記錄時(shí)段為0.4s至0.9s，記錄頻率為2000Hz。
[0025]步驟3、對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理:
[0026]對(duì)步驟2中所得的原始數(shù)據(jù)能否用于參數(shù)辨識(shí)進(jìn)行判斷，將判斷適合辨識(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平波處理，并通過(guò)電力系統(tǒng)坐標(biāo)變換知識(shí)將三相電壓和有功無(wú)功轉(zhuǎn)換為直軸電壓的時(shí)間序列和交直軸電流的時(shí)間序列并保存在文件中，其中電壓信息作為辨識(shí)模型輸入電流信息作為辨識(shí)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(shí)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(jì)等值法對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)等值，估計(jì)等值法原理見(jiàn)圖3。
[0029]估計(jì)等值法的參數(shù)辨識(shí)過(guò)程其實(shí)是個(gè)優(yōu)化問(wèn)題求解的過(guò)程，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)VN為:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于微電網(wǎng)的動(dòng)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(dòng)； 步驟2:在擾動(dòng)期間記錄微電網(wǎng)與上級(jí)配電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，所述動(dòng)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(wú)功數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)換算得到流過(guò)聯(lián)絡(luò)線的交直軸電流； 步驟3:對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行等值，建立微電網(wǎng)等值模型； 步驟4:將步驟2中測(cè)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(duì)選取的非機(jī)理傳遞函數(shù)模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)； 步驟5:在同樣的激勵(lì)下，將實(shí)際量測(cè)得到的聯(lián)絡(luò)線的響應(yīng)與辨識(shí)得到的非機(jī)理傳遞函數(shù)模型的輸出進(jìn)行比較，進(jìn)行驗(yàn)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(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，步驟3中，采用估計(jì)等值法對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行等值，其中，估計(jì)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(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，步驟3中，選取非機(jī)理傳遞函數(shù)模型作為微電網(wǎng)等值模型，其中，非機(jī)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(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，非機(jī)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(xiàng)為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，采用的非機(jī)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(dòng)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(dòng)態(tài)等值方法，其特征在于，步驟4中辨識(shí)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(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103646128SQ201310590600
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)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(yuǎn), 華嘉成, 艾芊, 方陳, 包海龍, 時(shí)珊珊, 劉雋 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司