一种基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法技术
A calculation method of three phase decoupled power flow of AC / DC hybrid microgrid based on sequence component
The invention discloses a calculation method of sequence components isolated AC-DC hybrid microgrid based on three-phase decoupled power flow, which comprises the following steps: (1) according to the AC micro grid operation characteristics, the establishment of the Droop DG and AC DC inverter power flow model; (2) phase sequence component of three-phase, single-phase grid model according to the the inverter point voltage symmetry transformation; (3) according to the characteristics of DC micro grid operation, establishing network node injection power equation and DG power flow model; (4) in the sequence component system, finally get the AC / DC three-phase decoupled power flow calculation iterative equation. The phase sequence component conversion relationship of retaining type Droop and AC/DC inverter and DG injection power outlets is asymmetric; the AC/DC AC side of the inverter frequency and DC voltage coupling relationship, effectively solves the problem of AC / DC power balance between sub networks; using line sequence current compensation method will be completely decoupled AC three sequence and parallel computing. Greatly improve the efficiency of the extreme trend.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统运行分析与控制
，尤其是一种基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法。
技术介绍
交直流混联微电网作为DG并网以及连接AC-DC网络的良好解决方案，将成为未来配电系统的重要组成部分。交直流混联微电网存在并网/孤岛两种运行方式。并网运行方式下，与现有较成熟的主动配电网分析相类似；而孤岛运行方式下，因与主网失去连接，该混联配电系统需形成一个独立自治的孤岛供电体系，满足AC/DC子网部分或全部负载的供电需求。为了提高运行可靠性，孤岛微电网采用下垂控制(Droop)策略，使得网络中所有DGs共同分担全部负载；同时，AC/DC逆变器遵循交流侧频率与直流侧电压相耦合的运行准则，更好的解决AC/DC子网之间功率平衡问题。微电网潮流计算是微电网技术研究的一个重要领域，是对微电网系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的重要工具。目前，国内外学者主要关注点集中在微电网的运行控制上，对微电网潮流计算的研究不多，同时本专利技术所提到的交直流混联微电网系统自身运行特性更增加了潮流计算的难度。潮流算法大致可以分为两类：相分量法和序分量法。采用相分量法的优势在于物理概念明确，易处理三相不对称元件，但系统规模过大时，存在计算效率偏低等问题；而序分量法可以对三相对称系统实现三序解耦，显著减小问题求解规模，但对于孤岛交直流混联微电网而言，三相不对称性、Droop型DG、直流网络不同方式并网以及无平衡节点等特征导致传统序分量解耦法无法直接应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于序分量的孤岛交直流混联微电网三...
【技术保护点】
一种基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据AC微电网运行特性，建立其中Droop型DG及AC‑DC逆变器稳态潮流模型；(2)根据逆变器并网点电压对称特性进行三相、单相并网模型的相序分量转换；(3)根据DC微电网运行特性，建立网络节点注入功率方程以及DG稳态潮流模型；(4)在序分量体系下，利用牛顿法进行孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流计算；运用序电流补偿法进行AC微电网三相序解耦，其中零序、负序网络线性求解得到节点电压迭代方程，而正序网络则基于传统牛拉法进行求解；建立AC‑DC逆变器功率传输平衡方程；建立DC微电网潮流平衡方程；最终得到交直流三相解耦潮流计算迭代方程。
【技术特征摘要】
1.一种基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据AC微电网运行特性，建立其中Droop型DG及AC-DC逆变器稳态潮流模型；(2)根据逆变器并网点电压对称特性进行三相、单相并网模型的相序分量转换；(3)根据DC微电网运行特性，建立网络节点注入功率方程以及DG稳态潮流模型；(4)在序分量体系下，利用牛顿法进行孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流计算；运用序电流补偿法进行AC微电网三相序解耦，其中零序、负序网络线性求解得到节点电压迭代方程，而正序网络则基于传统牛拉法进行求解；建立AC-DC逆变器功率传输平衡方程；建立DC微电网潮流平衡方程；最终得到交直流三相解耦潮流计算迭代方程。2.如权利要求1所述的基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：(101)孤岛交流微电网中，大部分DG采用下垂特性来共同满足负载的需求，同时负责电压与系统频率的控制，该DG并网点可被称为Droop节点； P a c - G i = 1 m p i ( f # - f ) - - - ( 1 ) ]]> Q a c - G i = 1 n q i ( U a c i # - U a c i ) - - - ( 2 ) ]]>其中：f、f#分别为DG输出电压实际频率值及初始频率设定值；mpi为有功功率静态下垂增益；Pac-Gi为DG三相注入总有功功率，U#、U分别为DG输出电压的设定值及实际端口电压幅值；nqi为无功功率静态下垂增益；Qac-Gi为DG三相注入总无功功率；(102)AC-DC逆变器的主要目标是协调交直流网络功率分配从而满足负载需求，为了便于实现上述控制目标，建立交流系统频率fpu与直流系统接入点电压Upu,i的标幺化等式联系： f p u = U p u , i ∀ i ∈ N c - - - ( 5 ) ]]>其中 f p u = f - 0.5 ( f m a x + f m i n ) 0.5 ( f m a x - f m i n ) ]]> U p u , i = U d c , i - 0.5 ( U d c , max + U d c , min ) 0.5 ( U d c , m a x - U d c , min ) ]]>其中：Nc为AC子网中AC-DC逆变器节点的集合；fmax、fmin分别为系统频率上下限；Udc,max、Udc,min分别为直流节点电压上下限；(103)通过等式化简可得交流系统频率与直流节点电压的等式关系：aff-aUUdc,i-afU＝0 (6)其中 a f = 2 f m a x - f m i n , a U = 2 U d c , m a x - U d c , min ]]> a f U = f m a x + f m i n f m a x - f min - U d c , m a x + U d c , min U d c , m a x - U d c , min ]]>(104)为了更加符合实际情况，在潮流计算过程中考虑AC-DC逆变器传输损耗: P c . l o s s , i = C 0 + C 1 I c , a c , i + C 2 I c , a c , i 2 - - - ( 7 ) ]]>其中：Pc,loss,i为逆变器有功损耗，Ic,ac,i为逆变器交流测注入电流，C0、C1及C2为二次函数的系数。3.如权利要求1所述的基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，步骤(2)具体包括如下步骤：(201)逆变器三相并网时，并网点注入总功率为： S · p = U · A U · B U · C I · A I · B I · C * = U · p T I · p * - - - ( 8 ) ]]>其中：分别为并网点电压相量；分别为并网点注入电流；T代表矩阵转置；*代表相量共轭；(202)在逆变器控制特性下并网节点呈现三相电压对称状态，即有： U i A = U i B = U i C θ i A = θ i B + 2 π / 3 = θ i C - 2 π / 3 - - - ( 9 ) ]]>根据相序分量变换矩阵a＝ej2π/3，则有： U · 0 U · 1 U · 2 = ( T s p ) - 1 U A ∠ θ A U A ∠ ( θ A - 2 π / 3 ) U A ∠ ( θ A + 2 π / 3 ) = 0 U A ∠ θ A 0 - - - ( 10 ) ]]>将电压转换式(10)代入式(8)中可得： S · p = ( T s p U · s ) T ( T s p I · s ) * = U · S T ( T s p ) T ( T s p ) * I · S * = 3 S · s - - - ( 11 ) ]]>其中 U · s = U · 0 U · 1 U · 2 T ; I · s = I · 0 I · 1 I · 2 T ]]>其中：为三序总功率，由式(10)可知负序与零序电压为0，则对应功率也为0，从而可得正序功率为原三相总功率的1/3，由此建立逆变器并网点的三相注入总功率的相序分量转换关系；(203)逆变器单相并网时，并网点单相注入电流为： I · i n m = ( P c m + jQ c m U · c ) * - - - ( 12 ) ]]>其中：m为A、B和C相中的一个；c为逆变器标号，为节点电压相量；P、Q分别为逆变器并网点注入有功和无功功率；根据相序分量转换关系可得： I · i n 0 = 1 3 I · i n m , I · i n 1 = X 3 I · i n m , I · i n 2 = X 2 3 I · i n m - - - ( 13 ) ]]>其中 X = 1 m = A a m = B a 2 m = C ]]>此时将单相并网逆变器的相分量电气量转化为序分量注入电流，便于序分量潮流模型求解。4.如权利要求1所述的基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，步骤(3)具体包括如下步骤：(301)任一直流节点注入功率Pdc,i等式如下： P d c , i = U d c , i Σ j = 1 N d c Y d c , i j U d c , j - - - ( 14 ) ]]>其中：Udc,i为直流子网节点电压；Ydc为节点导纳矩阵；Ndc为直流子网节点数量；(302)直流子网中有些DG以恒功率方式向网络中注入功率，而大部分DG同样采用下垂控制方式(I-U/P-U)来承担系统负载，具体表达式如下：其中：Pdc-Gi和Idc-Gi分别为DG输出功率以及输出电流；和为DG参考电压；和分别为DG输出功率和输出电流的静态下垂增益。5.如权利要求1所述的基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流的计算方法，其特征在于，步骤(4)具体包括如下步骤：(401)运用序电流补偿法进行交流子网三相序解耦，简化交流子网三相不对称的复杂性，减小问题求解规模，具体过程如下：状态量的相序转换 x p = T s p x s x s = ( T s p ) - 1 x p - - - ( 19 ) ]]>其中：xp＝[xA xB xC]T,xs＝[x0 x1 x2]T其中0、1和2分别代表三序网络中的零序、正序和负序；A、B和C分别代表A相、B相和C相；线路导纳的相序转换 y 012 = ( T s p ) - 1 y A B C T s p - - - ( 20 ) ]]>式中，yABC为交流子网中的线路相分量导纳矩阵；y012为交流子序网中的线路序分量导纳矩阵，对角线元素对应着三序网络的零序、正序和负序导纳；通过序电流补偿后，整个交流子网完全解耦，三序网络可并行求解；(402)正序网络基于传统牛拉法，假设每个节点都有DG、负载、及直流子网连接，依次建立正序分量节点功率平衡方程： h a c , P i 1 = 1 3 P a c - G i + P c , a c , i 1 - P a c - L i 1 - P a c , i 1 h a c , Q i 1 = 1 3 Q a c - G i - Q a c - L i 1 - Q a c , i 1 - - - ( 21 ) ]]>其中:分别为节点负载通过注入电流相序分量转换得到的正序有功及无功功率 P a c , i 1 = U a c , i 1 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，陈和升，孙国强，臧海祥，陈醒，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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