一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法技术

本发明专利技术公开了一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，首先获取电源规划数据、系统运行预测数据、系统的运行控制参数、微电网安全运行时频率和电压的稳定运行范围，计算对等控制下频率和电压的偏差，针对不同场景下功率波动进行微电网频率和电压偏差的估算，得到功率波动下频率和电压的偏差值，采用微电网稳定裕度分析模型，计算微电网当前状态下的频率和电压的稳定裕度，如果稳定裕度超过微电网的运行标准，说明电压、频率越限，需要修改运行参数，提高稳定性；如果稳定裕度没有越限，则用来衡量当前的运行状态。本发明专利技术能为微电网的稳定性分析和控制策略设计提供数据支撑和实践意义，应用范围较为广泛，实用性和适用性较强。

【技术实现步骤摘要】
一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法
本专利技术属于微电网系统中运行控制
，具体涉及一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计的工程化方法。
技术介绍
随着当今世界对于能源供给和电能供应质量、安全以及可靠性的要求越来越高，繁杂的大电力系统由于自身的不足已经难以满足日益增长的要求。分布式发电技术，尤其以微电网为代表形式，正在日趋走向成熟。微电网要自行实现控制和管理，就必须采用合理的控制策略，核心是保持电压和频率的稳定，从而保证微电网的高效稳定运行。出于工程运用的需求，提出一种对等控制模式下的新型微电网电压频率偏差估计方法，用来进行微电网稳定性分析和控制策略设计。为了保证微电网在并网、孤岛情况下的稳定、可靠运行及过渡过程的平滑切换，需要结合各类电源的特征和逆变器控制方式，设计合理有效的微电网协调控制策略。孤岛时微电网采用的控制策略有两种：主从控制与对等控制。主从控制下，主控单元为整个微电网提供电压和频率支撑，微电网的电压和频率保持不变；对等控制下，当出现有、无功功率波动时，各分布式电源通过下垂控制策略完成功率平衡控制，将会导致微电网的电压和频率发生变化。处于对等控制下的微电网若由并网向孤岛转换或在孤岛状态下发生源荷故障时，都会带来有、无功功率的波动，控制电压频率在限制范围内是维持微电网稳定运行的必要条件。通常并离网的平滑切换等典型场景都在暂态层面进行分析，一般不在微电网初期规划中进行，但在工程问题中，有时需要对电压频率的偏差进行简单估计，从而对微电网的运行控制参数，如电源容量、调节速率、下垂系数等进行修正，给出更合理的微电网规划方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，针对工程中实际微电网的运行控制问题，从稳态角度出发，提出一种对等模式下的新型微电网电压频率偏差估计的工程化方法，解决实际工程中微电网的运行控制问题，为微电网稳定性分析和控制策略设计提供数据支撑和实践意义。本专利技术采用以下技术方案：一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，首先获取电源规划数据、系统运行预测数据、系统的运行控制参数、微电网安全运行时频率和电压的稳定运行范围，计算对等控制下频率和电压的偏差，针对不同场景下功率波动进行微电网频率和电压偏差的估算，得到功率波动下频率和电压的偏差值，采用微电网稳定裕度分析模型，计算微电网当前状态下的频率和电压的稳定裕度，如果稳定裕度超过微电网的运行标准，说明电压、频率越限，需要修改运行参数，提高稳定性；如果稳定裕度没有越限，则用来衡量当前的运行状态。具体的，包括以下步骤：S1、分别获取参与调节的电源数量m、电源出力分布PG、QG在每一个时段的值；以及电源所在电压等级j、典型场景下若干个PCC点交换的有功功率Pc、无功功率Qc和对应场景下的负荷量PLc、QLc；频率特性下垂参数Kpf；负荷频率静态特性参数KLf；电压特性下垂参数Kpv；负荷电压静态特性参数KLv、微电网安全运行时频率[fmin，fmax]和电压[Umin，Umax]；S2、对等模式控制下，各微电源均采用Droop控制方式，通过解耦有功―频率与无功―电压之间的下垂特性曲线进行系统电压和频率控制，在多个场景下进行频率偏差Δf和电压偏差ΔU的估算；S3、根据步骤S2的频率偏差Δf和电压偏差ΔU计算微电网下一时段的频率估计值f1和电压估计值U1，建立微电网电压、频率稳定裕度分析模型，得出相应的稳定裕度。进一步的，步骤S2中，将PCC点交换的有功功率Pc、单个电源最大出力PGmax、最大失负荷量PLcmax分别作为有功功率波动值ΔP，在对等控制下，有功功率波动值ΔP引起的频率偏差Δf计算如下：其中，Kpfi为第i台参与调节电源的频率特性下垂参数，KLf为负荷频率静态特性参数，m为采用Droop控制的电源个数。进一步的，步骤S2中，将PCC点交换的无功功率Qc、单个电源最大无功出力QGmax、最大失负荷无功量QLcmax分别作为无功功率波动值ΔQ，在无功功率波动值ΔQ的作用下微电网系统产生的电压偏差ΔU计算如下：其中，Kpveqi为换算后的第i台参与调节电源的电压特性下垂参数，KLv为负荷电压静态特性参数，m为采用Droop控制的电源个数。进一步的，Kpveqi具体计算如下：其中，Kpv为电压特性下垂参数，Uj为第j个电压等级的电压有名值，U1为PCC点电压有名值。进一步的，步骤S3中，当微电网下一段的频率估计值f1处于微电网的频率稳定范围[fmin，fmax]内时，系统频率向下稳定裕度Df,down和系统频率向上稳定裕度Df,up具体计算如下：Df,down＝f1-fminDf,up＝fmax-f1其中，fmin为频率运行上限，fmax为频率运行下限。进一步的，微电网下一时段的频率估计值f1为：f1＝f0-Δf其中，f0为微电网当前频率。进一步的，步骤S3中，当微电网下一段的电压估计值U1处于微电网的电压稳定范围[Umin，Umax]内时，电压向下稳定裕度DU,down和电压的上稳定裕度DU,down计算如下：其中，Umin为电压上限，Umax为电压下限，UN为电压基准值。进一步的，微电网下一时段的电压估计值U1为：U1＝U0-ΔU其中，U0为微电网当前的电压。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利提出了一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，首先获取电源规划数据、系统运行预测数据、系统的运行控制参数、微电网安全运行时频率和电压的稳定运行范围，计算对等控制下频率和电压的偏差，针对不同场景下功率波动进行微电网频率和电压偏差的估算，得到功率波动下频率和电压的偏差值，采用微电网稳定裕度分析模型，计算微电网当前状态下的频率和电压的稳定裕度，通过仿照大电网中一次调频的思路，综合考虑了与频率电压相关的下垂参数和负荷静态系数的影响，既保证了估算结果的合理性和正确性，又大大简化了估算的复杂程度，能够应用在如微电网由并网模式向孤岛模式切换、孤岛运行时某个电源故障或发生失负荷状况等，只要微电网采用对等控制，均可用本方法进行频率电压估算，针对面向工程需求的微电网运行控制问题，补充了现有微电网规划领域运行控制的空缺，为实际工程中维持微电网高效稳定运行提供了新的思路和技术路线。进一步的，采用下垂控制，根据无功功率的波动值计算系统所产生的电压偏差，能够快速跟踪微电网的实时无功功率波动，跟踪系统电压偏差，从而防止系统崩溃，保证微电网系统的电能质量。进一步的，结合微电网运行标准，创造性的建立了微电网电压、频率稳定裕度分析模型，定量的给出了当前运行状态与稳定边界的差距，便于清晰直观的分析微电网系统的稳定性，如果电压、频率稳定裕度分析模型的估算结果显示电压或频率越限，说明需要修正参数，直到整个系统具有一定程度的稳定裕度，从而保证微电网的安全可靠运行，这一模型的建立和运用对微电网的运行控制参数要求具有指导意义。综上所述，本专利技术针对工程中实际微电网的运行控制问题，提出一种简单有效的频率电压偏差估计方法，能为微电网的稳定性分析和控制策略设计提供数据支撑和实践意义，应用范围较为广泛，实用性和适用性较强。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，其特征在于，首先获取电源规划数据、系统运行预测数据、系统的运行控制参数、微电网安全运行时频率和电压的稳定运行范围，计算对等控制下频率和电压的偏差，针对不同场景下功率波动进行微电网频率和电压偏差的估算，得到功率波动下频率和电压的偏差值，采用微电网稳定裕度分析模型，计算微电网当前状态下的频率和电压的稳定裕度，如果稳定裕度超过微电网的运行标准，说明电压、频率越限，需要修改运行参数，提高稳定性；如果稳定裕度没有越限，则用来衡量当前的运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，其特征在于，首先获取电源规划数据、系统运行预测数据、系统的运行控制参数、微电网安全运行时频率和电压的稳定运行范围，计算对等控制下频率和电压的偏差，针对不同场景下功率波动进行微电网频率和电压偏差的估算，得到功率波动下频率和电压的偏差值，采用微电网稳定裕度分析模型，计算微电网当前状态下的频率和电压的稳定裕度，如果稳定裕度超过微电网的运行标准，说明电压、频率越限，需要修改运行参数，提高稳定性；如果稳定裕度没有越限，则用来衡量当前的运行状态。2.根据权利要求1所述的一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别获取参与调节的电源数量m、电源出力分布PG、QG在每一个时段的值；以及电源所在电压等级j、典型场景下若干个PCC点交换的有功功率Pc、无功功率Qc和对应场景下的负荷量PLc、QLc；频率特性下垂参数Kpf；负荷频率静态特性参数KLf；电压特性下垂参数Kpv；负荷电压静态特性参数KLv、微电网安全运行时频率[fmin，fmax]和电压[Umin，Umax]；S2、对等模式控制下，各微电源均采用Droop控制方式，通过解耦有功―频率与无功―电压之间的下垂特性曲线进行系统电压和频率控制，在多个场景下进行频率偏差Δf和电压偏差ΔU的估算；S3、根据步骤S2的频率偏差Δf和电压偏差ΔU计算微电网下一时段的频率估计值f1和电压估计值U1，建立微电网电压、频率稳定裕度分析模型，得出相应的稳定裕度。3.根据权利要求2所述的一种对等控制模式下微电网电压频率偏差估计方法，其特征在于，步骤S2中，将PCC点交换的有功功率Pc、单个电源最大出力PGmax、最大失负荷量PLcmax分别作为有功功率波动值ΔP，在对等控制下，有功功率波动值ΔP引起的频率偏差Δf计算如下：其中，Kpfi为第i台参与调节电源的频率特性下垂参数，KLf为负荷频率静态特性参数，m为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王建学，曹晓宇，冯梦圆，王云，高秀航，罗嗣刚，杨柳，张媛，李海，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61