基于特征根聚类的多重时滞微电网电压稳定性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征根聚类的多重时滞微电网电压稳定性分析方法，包括步骤：步骤10)基于下垂控制，建立包含逆变器型分布式电源、连接网络和阻抗型负载的微电网小信号模型；步骤20)基于比例积分型电压二次控制器实现分布式电源无功均分和电压恢复，从而建立含有通讯时延的微电网闭环小信号模型；步骤30)提取小信号模型中的超越项，对超越项进行坐标变换，形成新的系统特征方程；步骤40)基于特征根聚类法分析所有可能的稳定切换面，进而求取多重时滞下的微电网稳定区域。该研究方法基于特征根聚类分析特定控制器参数下的微电网多重时滞稳定裕度，对控制器参数与稳定区域间的关系进行研究，从而指导控制参数的设计，有效提高微网稳定性及动态性能。

Voltage stability analysis method for microgrid with multiple time delays based on feature root clustering

The invention discloses a multi time delay microgrid voltage stability analysis method based on characteristic root clustering, including step 10) based on droop control, a microgrid small signal model including inverter type distributed power supply, connection network and impedance load is set up; step 20) based on proportional integral voltage two controller The distributed power sharing and voltage recovery are realized, and a closed loop small signal model with communication delay is established. Step 30) the transcendental item in the small signal model is extracted, the coordinate transformation is carried out on the transcendental, and the new system characteristic equation is formed; step 40) all possible stable handover is analyzed based on the eigenvalue clustering method. Then, the microgrid stability region with multiple delays is obtained. The research method is based on the eigenvalue clustering analysis of the multiple time delay stability margin of the micro grid under the parameters of the specific controller, and studies the relationship between the controller parameters and the stable region, thus guiding the design of the control parameters and effectively improving the stability and dynamic performance of the microgrid.

【技术实现步骤摘要】
基于特征根聚类的多重时滞微电网电压稳定性分析方法
本专利技术属于微电网运行控制领域，涉及一种多重时滞微电网电压稳定性分析方法。
技术介绍
随着地球资源的日渐衰竭以及人们对环境问题的关注，可再生能源的接入越来越受到世界各国的重视。微电网是一种在能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透率的新兴能量传输模式，其组成部分包括不同种类的分布式能源(distributedenergyresources，DER，包括微型燃气轮机、风力发电机、光伏、燃料电池、储能设备等)、各种电负荷和/或热负荷的用户终端以及相关的监控、保护装置。微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必须的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。微电网与大电网之间通过公共连接点进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。由于微电网是规模较小的分散系统，与负荷的距离较近，可以增加本地供电的可靠性、降低网损，大大增加了能源利用效率，是一种符合未来智能电网发展要求的新型供电模式。下垂控制由于可以实现无通讯的功率均分受到关注，但各分布式电源输出电压会出现稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于特征根聚类的多重时滞微电网电压稳定性分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10)建立包含各分布式电源、连接网络和负载的微电网小信号模型，具体流程和内容包括：各分布式电源通过下垂控制设置逆变器输出电压及频率参考指令，如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于特征根聚类的多重时滞微电网电压稳定性分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10)建立包含各分布式电源、连接网络和负载的微电网小信号模型，具体流程和内容包括：各分布式电源通过下垂控制设置逆变器输出电压及频率参考指令，如式(1)所示：式(1)中，ωi表示第i个分布式电源本地角频率；ωn表示分布式电源本地角频率参考值，单位：弧度/秒；mPi表示第i个分布式电源的频率下垂特性系数，单位：弧度/秒·瓦；Pi表示第i个分布式电源实际输出有功功率，单位：瓦；kVi表示第i个分布式电源的下垂控制增益；表示第i个分布式电源输出电压变化率，单位：伏/秒；Vni表示第i个分布式电源的输出电压参考值，单位：伏；Vo，magi表示第i个分布式电源输出电压，单位：伏；nQi表示第i个分布式电源的电压下垂特性系数，单位：伏/乏；Qi表示第i个分布式电源实际输出无功功率，单位：乏；第i个分布式电源的实际输出有功功率Pi、无功功率Qi通过低通滤波器获得，如式(2)所示：式(2)中，表示第i个分布式电源有功功率变化率，单位：瓦/秒；ωci表示第i个分布式电源低通滤波器剪切频率，单位：弧度/秒；Vodi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电压的d轴分量，单位：伏；Voqi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电压的q轴分量，单位：伏；iodi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电流的d轴分量，单位：安；ioqi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电压的q轴分量，单位：安；表示第i个分布式电源无功功率变化率，单位：乏/秒；各分布式电源输出电压经dq坐标变换使q轴分量为0，考虑电压二次控制，得到式(3)：式(3)中，表示第i个分布式电源输出电压在d轴分量的变化率，单位：伏/秒；Vodi表示第i个分布式电源输出电压在d轴分量，单位：伏；Voqi表示第i个分布式电源输出电压在q轴分量，单位：伏，ui表示二次电压控制量，单位：伏；分布式电源输出电流的动态方程如式(4)所示：式(4)中，表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电流的d轴分量的变化率，单位：安/秒；Rci表示第i个分布式电源至母线i的连接电阻，单位：欧姆；Lci表示第i个分布式电源至母线i的连接电感，单位：亨利；Vbusdi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，母线i电压的d轴分量；表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，第i个分布式电源输出电流的q轴分量的变化率，单位：安/秒；Vbusqi表示在第i个分布式电源的dq参考坐标系中，母线i电压的q轴分量，单位：伏；母线i和母线j间的连接线路ij的电流小信号模型如式(5)所示：式中，表示在公共参考坐标系DQ中，第ij条线路D轴电流小信号分量的变化率，单位：安/秒；rlineij表示第ij条线路的线路电阻，单位：欧姆；Llineij表示第ij条线路的线路电感，单位：亨利；ΔlineDij表示在公共参考坐标系DQ中，第ij条线路D轴电流小信号分量，ΔilineQij表示在公共参考坐标系DQ中，第ij条线路Q轴电流小信号分量，单位：安；ω0表示微网额定角频率，单位：弧度/秒；ΔVbusDi表示在公共参考坐标系DQ中，母线i在D轴的小信号分量，ΔVbusDj表示在公共参考坐标系DQ中，母线j在D轴的小信号分量，表示在公共参考坐标系DQ中第ij条线路Q轴电流小信号分量的变化率，单位：安/秒；ΔVbusQi表示公共参考坐标系DQ中母线i在Q轴的小信号分量，ΔVbusQj表示在公共参考坐标系DQ中母线j在Q轴的小信号分量，单位：伏；连接于母线j的第j个负载的小信号模型如式(6)所示：式中，表示在公共参考坐标系DQ中，第j个负载D轴电流小信号分量的变化率，单位：安/秒；Rloadj表示第j个负载的负载电阻，单位：欧姆；Lloadj表示第j个负载的负载电感，单位：亨利；ΔiloadDj为在公共参考坐标系DQ中，第j个负载D轴电流的小信号分量，ΔiloadQj为在公共参考坐标系DQ中，第j个负载的电流在Q轴的小信号分量，单位：安；表示在公共参考坐标系DQ中，第j个负载Q轴电流小信号分量的变化率，单位：安/秒；连接式(1)～式(6)，得到包含n个分布式电源，s条支路，p个负载的微电网小信号模型如式(7)所示：式(7)中，Δxinv1＝[Δδ1，ΔP1，ΔQ1，ΔVod1，Δiod1，Δioq1]T，Δδ1表示第1个分布式电源参考坐标系dq与微电网公共参考系DQ间的小信号相角差，单位：弧度，ΔP1表示第1个分布式电源实际输出有功功率的小信号分量，单位：瓦，ΔQ1表示第1个分布式电源实际输出无功功率的小信号分量，单位：乏，ΔVod1表示第1个分布式电源输出电压在d轴的小信号分量，单位：伏，Δiod1表示第1个分布式电源输出电流的d轴小信号分量，Δioq1表示第1个分布式电源输出电流的q轴小信号分量，单位：安；Δxinvn＝[Δδn，ΔPn，ΔQn，ΔVodn，Δiodn，Δioqn]T，Δδn表示第n个分布式电源参考坐标系dq与微电网公共参考系DQ间的小信号相角差，单位：弧度，ΔPn表示第n个分布式电源实际输出有功功率的小信号分量，单位：瓦，ΔQn表示第n个分布式电源实际输出无功功率的小信号分量，单位：乏，ΔVodn表示第n个分布式电源输出电压在d轴的小信号分量，单位：伏，Δiodn...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，楼冠男，王刘芳，徐斌，
申请(专利权)人：东南大学，国网安徽省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32