基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法技术

本发明专利技术提出了基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法。大量分布式电源接入传统配电网，对配电网产生了一系列新的影响，在仿真分析大量分布式电源接入大规模配电网后产生的影响时，利用已有电磁暂态仿真手段面临仿真效率低的问题。本发明专利技术针对含分布式电源接入配电网的建模与仿真提供了一种配电网线性元件（线路、负荷、变压器）的统一状态空间建模方法以及基于降阶理论和状态空间方程的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法。该建模方法保存了原始配电网络的支路概念与拓扑结构信息，并可以实现高效暂态仿真计算与分析，可将其推广应用于含大量分布式电源分散接入的大型配电网系统的仿真计算。

【技术实现步骤摘要】
基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法
本专利技术属于电力系统领域，具体地说是含分布式电源接入配电网的暂态建模与仿真方法。
技术介绍
目前，越来越多的分布式电源(DistributedGeneration，DG)接入传统配电网，对配电网产生了一系列新的影响。建模仿真是分析大量分布式电源接入大规模配电网后产生影响的手段之一，但由于分布式电源的接入使得配电网的模型复杂度大幅度增加，因此需要针对性地研究含分布式电源接入配电网的高效建模与仿真方法。电磁暂态仿真模型通常用于含高频开关电力电子器件的电力系统仿真，该种模型虽然具有仿真精度高的优点，但仿真效率较低严重限制了其在大系统仿真中的应用，一方面，在电磁暂态仿真建模中，具有复杂结构的大规模复杂配电网线性网络模型阶数较高，另一方面，分布式电源的高频脉宽调制(PWM)开关过程严重限制了仿真步长。针对电磁暂态程序存在仿真效率低的问题，有研究提出了可以采用大仿真步长的动态相量建模方法，以加快仿真速度，该方法为含大规模分布式电源接入大型配电网的高效建模与仿真提供了一种有效手段，但已有研究在大规模电力线路、负荷、变压器等的统一建模表示方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法，其特征在于：对配电网中的线性元件用电阻、电感、电容、电压源串联后再与电流源并联的一般支路模型进行统一表示，以电阻电感电容子支路电流、电容电压、割集电压作为状态变量，在三相静止坐标系下建立含分布式电源接入配电网中所有电力线路、负荷、变压器的时域状态空间方程，所述的线性元件包括电力线路、负荷和变压器；对配电网线性网络的状态空间方程采用基于矩匹配原理的模型降阶方法进行降阶，得到满足精度要求的时域降阶状态空间方程，并利用动态相量法建立配电网线性网络降阶后基于状态空间表达的动态相量模型；考虑分布式电源在不对称运行情况下的具体控制策略，在正负序两...

【技术特征摘要】
1.基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法，其特征在于：对配电网中的线性元件用电阻、电感、电容、电压源串联后再与电流源并联的一般支路模型进行统一表示，以电阻电感电容子支路电流、电容电压、割集电压作为状态变量，在三相静止坐标系下建立含分布式电源接入配电网中所有电力线路、负荷、变压器的时域状态空间方程，所述的线性元件包括电力线路、负荷和变压器；对配电网线性网络的状态空间方程采用基于矩匹配原理的模型降阶方法进行降阶，得到满足精度要求的时域降阶状态空间方程，并利用动态相量法建立配电网线性网络降阶后基于状态空间表达的动态相量模型；考虑分布式电源在不对称运行情况下的具体控制策略，在正负序两相同步旋转坐标系下建立控制策略下分布式电源的时域状态空间方程，并利用动态相量法建立分布式电源基于状态空间表达的动态相量模型；对配电网线性网络降阶后的动态相量模型与分布式电源的动态相量模型的接口变量进行三相静止坐标系和正负序两相同步旋转坐标系的相互转化，实现两个模型的互联，从而建立整个含分布式电源配电网的暂态仿真模型。2.根据权利要求1所述的基于模型降阶的含分布式电源接入配电网的动态相量建模方法，其特征在于，它采用以下具体步骤：步骤1)，对含分布式电源接入配电网中的线性元件用一般支路模型统一表示，利用割集电压矩阵建立表示配电网线性元件连接关系的配电网线性网络的时域状态空间方程；将配电网中所有线性网络支路用电阻、电感、电容、电压源串联后再与电流源并联的一般支路模型统一表示，使用vb和ib分别表示支路电压以及电阻电感电容子分支电流，Rb、Lb和Cb分别表示支路电阻、支路电感以及支路电容，eb和jb分别表示电压源电压与电流源电流；将配电网中所有线性网络支路的支路方程组合，用方程矩阵形式统一表达如下：vb＝Rbib+Lbpib+vcb+ebCbpvcb＝ib其中，vb和ib分别代表支路电压向量以及电阻电感电容子分支电流向量；Rb和Lb分别为支路电阻矩阵和支路电感矩阵，其对应支路的对角元素为支路的自电阻以及支路自电感，非对角元素为支路的互电阻以及互电感；vcb为支路电容电压矩阵，eb为电压源电压向量；Cb表示对角线元素为对应支路电容的对角矩阵，若某支路不存在电容，则其对应元素为零；p代表微分算子；定义一矩阵其中nb和nc分别代表支路数和电容数，当第k个电容位于第r个支路时，M(r,k)＝1，若不存在，则对应矩阵元素为零；假设vc为电容电压向量，则得到以下关系式：vcb＝Mvc基于基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，根据基本割集矩阵Qf得到以下两个关系式：Qf(ib-jb)＝0其中，vs为割集电压向量，jb为电流源电流向量；对于一个有m个输入-输出端口的网络，定义两个关联矩阵其中nvs和ncs分别代表电压源电压输入量及电流源电流输入量的数量；当第k个电压源位于第r个支路时，则W1(r,k)＝1，若不存在，则对应矩阵元素为零；当第k个电流源位于第r个支路时，则W2(r,k)＝1，若不存在，则对应矩阵元素为零；由此得到输入量与支路量之间的关系式：eb＝W1vvsjb＝W2ics其中，vvs为电压源输入电压向量，ics为电流源输入电流向量；以电阻电感电容子支路电流向量ib、电容电压向量vc、割集电压向量vs作为状态变量，在三相静止坐标系下建立的含分布式电源接入配电网中所有电力线路、负荷、变压器的时域状态空间方程如下：其中，ivs为输出电流向量，vcs为输出电压向量；对照标准形式的状态空间方程：Cpx+Gx＝Buy＝BTx得到的对应标准状态方程系数矩阵如下：步骤2),采用基于矩匹配原理的模型降阶方法对配电网线性网络的时域状态空间方程进行降阶，并推导其基于状态空间表达的动态相量模型；配电网线性网络的时域状态空间方程系数矩阵对应的传递函数H(s)在点s0处展开如下：H...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧芳，姜宽，何奔腾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33