【技术实现步骤摘要】
孤岛运行交直流混合微电网静态安全风险评估方法
本专利技术涉及电力系统分析领域，特别是涉及一种孤岛运行交直流混合微电网静态安全风险评估方法。
技术介绍
交直流混合微电网结构包括交流子系统(交流母线)、直流子系统(直流母线)和连接交、直流子系统的互连变换器(interlinkingconverter，ILC)，交直流混合微电网结合了交流微电网和直流微电网两种结构的优势，可直接向交流负荷和直流负荷供电，减少不必要的电能变换，是未来最具有应用前景的微电网结构形式，成为了学术研究和工程示范的热点。交直流混合微电网有并网运行和孤岛运行两种运行模式。采用下垂协调控制策略的孤岛运行交直流混合微电网，缺乏主网的支持和调节，交、直流子系统均无平衡节点，交流子系统频率是变化的状态量；由ILC协调控制交、直子系统之间的双向有功功率流动，实现系统整体的功率自主分配和合理流动；系统各单元独立工作，无需相互通信，具备即插即用功能，可简化控制的复杂程度。电力系统的安全性也称动态可靠性，是指在突发性故障引起的扰动下，系统不发生广泛波及性供电中断的能力，分为静态安全性和动态安全性。电力系统静态安全评估与分析是考虑事故后稳态运行状况的安全性，是电力系统规划和运行考虑的基本问题之一。孤岛运行交直流混合微电网发生事故后，间歇性分布式电源(distributedgenerator，DG)的随机出力，ILC和DG装置的随机故障，及系统负荷波动等不确定性因素，会影响系统电压和频率，频率偏离额定值过大时会造成系统瓦解；且ILC在系统功率管理控制中起着至关重要的作用；此外，交直流混合微电网拓扑灵活多样，交直...
【技术保护点】
1.孤岛运行交直流混合微电网静态安全性风险评估方法，其特征在于结合N‑1事故与解列方案的静态安全分析准则、提出新型的分区切负荷策略、采用带非单调线性搜索加速三步LM算法(accelerated LM algorithm with non‑monotone linear search，ALMNL)的蒙特卡罗模拟法求解解列后孤岛系统随机潮流、得到静态安全风险评估指标的概率分布。其中，所述采用结合N‑1事故与解列方案的静态安全分析准则，具体如下：交直流混合微电网中为了增加容量和提高可靠性，交流母线和直流母线之间需连接多个并联ILC，把ILC连接到交直流母线的线路故障称为连接线故障。孤岛运行交直流混合微电网静态安全风险评估的N‑1事故包括交、直流微网子系统的线路故障及连接线故障，可分为3种故障类型：连接线故障、分支馈线故障和主馈线故障。孤岛运行交直流混合微电网由于容量较小且拓扑较简单，其故障后一般不具有转供方案。但交直流混合微电网含地理位置分散的DG，设有分段开关和直流断路器，运行模式多样，且为避免因内部故障而引起整个系统停电，一般具有解列方案。结合N‑1事故与解列方案的静态安全分析准则：采用...
【技术特征摘要】
1.孤岛运行交直流混合微电网静态安全性风险评估方法，其特征在于结合N-1事故与解列方案的静态安全分析准则、提出新型的分区切负荷策略、采用带非单调线性搜索加速三步LM算法(acceleratedLMalgorithmwithnon-monotonelinearsearch，ALMNL)的蒙特卡罗模拟法求解解列后孤岛系统随机潮流、得到静态安全风险评估指标的概率分布。其中，所述采用结合N-1事故与解列方案的静态安全分析准则，具体如下：交直流混合微电网中为了增加容量和提高可靠性，交流母线和直流母线之间需连接多个并联ILC，把ILC连接到交直流母线的线路故障称为连接线故障。孤岛运行交直流混合微电网静态安全风险评估的N-1事故包括交、直流微网子系统的线路故障及连接线故障，可分为3种故障类型：连接线故障、分支馈线故障和主馈线故障。孤岛运行交直流混合微电网由于容量较小且拓扑较简单，其故障后一般不具有转供方案。但交直流混合微电网含地理位置分散的DG，设有分段开关和直流断路器，运行模式多样，且为避免因内部故障而引起整个系统停电，一般具有解列方案。结合N-1事故与解列方案的静态安全分析准则：采用N-1扫描系统中每一条线路进行开路故障模拟，故障隔离后对整个系统进行解列，解列后系统失电负荷由故障区内不可恢复失电负荷和非故障区内失电负荷组成。交直流混合微电网的解列点一般设置在交流分段开关和直流断路器处。解列后的系统可分为3种类型：交流子系统、直流子系统、交直流混合子系统。对3类故障进行故障影响分析：由于系统存在多个ILC，连接线故障后形成交直流混合子系统孤岛；分支馈线故障后解列形成交直流混合子系统孤岛，且切除孤岛外负荷；主馈线故障后解列形成交直流混合子系统孤岛和交/直流子系统孤岛。孤岛外负荷的切除是由于隔离故障而造成的，在故障修复之前无法对其恢复供电，该部分负荷损失是固定的。故障隔离后，经解列形成交直流混合子系统孤岛、交/直流子系统孤岛运行，以对尽量多的非故障区域内负荷供电，该部分负荷损失不是固定的。其中，所述提出的新型的分区切负荷策略，具体如下：孤岛运行交直流混合微电网发生N-1故障后形成的非故障区孤岛系统内存在多种不确定性因素：间歇性DG的随机性出力、DG装置和ILC随机故障及负荷波动，则孤岛系统出现总发电小于总负荷时，需切除部分负荷以保障功率平衡。交直流混合微电网作为一种新型微电网结构，通过ILC连接交流母线与直流母线，其突出优势是可实现交流与直流的分区供电，直流DG装置可直接为直流负荷供电，以减少不必要的交直流转换。提出非故障区孤岛系统的分区切负荷策略：由交流子系统区和直流子系统区的负荷优先由所在区的DG装置供电原则确定切负荷区域，再对切负荷区域按照有功功率最小负荷点优先切除原则逐步切负荷。具体步骤如下：1)切负荷区域(Load-SheddingArea，LSA)的确定：分别比较交、直流子系统区DG装置的总出力与负荷总有功功率的大小，由其相对大小来确定LSA。式中，PDGZ、PLZ分别为系统内DG装置的总有功出力、负荷总有功功率；PaDGZ、PaLZ分别为交流子系统区内DG装置的总有功出力、负荷总有功功率；PdDGZ、PdLZ分别为直流子系统区内DG装置的总有功出力、负荷总有功功率；α为网损系数。当故障后形成的非故障区孤岛系统内DG装置总有功出力大于等于负荷总有功功率，不需要切负荷。当非故障区孤岛系统内DG装置总有功出力小于负荷总有功功率，需要切负荷：①如果其交流子系统区内DG装置总有功出力充足，直流子系统区内DG装置总有功出力不足时，则由负荷优先由所在区的DG装置供电原则，确定LSA为直流子系统区，即需切直流子系统区负荷；②如果其直流子系统区内DG装置总有功出力充足，交流子系统区内DG装置总有功出力不足时，则由负荷优先由所在区的DG装置供电原则，确定LSA为交流子系统区，即需切交流子系统区负荷；③如果其交流子系统区和直流子系统区内DG装置总有功出力都不足时，LSA为交直流混合子系统区。2)LSA内负荷的切除：按有功功率最小负荷点原则进行切除，先假定LSA内所有负荷点均不被切除，判断是否满足式(2)，若否，LSA内有功功率最小的负荷点优先被切除，重复此过程直到满足式(2)为止。式中，PLSADGZ、PLSALl分别为LSA内DG装置的总有功出力、负荷点l的有功功率；NLSA为LSA内的总负荷点数。其中，所述基于ALMNL算法的蒙特卡罗模拟法求解解列后孤岛系统随机潮流，具体如下：随机潮流模拟法是根据输入变量的概率分布情况随机抽样，进行多次取值，再对每一次抽样的输入变量进行常规潮流计算，进而求得节点电压、线路潮流的概率分布。常规潮流算法和抽样方法是随机潮流模拟法的基础。下垂协调控制孤岛运行交直流混合微电网故障解列后形成的孤岛系统有3种类型：交直流混合子系统、交流子系统和直流子系统。交直流混合子系统的常规潮流算法较多采用交替迭代方法，该方法的实质是在交流子系统常规潮流求解迭代过程中嵌入了一个完整的直流子系统常规潮流计算过程，由此，3种类型孤岛系统常规潮流计算的关键归结为交、直流系统的常规潮流求解。提出基于ALMNL算法的交、直流系统统一潮流求解。1)交、直流微网系统的潮流模型直流子系统中DG装置一般采用恒功率控制和P-U下垂控制，ILC可处理为直流节点，由此，将直流节点处理为3种类型：恒功率节点、直流下垂节点和ILC直流节点。交流子系统中DG装置一般采用PQ控制、P-ω/Q-U下垂控制，ILC可处理为交流节点，由此，将交流节点处理为4种类型：PQ节点、PV节点、交流下垂节点和ILC交流节点。当以节点功率为注入量时，潮流方程为一组非线性方程，可使交、直流系统的潮流模型形式一致，便于分析计算。其统一潮流模型可简写为F(x)＝0,x∈Rn(3)式中，F(x)为节点功率非线性函数向量；x为系统未知状态向量；n为系统未知状态变量的个数。进一步地，F(x)可写为式中，FP(xP)为有功功率非线性函数，FQ(xQ)为交流无功功率非线性函数；PG为节点等值电源有功功率，QG为交流节点等值电源无功功率，PL为节点等值负荷有功功率，QL为交流节点等值负荷无功功率，Pi为节点注入有功功率，Qi为交流节点注入无功功率；xPdc、xDdc、xILCdc分别为直流恒功率节点、直流下垂节点、ILC直流节点的未知状态向量；xPQ、xPV、xDac、xILCac分别为交流PQ节点、PV节点、交流下垂节点、ILC交流节点的未知状态向量。交、直流下垂节点的等值电源有功和无功功率方程分别为式中，PDGa、QDGa为交流下垂节点的等值电源有功和无功功率，ω、Ua、ω0、Ua0分别为交流下垂节点的实际电压频率和幅值及空载电压频率和幅值，Kpa-1、KQa-1为相应的有功、无功功率下垂系数；PDGd为直流下垂节点的等值电源有功功率，Ud、Ud0为直流下垂节点的实际电压和空载电压，Kpd-1为相应的有功功率下垂系数。ILC节点的等值电源有功和无功功率方程为式中，PILC、QILC分别为ILC节点的等值电源有功和无功功率；ω′、U′ILCdc分别为ILC交流侧频率、ILC直流侧的实际电压经归一化处理后的值，其变化范围为[-1,1]；UILCac,0、UILCac分别为交流侧空载电压和实际电压幅值；KPILC、KQILC为ILC的有功和...
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