一种微电网电压分布式二级控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微电网电压分布式二级控制方法及装置，其中于，方法包括：步骤S1，采集分布式电源DG经过滤波器后的电压和电流，并对采集得到的输出电压和输出电流进行Clark和Park坐标变换；步骤S2，采用动态一致性算法实现分布式二级控制结构，获得微电网内全局电压平均值；步骤S3，采用改进下垂控制方法获得系统电压参考值；步骤S4，通过引入比例积分微分PID控制器，实现微电网内源网荷全局电压控制。本发明专利技术实现了微电网源网荷分布式电压控制，在本地控制器中就可以得到全局电压平均值从而进行自身调节；本发明专利技术能够实现在负荷波动情况和分布式电源因故障退出运行的情况下，保证下垂控制中的电压质量，提高微电网运行的安全稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网电压分布式二级控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及微电网控制
，具体涉及一种微电网电压分布式二级控制方法及装置。

技术介绍

[0002]为了实现“双碳”目标，减少化石燃料对环境造成的严重污染，减缓能源紧缺的现状，改善环境污染问题，分布式发电得到了迅速发展。由分布式电源(DG)、能量转换装置和负荷等组成的，具有自治能力、独立性和经济性强等优点的微电网应运而生。微电网最主要的特点是具有两种不同的运行模式：孤岛模式和并网模式。在微电网并网运行时，微电网与大电网相连接，相互进行能量交换，帮助微电网能够保持功率平衡，保证稳定运行；在微电网孤岛运行时，此时由于没有大电网的功率支撑，微电网需要靠自身的调节能力完成对功率和电压频率的控制。
[0003]在孤岛模式下，为了在负荷波动的情况下，分布式电源可以更加灵活的分担负荷，所以常常采用下垂控制策略对DG进行控制，各DG通过响应自身的下垂特性曲线完成功率的分配和对电压频率的支撑，下垂控制策略是孤岛模式下的经典控制策略。通过模拟电网中发电机的下垂特性曲线，每个DG根据其下垂曲线到达一个新的运行点，为系统实现功率共享提供电压和频率支持。由于DG在下垂控制策略中的运行互不干扰，所以下垂控制策略是即插即用的。但是，下垂控制策略存在一定的局限性，在下垂控制中电压容易离开额定电压值，产生偏移。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种微电网电压分布式二级控制方法及装置，以提高微电网运行的安全稳定性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种微电网电压分布式二级控制方法，包括：
[0006]步骤S1，采集分布式电源DG经过滤波器后的电压和电流，并对采集得到的输出电压和输出电流进行Clark和Park坐标变换；
[0007]步骤S2，采用动态一致性算法实现分布式二级控制结构，获得微电网内全局电压平均值；
[0008]步骤S3，采用改进下垂控制方法获得系统电压参考值；
[0009]步骤S4，通过引入比例积分微分PID控制器，实现微电网内源网荷全局电压控制。
[0010]进一步地，所述步骤S1具体包括：采集DG经LC滤波器后的输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
，对输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
进行Clark和Park坐标变换后，获得旋转坐标系直轴电压分量u
od
、交轴电压分量u
oq
、直轴电流分量i
od
以及交轴电流分量i
oq
。
[0011]进一步地，所述步骤S2具体包括：
[0012]步骤S21，根据输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
进行坐标变换后获得的旋转坐标系直轴电压分量u
od
、交轴电压分量u
oq
、直轴电流分量i
od
以及交轴电流分量i
oq
，计算DG的输出有
功功率和输出无功功率；
[0013]步骤S22，采用动态一致性算法计算得到微电网内全局电压平均值。
[0014]进一步地，所述步骤S21计算DG的输出有功功率和输出无功功率的方式为：
[0015][0016]其中，P
i
为DG输出有功功率；Q
i
为DG输出无功功率；
[0017]将计算得到的输出有功功率P
i
和输出无功功率Q
i
经过一个LC低通滤波器，滤除其谐波分量，得到瞬时功率信号：
[0018][0019]其中，G
LPF
(s)为LC低通滤波器的传递函数；ω
c
为截止频率。
[0020]进一步地，所述步骤S22具体包括：
[0021]采用动态一致性算法计算全局平均电压值U
avgi
(t)、U
avgj
(t)的公式如下：
[0022][0023][0024]其中，τ表示一个时间常数，U
avgi
(τ)、U
avgj
(τ)分别为节点i、j得到的一个时间常数内的电压平均值，U
i
(t)为动态一致性算法中引入的动态时变输入信号，N
i
表示与节点i相邻的节点的集合，邻接矩阵A
ij
＝[a
ij
]∈R
n
×
n
表示节点i，j间的连接关系，U
avgi
(t)、U
avgj
(t)分别为节点i、j得到的全局电压平均值；
[0025]邻接矩阵A
ij
＝[a
ij
]∈R
n
×
n
的元素可以通过以下公式确定：
[0026][0027]其中，m代表边与边之间的权重，用G＝(V,E)表示一个图，其中V＝{1,2,...n}是图G的节点集，是节点的有序对集合，用来表示节点间的边，每一条边用一对节点(i,j)来表示，(i,j)∈E表示节点i，j相连接。
[0028]进一步地，所述步骤S3用功率的一次函数代替传统下垂控制中的固定系数，改进下垂控制的方程为：
[0029]f
i
＝f
N
‑
(M
i
‑
m
i
P
i
)(P
i
‑
P
Ni
)
[0030]U
i
＝U
N
‑
(N
i
‑
n
i
Q
i
)(Q
i
‑
Q
Ni
)
[0031]其中，f
i
为系统频率参考值；f
N
为系统额定频率；M
i
为有功下垂系数常数项；m
i
为有功下垂系数；P
i
为DG输出有功功率；P
Ni
为DG额定有功功率；U
N
为系统额定电压；U
i
为系统电压参考值；N
i
为无功下垂系数常数项；n
i
为无功下垂系数；Q
Ni
为DG额定无功功率；Q
i
为DG输出无功功率。
[0032]进一步地，所述步骤S4具体包括：
[0033]将微电网系统额定电压值U
N
与全局电压平均值U
avgi
做差得到PID控制器的输入信号，经过PID控制器，其输出作为系统电压的补偿量δU
i
，所述系统电压的补偿量δU
i
为：
[0034]δU
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网电压分布式二级控制方法，其特征在于，包括：步骤S1，采集分布式电源DG经过滤波器后的电压和电流，并对采集得到的输出电压和输出电流进行Clark和Park坐标变换；步骤S2，采用动态一致性算法实现分布式二级控制结构，获得微电网内全局电压平均值；步骤S3，采用改进下垂控制方法获得系统电压参考值；步骤S4，通过引入比例积分微分PID控制器，实现微电网内源网荷全局电压控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：采集DG经LC滤波器后的输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
，对输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
进行Clark和Park坐标变换后，获得旋转坐标系直轴电压分量u
od
、交轴电压分量u
oq
、直轴电流分量i
od
以及交轴电流分量i
oq
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S21，根据输出电压u
oabc
和输出电流i
oabc
进行坐标变换后获得的旋转坐标系直轴电压分量u
od
、交轴电压分量u
oq
、直轴电流分量i
od
以及交轴电流分量i
oq
，计算DG的输出有功功率和输出无功功率；步骤S22，采用动态一致性算法计算得到微电网内全局电压平均值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S21计算DG的输出有功功率和输出无功功率的方式为：其中，P
i
为DG输出有功功率；Q
i
为DG输出无功功率；将计算得到的输出有功功率P
i
和输出无功功率Q
i
经过一个LC低通滤波器，滤除其谐波分量，得到瞬时功率信号：其中，G
LPF
(s)为LC低通滤波器的传递函数；ω
c
为截止频率。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：采用动态一致性算法计算全局平均电压值U
avgi
(t)、U
avgj
(t)的公式如下：(t)的公式如下：其中，τ表示一个时间常数，U
avgi
(τ)、U
avgj
(τ)分别为节点i、j得到的一个时间常数内的电压平均值，U
i
(t)为动态一致性算法中引入的动态时变输入信号，N
i
表示与节点i相邻的节点的集合，邻接矩阵A
ij
＝[a
ij
]∈R
n
×
n
表示节点i，j间的连接关系，U
avgi
(t)、U
avgj
(t)分别为节点i、j得到的全局电压平均值；
邻接矩阵A
ij
＝[a
ij
]∈R
n
×
n
的元素可以通过以下公式确定：其中，m代表边与边之间的权重，用G＝(V,E)表示一个图，其中V＝{1,2,...n}是图G的节点集，是节点的有序对集合，用来表示节点间的边，每一条边用一对节点(i,j)来表示，(i,j)∈E表示节点i，j相连接。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3用功率的一次函数代替传统下垂控制中的固定系数，改进下垂控制的方程为：f
i
＝f
N
‑
(M
i
‑
m
i
P
i
)(P
i
‑
P
Ni
)U
i
＝U
N
‑
(N
i
‑
n
i
Q
i
)(Q
i
‑
Q
Ni
)其中，f
i
为系统频率参考值；f
N
为系统额定频率；M
i
为有功下垂系数常数项；m
i
为有功下垂系数；P
i
为DG输出有功功率；P
Ni
为DG额定有功功率；U
N
为系统额定电压；U
i
为系统电压参考值；N
i
为无功下垂系数常数项；n
i
为无功下垂系数；Q
Ni
为DG额定无功功率；Q
i
为DG输出无功功率。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：程维杰，刘金生，陈择栖，程韧俐，马伟哲，杨帆，刘振兴，周招鹤，何晓峰，张超，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：