CN114491886A - 含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法和装置 - Google Patents

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CN114491886A CN202210083143.8A CN202210083143A CN114491886A CN 114491886 A CN114491886 A CN 114491886A CN 202210083143 A CN202210083143 A CN 202210083143A CN 114491886 A CN114491886 A CN 114491886A
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Abstract

本发明公开了一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，包括：建立分布式新能源低阶通用模型结构；将获得的分布式新能源的通用模型与传统综合负荷模型并联作为主动配电网通用模型结构；对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模，获得各非线性模块的模型参数；采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识；计算得到主动配电网通用模型最终参数值。本发明能描述多类型分布式新能源的通用动态，同时还能描述分布式新能源的低电压穿越控制以及电流限幅环节的等值特性，模型结构简单且具有较高的等值精度。

Description

含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统建模技术领域，具体而言涉及一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法和装置。
背景技术
电力系统分析与控制主要依赖于仿真计算，而仿真计算的精度取决于所用模型。负荷是电力系统的重要组成部分，负荷模型不准确将导致整体仿真计算结果冒进或保守。当前随着分布式新能源的持续并网，负荷特性已发生显著变化，现有的负荷模型已不适应现代电力系统仿真分析的需求，亟需研究新的建模手段和方法。
由于风电、光伏等分布式新能源的多样性以及接入位置的分散性，同时由于分布式新能源的单机容量较小、模型复杂，将其进行详细建模工作量大、计算复杂。同时，由于双馈式风电机组、直驱型风电机组以及光伏发电系统等分布式新能源都是通过电力电子设备并网，它们的机网动态具有高度的相似性，因此研究分布式新能源与电网交互作用，提出适用于描述各分布式新能源的通用简化模型结构，对于构建结构简单、精度满足要求的主动配电网模型具有重要作用。
中国专利(CN202011513919.2)公开了一种考虑分布式发电系统的综合负荷模型的建模方法，包括以下步骤：S01，采集配电线路或变压器送端有功功率和无功功率，送端母线数量和每条母线的电压，配电线路和变压器阻抗；采集分布式发电系统中发电机数量，发电机发出的电流和发电机的有功出力；以及采集负荷支路数量和支路电流，负荷有功功率、无功功率和电压；S02，根据网络拓扑数据、分布式发电系统数据以及变电站的负荷设备数据，计算配供电区域的配电网络等值阻抗，并基于所述配供电区域的配电网络等值阻抗建立配电网络等值阻抗模型；S03，根据所述分布式发电系统数据，计算确定所述分布式发电系统的聚合等值参数，基于分布式发电系统的聚合等值参数建立等值分布式发电系统模型；S04，根据所述变电站的负荷设备数据，计算确定所述配供电区域的静态负荷等值参数和动态负荷等值参数，基于静态负荷等值参数建立等值静态负荷模型，基于动态负荷等值参数建立等值动态负荷模型；S05，基于配电网络等值阻抗模型、等值静态负荷模型和等值动态负荷模型，以及等值分布式发电系统模型构建考虑分布式发电系统的综合负荷模型。该发明克服了传统负荷模型无法描述分布式发电系统对电网特性影响的缺点，提高了电力系统仿真计算的准确性。但不涉及多类型分布式新能源的通用动态描述，也未计及分布式新能源的低电压穿越控制，对分布式新能源的电流限幅环节也不具备较高的等值精度。
中国专利(CN201811472690.5)公开了一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，包括以下步骤：S01，获取主动配电网的运行数据；S02，计算主动配电网中节点负荷和节点新能源发电的半不变量数据；S03，计算主动配电网中节点注入功率的半不变量数据；S04，计算主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系；S05，基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据；S06，根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型。该发明以半不变量为纽带，基于电力系统节点电压方程，建立主动配电网的概率等值模型，以提高输电网的分析效率和适应输配电独立运行的场景。但该发明的模型适用于电力系统的稳态分析，不涉及多类型分布式新能源的通用动态描述，也不涉及分布式新能源的低电压穿越控制以及电流限幅环节，不适用于电力系统的动态分析。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法和装置，所建模型能描述多类型分布式新能源的通用动态，同时还能描述分布式新能源的低电压穿越控制以及电流限幅环节的等值特性，模型结构简单且具有较高的等值精度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提出了一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，所述建模方法包括以下步骤：
S1，比较各类分布式新能源详细模型的共同点，仿真分析电网侧扰动下各类分布式新能源的动态特性，在分析各类分布式新能源动态特性共同点的基础上建立分布式新能源低阶通用模型；所述分布式新能源低阶通用模型包含有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、低电压有功管理模块、低电压无功管理模块、限幅环节和机网接口模块；
S2，将获得的分布式新能源的通用模型与综合负荷模型并联作为主动配电网通用模型；所述综合负荷模型为感应电动机和静态ZIP负荷的并联；
S3，对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模；
S4，采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识；线性模块包括分布式新能源通用模型中的有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、机网接口模块，以及综合负荷模型中的感应电动机和静态ZIP负荷；
S5，综合线性模块的辨识结果与步骤S2中的非线性模块等值结果，计算得到主动配电网通用模型最终参数值。
进一步地，步骤S1中，所述有功控制模块的输入为有功功率参考值，控制策略采用比例积分控制，输出为d轴电流id；
所述无功控制模块的控制策略为定功率因数控制、定无功功率控制以及定电压控制这3种控制方法中的一种，3种控制方式下的控制策略均为比例积分控制，输出为q轴电流iq_normal；其中，定功率因数控制下输入为功率因数角，其正切函数与有功功率的乘积为无功功率参考值；定无功功率控制下的输入为无功功率参考值；定电压控制下输入为分布式新能源端口电压幅值；
所述锁相环控制模块的输入为分布式新能源出口的电压相位角，控制策略为比例积分控制以及积分控制的串联，输出为锁相角；
在所述低电压无功管理模块中，q轴电流iq表示为变流器正常控制下的电流iq_normal和低电压穿越期间的q轴附加无功电流iqLVRT之和，同时q轴电流iq受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
iq＝min{iq_normal+iqLVRT，Imax} (1)；
对于直驱型风电机组，附加无功电流表示为：
iqLVRT＝kq(Un-U)＝kqΔU，0≤U≤0.9Un (2)；
对于光伏发电单元，附加无功电流表示为：
Figure BDA0003485130110000031
对于双馈型风电机组，附加无功电流为0；
式中，kq为无功支撑系数，U为分布式新能源的端口电压，Un为额定电压；ΔU为额定电压Un和端口电压U的差值；
在所述低电压有功管理模块中，分布式新能源在低电压穿越期间的有功功率PLVRT为正常运行时有功功率参考值Pref的λ倍，参数λ的取值与分布式新能源的类型和新能源端口电压的幅值相关，同时d轴电流id受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
Figure BDA0003485130110000032
对于双馈型风电机组，λ表示为：
Figure BDA0003485130110000033
对于直驱型风电机组，λ表示为：
Figure BDA0003485130110000034
对于光伏发电单元，λ＝1；
式中，kp为有功支撑系数；
所述机网接口模块采用电流源模型表示分布式新能源，输出电流分别为id和iq。
进一步地，步骤S3中，对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模的过程包括以下步骤：
S31，对低电压有功管理模型进行等值：
S311，设所有分布式新能源的有功功率之和为等值机的有功功率Peq.ref：
Figure BDA0003485130110000041
式中，Peq.ref为等值机的有功功率参考值，Pgref(j)为第j个分布式新能源的有功功率参考值，λeq为等值机的系数，j为第j个分布式新能源，λ(j)为第j个分布式新能源的倍数参数λ的取值；n为配电网中分布式新能源的总数；
S312，Peq.ref和
Figure BDA0003485130110000042
已知，根据式(7)求得等值机的λeq；
S32，对低电压无功管理模型进行等值：
设等值机的无功附加电流iqLVRT.eq为所有分布式新能源在低电压穿越期间的无功附加电流之和，即：
Figure BDA0003485130110000043
其中，iqLVRT.eq为等值机的无功附加电流；kq.eq为等值机的无功支撑系数；kq(j)为第j个分布式新能源的无功支撑系数，ΔU(j)为第j个分布式新能源的额定电压Un和端口电压U的差值；ΔUeq为等值机的额定电压Un和端口电压U的差值；
S33，对变流器的电流限幅环节进行等值：
S331，判断原主动配电网中各分布式新能源的电流是否进入限幅确定：
(a)当所有分布式新能源都未进入限幅环节时，有：
Figure BDA0003485130110000044
式中，Imax(j)为第j个分布式新能源的变流器电流限值；iq(j)和id(j)分别为第j个分布式新能源的q轴电流和d轴电流；iq.eq和id.eq分别为等值机的无功等值电流和有功等值电流；Imax.eq为等值机的限幅电流；
(b)当n1台分布式新能源变流器的电流超过其限值，n-n1台未超过其限值时有：
Figure BDA0003485130110000051
式中，n1为变流器电流超过限值的分布式新能源台数，n1为大于等于1的正整数且小于n；
S332，根据式(9)和(10)，求出等值机的有功等值电流id.eq和无功等值电流iq.eq，再求得等值机的限幅电流Imax.eq；
(c)当所有分布式新能源变流器的电流都超过其限值时，有：
Figure BDA0003485130110000052
进一步地，步骤S4中，采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识的目标函数为：
Figure BDA0003485130110000053
其中，Psim(i)和Preal(i)分别表示基于通用模型及详细模型的有功功率仿真结果，Qsim(i)和Qreal(i)分别表示基于通用模型及详细模型的无功功率仿真结果；K为受扰轨线时间窗口内的总点数，采样步长为10-5；err为误差。
第二方面，本发明提及一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模装置，所述建模装置包括以下步骤：
分布式新能源低阶通用模型构建模块，用于比较各类分布式新能源详细模型的共同点，仿真分析电网侧扰动下各类分布式新能源的动态特性，在分析各类分布式新能源动态特性共同点的基础上建立分布式新能源低阶通用模型；
分布式新能源低阶通用模型，分布式新能源低阶通用模型包含有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、低电压有功管理模块、低电压无功管理模块、限幅环节和机网接口模块；
主动配电网通用模型构建模块，用于将获得的分布式新能源的通用模型与综合负荷模型并联作为主动配电网通用模型；所述综合负荷模型为感应电动机和静态ZIP负荷的并联；
等值建模模块，用于对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模；
参数辨识模块，用于采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识；线性模块包括分布式新能源通用模型中的有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、机网接口模块，以及综合负荷模型中的感应电动机和静态ZIP负荷；
最终参数值计算模块，用于综合线性模块的辨识结果与等值建模模块输出的非线性模块等值结果，计算得到主动配电网通用模型最终参数值。
第三方面，本发明提及一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模系统，包括：
一个或多个处理器；
存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行上述权利要求1-4中任意一项所述方法的过程。
本发明的有益效果是：
本发明提出的多类型分布式电源的配电网广义负荷通用建模方法，所建立的分布式电源简化模型模型可以较准确的反映在计及多类分布式电源低压穿特性和电流限幅值时，含不同分布式电源发电比例、不同电压跌落程度下广义负荷的动态特性。
附图说明
图1为本发明实施例的含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法的流程示意图。
图2为某实际主动配电网算例示意图。
图3为分布式电源的通用简化模型示意图。
图4为含多类分布式电源的广义负荷通用模型示意图。
图5为电压跌落20％、分布式电源占比100％情景下实际模型与简化模型的功率受扰轨迹示意图；图5(a)对应有功功率，图5(b)对应无功功率。
图6为电压跌落70％、分布式电源占比100％情景下实际模型与简化模型的功率受扰轨迹示意图；图6(a)对应有功功率，图6(b)对应无功功率。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
结合本发明的目的的实施例，旨在提出一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模装置，通过分析不同分布式新能源的模型结构、控制方式以及动态特性的共同点，提出适应于多类型分布式电源的通用建模方法，所建模型可以反映多类分布式新能源的通用动态；将所发明的新能源通用模型与传统负荷模型并联作为主动配电网的等值模型；同时对主动配电网中多类型新能源的低电压穿越模块和电流限幅等非线性环节进行等值，对主动配电网中的线性模块进行参数辨识；实际系统验证表明本发明模型能描述含不同分布式电源发电比例、不同电压跌落程度下主动配电网的动态特性。
图2为某实际主动配电网算例示意图，它为中国某实际35kV配网系统，该系统基于PSCAD/EMTDC平台搭建，每公里电缆线路的电阻和电抗分别为0.116Ω/km和0.00034H/km，各节点负荷以及线路参数也示于图中。由于该工业园区的负荷一般为轻工业企业，因此一般采用小型电动机，本实施例中将该园区的电动机参数设为相同，具体为：定子电阻和电抗分别为Rs＝0.034pu和Xs＝0.00918pu，转子电阻和电抗分别为Rr＝0.0607pu和Xr＝0.011pu，转子惯性时间常数为H＝0.7s。ZIP负荷采用恒阻抗负荷且电抗/电阻比值为5。
稳态情况下，KDG＝1，且双馈风电机组出力、直驱永磁风电机组出力以及光伏发电出力占比分别为30％、40％和30％。
参见图1，本发明实施例的含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法具体包括以下步骤：
步骤1、构建了适用于描述各类分布式新能源的低阶通用模型结构。
首先比较各类分布式新能源详细模型的共同点，仿真分析电网侧扰动下各类分布式新能源的动态特性，在分析各类分布式新能源动态特性共同点的基础上建立图3所示的分布式新能源低阶通用模型。该模型包含有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、低电压有功管理模块、低电压无功管理模块、限幅环节、以及机网接口模块。
其中，有功控制模块的输入为有功功率参考值，控制策略采用比例积分控制，输出为d轴电流id。
无功控制模块的控制策略为定功率因数控制、定无功功率控制以及定电压控制中的一种。定功率因数控制下输入为功率因数角，其正切函数与有功功率的乘积即为无功功率参考值，定无功功率控制下的输入即为无功功率参考值，定电压控制下输入为分布式新能源端口电压幅值，3种控制方式下的控制策略为均为比例积分控制，输出为q轴电流iq_normal；
锁相环控制模块的输入为分布式新能源出口的电压相位角，控制策略为比例积分控制以及积分控制的串联，输出为锁相角；
低电压无功管理模块中，q轴电流iq表示为变流器正常控制下的电流iq_normal和低电压穿越期间的q轴附加无功电流iqLVRT之和，同时q轴电流受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
iq＝min{iq_normal+iqLVRT，Imax} (1)
对于直驱型风电机组，附加无功电流表示为：
iqLVRT＝kq(Un-U)＝kqΔU，0≤U≤0.9Un (2)
对于光伏发电单元，附加无功电流表示为：
Figure BDA0003485130110000081
对于双馈型风电机组，附加无功电流为0。
式中，kq为无功支撑系数。
低电压有功管理模块中，分布式新能源在低电压穿越期间的有功功率PLVRT为正常运行时有功功率参考值Pref的λ倍，参数λ的取值与分布式新能源的类型和新能源端口电压的幅值相关，同时d轴id电流受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
Figure BDA0003485130110000082
对于双馈型风电机组，λ表示为：
Figure BDA0003485130110000083
对于直驱型风电机组，λ表示为：
Figure BDA0003485130110000084
对于光伏发电单元，λ＝1。
式中，U为分布式新能源的端口电压，Un为额定电压，kp为有功支撑系数。
机网接口模块将分布式新能源采用电流源模型表示，输出电流分别为id和iq。
步骤2、将获得的分布式新能源的通用模型与传统综合负荷模型并联作为主动配电网的通用模型，详见图4。
所述综合负荷模型为感应电动机和静态ZIP负荷的并联。其中，
Figure BDA0003485130110000091
定义分布式电源的输出功率比例系数及IM吸收功率比例系数分别为KIM和KDG，如下：
Figure BDA0003485130110000092
式中，KDG的取值表征了DG向电网和负荷输送功率的情况。当KDG＜1时，表示电网向负荷输送功率；而当KDG＞1时，DG除满足负荷供电需求外，还可将多余功率输送到电网。
步骤3、对主动配电网中多类型分布式新能源的低电压有功管理、低电压无功管理以及变流器的电流限幅等非线性模块进行等值建模。具体如下：
扰动设置为：
扰动1：B2母线的电压跌落20％Un，
扰动2：B2母线的电压跌落70％Un，
故障持续时间为0.2s，故障消失后系统恢复到原状态。
对低电压有功管理模型等值时，所有分布式新能源的有功功率之和为等值机的有功功率Peq.ref，因此有：
Figure BDA0003485130110000093
式中，Peq.ref为等值机的有功功率参考值，Pg.tef为分布式电源有功功率参考值，λeq为等值机的系数，j为第j个分布式新能源；n为配电网中分布式新能源的总数。由于Peq.ref和
Figure BDA0003485130110000094
已知，根据上式可以求得等值机的λeq。
对低电压无功管理模型等值时，等值机的无功附加电流iqLVRT.eq为所有分布式新能源在低电压穿越期间的无功附加电流之和，即：
Figure BDA0003485130110000095
其中，iqLVRT.eq为等值机的无功附加电流；kq.eq为等值机的无功支撑系数。
对电流限幅环节等值时，需根据原主动配电网中各分布式新能源的电流是否进入限幅确定，具体如下：
(a)当所有分布式新能源都未进入限幅环节时，有：
Figure BDA0003485130110000101
(b)当n1台分布式新能源变流器的电流超过其限值，n-n1台未超过其限值时有：
Figure BDA0003485130110000102
根据式(11)和(12)，先求出等值机的有功等值电流id.eq和无功等值电流iq.eq，再根据上式求得等值机的限幅电流Imax.eq。
(c)当所有分布式新能源变流器的电流都超过其限值时，有
Figure BDA0003485130110000103
式中，id.eq为等值机的有功等值电流，iq.eq为等值机的无功等值电流，Imax.eq为等值机的电流限值，n1为变流器电流超过限值的分布式新能源台数。
根据式(9)和式(10)，计算得到20％Un电压跌落下λeq＝0.8998，kq.eq＝0.2923；70％Un电压跌落扰动下λeq＝0.4301，kq.eq＝0.9946。2种扰动下分布式新能源的电流都未进入限幅值，根据式(11)计算得到Imax.eq＝1.2741。
步骤4：采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型进行参数辨识，获得主动配电网通用模型各参数。
以20％Un电压跌落下母线B2的有功功率和无功功率受扰轨迹为基础，待辨识参数为{RDG，XDG，RCLM，XCLM，Kpp1，Kpi1，Kqp1，Kqi1，KPLLp，KPLLi，Xs，H，s0，KDG，KIM}，其中s0为等值电动机的初始滑差。参数辨识目标为
Figure BDA0003485130110000104
其中，下标sim和real分别表示基于通用模型及详细模型的仿真结果，K为受扰轨线时间窗口内的总点数，采样步长为10-5，err 为误差。
采用粒子群优化算法进行参数辨识，参数辨识结果见表1。
表1参数辨识结果
参数 辨识值 参数 辨识值
R<sub>DG</sub>(Ω) 2.8714 L<sub>DG</sub>(H) 0.02122
K<sub>pp</sub> 2.8821 K<sub>pi</sub> 0.1290
K<sub>qp</sub> 1.1114 K<sub>qi</sub> 0.3437
K<sub>θp</sub> 114.1579 K<sub>θi</sub> 2800.2345
R<sub>CLM</sub>(Ω) 2.1743 L<sub>CLM</sub>(H) 0.01925
X<sub>s</sub> 0.01014 H(s) 0.7711
S<sub>0</sub> 0.0269 /
K<sub>DG</sub> 107.9117 K<sub>IM</sub> 56.0269
基于表1的参数辨识结果，比较原主动配电网的详细模型和提出的主动配电网简化模型受扰轨迹，详见图5。
以表1的参数辨识结果以及70％Un电压跌落扰动下计算得到的λeq＝0.4301，kq.eq＝0.9946，比较70％Un电压跌落扰动下原详细模型和提出的主动配电网简化模型的受扰轨迹。图5验证了发明的主动配电网简化模型的可行性，图6验证了所提主动配电网简化模型的适应性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步骤：
S1，比较各类分布式新能源详细模型的共同点，仿真分析电网侧扰动下各类分布式新能源的动态特性，在分析各类分布式新能源动态特性共同点的基础上建立分布式新能源低阶通用模型；所述分布式新能源低阶通用模型包含有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、低电压有功管理模块、低电压无功管理模块、限幅环节和机网接口模块；
S2，将获得的分布式新能源通用模型与综合负荷模型并联作为主动配电网通用模型；所述综合负荷模型为感应电动机和静态ZIP负荷的并联；
S3，对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模；
S4，采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识；线性模块包括分布式新能源通用模型中的有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、机网接口模块，以及综合负荷模型中的感应电动机和静态ZIP负荷；
S5，综合线性模块的辨识结果与步骤S2中的非线性模块等值结果，计算得到主动配电网通用模型最终参数值。
2.根据权利要求1所述的含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，其特征在于，步骤S1中，所述有功控制模块的输入为有功功率参考值，控制策略采用比例积分控制，输出为d轴电流id；
所述无功控制模块的控制策略为定功率因数控制、定无功功率控制以及定电压控制这3种控制方法中的一种，3种控制方式下的控制策略均为比例积分控制，输出为q轴电流iq_normal；其中，定功率因数控制下输入为功率因数角，其正切函数与有功功率的乘积为无功功率参考值；定无功功率控制下的输入为无功功率参考值；定电压控制下输入为分布式新能源端口电压幅值；
所述锁相环控制模块的输入为分布式新能源出口的电压相位角，控制策略为比例积分控制以及积分控制的串联，输出为锁相角；
在所述低电压无功管理模块中，q轴电流iq表示为变流器正常控制下的电流iq_normal和低电压穿越期间的q轴附加无功电流iqLVRT之和，同时q轴电流iq受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
iq＝min{iq_normal+iqLVRT，Imax} (1)；
对于直驱型风电机组，附加无功电流表示为：
iqLVRT＝kq(Un-U)，0≤U≤0.9Un (2)；
对于光伏发电单元，附加无功电流表示为：
Figure FDA0003485130100000021
对于双馈型风电机组，附加无功电流为0；
式中，kq为无功支撑系数，U为分布式新能源的端口电压，Un为额定电压。
在所述低电压有功管理模块中，分布式新能源在低电压穿越期间的有功功率PLVRT为正常运行时有功功率参考值Pref的λ倍，参数λ的取值与分布式新能源的类型和新能源端口电压的幅值相关，同时d轴电流id受变流器电流限值Imax的约束，无功优先控制模式下有：
Figure FDA0003485130100000022
对于双馈型风电机组，λ表示为：
Figure FDA0003485130100000023
对于直驱型风电机组，λ表示为：
Figure FDA0003485130100000024
对于光伏发电单元，λ＝1；
式中，kp为有功支撑系数；
所述机网接口模块采用电流源模型表示分布式新能源，输出电流分别为id和iq。
3.根据权利要求1所述的含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，其特征在于，步骤S3中，对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模的过程包括以下步骤：
S31，对低电压有功管理模型进行等值：
S311，设所有分布式新能源的有功功率之和为等值机的有功功率Peq.ref：
Figure FDA0003485130100000025
式中，Peq.ref为等值机的有功功率参考值，Pgref(j)为第j个分布式新能源的有功功率参考值，λeq为等值机的系数，j为第j个分布式新能源，λ(j)为第j个分布式新能源的参数λ的取值；n为配电网中分布式新能源的总数；
S312，Peq.ref和
Figure FDA0003485130100000031
已知，根据式(7)求得等值机的λeq；
S32，对低电压无功管理模型进行等值：
设等值机的无功附加电流iqLVRT.eq为所有分布式新能源在低电压穿越期间的无功附加电流之和，即：
Figure FDA0003485130100000032
其中，iqLVRT.eq为等值机的无功附加电流；kq.eq为等值机的无功支撑系数；kq(j)为第j个分布式新能源的无功支撑系数，ΔU(j)为第j个分布式新能源的额定电压Un和端口电压U的差值；ΔUeq为等值机的额定电压Un和端口电压Ueq的差值；
S33，对变流器的电流限幅环节进行等值：
S331，判断原主动配电网中各分布式新能源的电流是否进入限幅确定：
(a)当所有分布式新能源都未进入限幅环节时，有：
Figure FDA0003485130100000033
式中，Imax(j)为第j个分布式新能源的变流器电流限值；iq(j)和id(j)分别为第j个分布式新能源的q轴电流和d轴电流；iq.eq和id.eq分别为等值机的无功等值电流和有功等值电流；Imax.eq为等值机的限幅电流；
(b)当n1台分布式新能源变流器的电流超过其限值，n-n1台未超过其限值时有：
Figure FDA0003485130100000034
式中，n1为变流器电流超过限值的分布式新能源台数，n1为大于等于1的正整数且小于n；
S332，根据式(9)和(10)，求出等值机的有功等值电流id.eq和无功等值电流iq.eq，再求得等值机的限幅电流Imax.eq；
(c)当所有分布式新能源变流器的电流都超过其限值时，有：
Figure FDA0003485130100000041
4.根据权利要求1所述的含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模方法，其特征在于，步骤S4中，采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识的目标函数为：
Figure FDA0003485130100000042
其中，Psim(i)和Preal(i)分别表示基于通用模型及详细模型的有功功率仿真结果，Qsim(i)和Qreal(i)分别表示基于通用模型及详细模型的无功功率仿真结果；K为受扰轨线时间窗口内的总点数，采样步长为10-5s；err为误差。
5.一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模装置，其特征在于，所述建模装置包括以下步骤：
分布式新能源低阶通用模型构建模块，用于比较各类分布式新能源详细模型的共同点，仿真分析电网侧扰动下各类分布式新能源的动态特性，在分析各类分布式新能源动态特性共同点的基础上建立分布式新能源低阶通用模型；
分布式新能源低阶通用模型，分布式新能源低阶通用模型包含有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、低电压有功管理模块、低电压无功管理模块、限幅环节和机网接口模块；
主动配电网通用模型构建模块，用于将获得的分布式新能源的等值模型与综合负荷模型并联作为主动配电网通用模型；所述综合负荷模型为感应电动机和静态ZIP负荷的并联；
等值建模模块，用于对主动配电网中多类型分布式新能源中的包括低电压有功管理、低电压无功管理和变流器的电流限幅在内的多个非线性模块进行等值建模；
参数辨识模块，用于采用粒子群优化算法，对主动配电网通用模型中的线性模块进行参数辨识；线性模块包括分布式新能源通用模型中的有功控制模块、无功控制模块、锁相环模块、机网接口模块，以及综合负荷模型中的感应电动机和静态ZIP负荷；
最终参数值计算模块，用于综合线性模块的辨识结果与等值建模模块输出的非线性模块等值结果，计算得到主动配电网通用模型最终参数值。
6.一种含多类型分布式新能源的主动配电网通用建模系统，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行上述权利要求1-4中任意一项所述方法的过程。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116090175A (zh) * 2022-12-05 2023-05-09 中国电力科学研究院有限公司 一种用于新能源配电网系统的等值建模求解方法及装置
CN116362061A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 中诚华隆计算机技术有限公司 配电网的无功优化方法及装置

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