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专利号: 2017100344099
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,所述策略为:根据无功负荷的实时变化来设计实时的频率基准值,确保频率随负荷变化的波动相对较小;以根据各微源线路压降随有功负荷的实时变化来设计实时的电压基准值为原理,改进有功下垂系数,并使有功均分能在各微源输出电压不同的情况下保持精准。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,所述策略的具体内容如下:步骤1,设计Q-f控制中动态频率基准的实时取值;

步骤2,设计P-U控制中动态电压基准的实时取值;

步骤3,设计P-U控制的下垂系数;

步骤4,设计下垂控制器。

3.根据权利要求2所述的一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,步骤1中,根据微源分派的无功变化来拟定动态频率基准值,即频率基准值大小因负荷而定,以此来补偿频率的偏离量,进而保证微网运行频率稳定在额定值,具体如下:(1.1)首先确定微源分派的无功变化量;

假设无功负荷在1,2,...,j,...,n(j≥2)时刻发生改变,以任意j时刻时的前一时刻j-

1时刻时的微源无功为基础,可得j时刻时微源分派的无功变化量:ΔQ(j)=Q(j)-Q(j-1),         (1)令ΔQ(0)=0,可得关于微源分派的无功变化序列,设为A,则A=(ΔQ(0),ΔQ(1),...,ΔQ(j),...,ΔQ(n))T,     (2)(1.2)确定频率基准的校正量;

根据微源Q-f下垂控制方程,可得j时刻时的微网频率偏移量:Δf(j)=m·ΔQ(j),        (3)其中,m是无功下垂系数,令j时刻时的频率基准的校正量:Δf*(j)=f*(j)-f*(j-1)=-Δf(j),      (4)则可得到关于微源频率基准值校正序列,设为B,则B=-m·A,       (5)

(1.3)确定各时刻微源的频率基准值,设F为各时刻的微源基准频率序列:F=(f*(0),f*(1),...,f*(j),...,f*(n))T,    (6)令f*(0)=50Hz,根据式(4),则有F=MF+B,其中M是常数矩阵(rank(M)=n+1)

则有

-1

F=(E-M) B,         (8)则j时刻时的微源频率基准值为

f*(j)=D·F=mD(E-M)-1A,       (9)其中, 代表第j+1位数是1的n+1维单位行向量。

4.根据权利要求2所述的一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,步骤2中,考虑负荷变化时各微源的线路压降来确定各P-U控制中的动态电压基准值,得出符合微源实际运行时的P-U下垂特性,即为了使下垂特性适合微源实际运行时的输出电压控制,可在各微源输出电压不同情况下,使微源间的有功均分保持精准,具体如下:(2.1)确定线路压降的变化量;

假设有功负荷也在1,2,...,j,...,n(j≥2)时刻改变,以任意j时刻的前一时刻j-1时刻的线路压降为基础,可得j时刻时的微源线路压降幅值变化量:ΔUL(j)=UL(j)-UL(j-1),        (10)令ΔUL(0)=0,可得微源线路压降的变化序列,设为C,则C=(ΔUL(0),ΔUL(1),...,ΔUL(j),...,ΔUL(n))T,     (11)(2.2)确定动态电压基准值,即各时刻时的微源电压基准值;

令j时刻时的电压基准值为

U*(j)=U*(j-1)+ΔUL(j),       (12)令U*(0)=US,其中US是公共耦合点电压,设各时刻时的微源电压基准值系列为U:U=(U*(0),U*(1),...,U*(j),...,U*(n))T,         (13)令U=MU+C,其中M如式(7)所示,则U=(E-M)-1C,       (14)则j时刻时的微源电压基准值为

U*(j)=D·U=D(E-M)-1C,        (15)。

5.根据权利要求2所述的一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,步骤3中,以步骤2为原理,通过拟合每次负荷有功变化时的微源实际运行点,得出拟合直线方程,并能以改进传统的有功下垂系数的方法来实现,具体如下:对微源的各实际运行点进行拟合,其方程求解如下:(3.1)确定微源最大有功运行点P坐标(Pmax,U′min);

低压微网中,线路阻抗以阻性为主,当微源最大有功输出时,其线路压降为:

式中,RL是线路阻抗,则点P纵坐标:

式中,Umin为理论上微源的最小运行电压幅值;

(3.2)确定直线l5方程;

*

令所有微源的有功基准值相等且为0,则点O坐标为(0,U),因此直线l5方程为:U=U*+n′(P-P*),        (18)其中,U*为理论上微源的电压基准值,n′为直线l5的斜率:

式中,n为传统的有功下垂系数,对于任意负荷变化时刻即j时刻时的微源,其线路压降为:

此时,微源的实际输出电压为:

因此,负荷变化时的微源各运行点坐标均满足直线l5方程,可将其作为微源的实际P-U下垂特性发来控制其输出电压,可增加在实际控制中的简便性。

6.根据权利要求2所述的一种基于动态基准的低压微电网改进下垂控制策略,其特征在于,步骤4中,根据动态频率基准取值的方法,设计Q-f下垂控制器;根据式(9)f*(j)=D·F=mD(E-M)-1A建立在线频率基准值评估计算系统,通过检测负荷变化前后的无功计算出无功变化量,得出正常的频率偏移量,并在负荷变化前的频率基准值的基础上减去该偏移量得到负荷变化后的微源频率基准值,并将其运用于控制负荷变化后的稳态运行的微源,直至下次负荷变化时减去新的频率偏移量生成新的频率基准值;

根据以动态电压基准为原理的下垂系数取值的方法,设计P-U下垂控制器;其原理是通过计算负荷变化时的线路压将的变化量,并在负荷变化前的微源电压基准值的基础上加上该变化量得出负荷变化后的微源电压基准值,并将其运用于控制负荷变化后的稳态运行的微源;根据上述原理将其简化为有功下垂系数的改进,通过检测各微源系统自身的线路阻抗,取其与传统电压基准即公共耦合点电压的比值为下垂系数的校正量,再加上传统值生成改进的下垂系数,并将其用于控制各微源的有功输出,即可获得理想的有功均分精度。