一种时域仿真中pq型分布式电源与配电网接口处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统配电网时域仿真领域，具体涉及一种时域仿真中PQ型分布 式电源与配电网接口处理方法。
【背景技术】
[0002] 能源是人类赖以生存的基础，随着旧能源的长期消耗，人类面临着常规能源枯竭、 环境问题凸显难题，开发清洁的新能源对于节能减排、改善人类生存环境是全人类共同的 责任。作为利用可再生能源的主要形式，分布式电源以投资小、清洁环保、供电可靠和发电 方式灵活等优点赢得了快速发展。
[0003] 配电网作为最主要的中小容量、分散式分布式电源接入网络，当分布式电源的数 量及容量接入提升，可能会对配电网的运行、电能质量、局部电压稳定性等有不利影响。传 统配电网动态元件较少，暂态研宄几乎没有，而分布式电源的接入使得含分布式电源的配 电网、微电网的暂态研宄开始得到关注，然而现有的含分布式电源暂态仿真并未深入涉及 网络不对称问题。
[0004] 分布式电源作为配电网中主要的动态元件，其建模是配电网暂态研宄的关键，现 阶段对于分布式电源的暂态建模一般都是从能量流动的过程分模块建模。从目前存在的分 布式电源类型以及电源主拓扑来说，配电网中中小容量的分布式电源并网的最常见的方式 有两种：通过电力电子接口并网与通过同步电机并网。研宄最多的为逆变器接口型分布式 电源模型问题，主流方法采用PQ控制方式。
[0005] 类似于传统输电网时域仿真中存在的机网接口、荷网接口，配电网也需要考虑动 态元件与网络的接口问题。在配电网的暂态时域仿真过程中，恒阻抗负荷可以并入网络，无 接口问题，存在接口问题是不能并入线性网络的节点，也即非恒阻抗负荷（静态负荷和异 步电动机）、分布式电源节点等，动态元件采用诺顿等效电路方法，在时域仿真中需要求解 各时步各动态元件节点的等效注入电流。PQ型分布式电源的变量处理是在dq轴下进行的， 计算过程中采用park变换和反变换。
【发明内容】
[0006] 本发明涉及一种时域仿真中PQ型分布式电源与配电网接口处理方法，包括：
[0007] 步骤S1，构建分布式电源三相模型：采用逆变器接口型分布式电源模型，控制策 略采用PQ控制；
[0008] 步骤S2,建立含分布式电源的配电网三相系统模型；
[0009] 步骤S3,根据分布式电源模型和配电网网络元件模型构成含分布式电源的配电网 三相系统，对该配电网三相简化系统模型中的节点和支路进行编号；
[0010] 步骤S4,按节点的编号顺序存储各个节点的三相负荷参数，按支路的编号顺序存 储各个支路的三相阻抗参数；
[0011] 步骤S5,对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数标幺化；
[0012] 步骤S6,对配电网进行三相潮流计算，用于求解时域仿真的初值；
[0013] 步骤S7,分析分布式电源模型特性，提出分布式电源与配电网接口处理方法，该方 法为：分布式电源采用逆变器接口模型，控制器采用PQ控制方式，对分布式电源数学模型 进行Park变换，得到dq轴下的数学模型；为了进行dq解耦，Park变换的相角选择与网侧 正序电压相位一致；在计算过程中需要记录前一步的变换矩阵的相角，反变换派克矩阵的 相角选取要始终与各时步变换前所选相角一致。
[0014] 步骤S8,选择步长和仿真时间，对含分布式电源的配电网进行时域仿真计算。
[0015] 作为优选方案，所述步骤Sl中构建PQ型分布式电源三相模型包括：
[0016] 将所述分布式电源源侧视为直流电压源，分布式电源电路拓扑中主要由直流电压 源、逆变器和滤波器构成；分布式电源并网采用PQ控制策略。
[0017] 作为优选方案，所述步骤S2中建立含分布式电源的配电网三相系统模型包括：
[0018] 将所述配电网的上级变电站出口母线视为无穷大电源，作为潮流计算中的平衡节 点，将所述支路上所有负荷等效为支路末节点集中负荷，模型为可考虑不对称的恒功率PQ 负荷，所述支路采用集中参数模型，考虑三相之间的耦合电抗。
[0019] 作为优选方案，所述步骤S3中对所述配电网三相简化系统模型中的节点和支路 进行编号的方法包括：对所述配电网三相简化系统，将所述平衡节点的编号设为〇,按照广 度优先对其他节点进行编号；对所述配电网三相简化系统，按照各支路末端节点编号对各 支路进行编号。
[0020] 作为优选方案，所述步骤S4中存储节点i的三相负荷参数包括a、b和c三相的有 功功率Pia、Pib、Pie和无功功率Qia、Qib、Qic;
【主权项】
1. 一种时域仿真中PQ型分布式电源与配电网接口处理方法，其特征在于，所述方法包 括： 步骤S1，构建分布式电源=相模型；采用逆变器接口型分布式电源模型，控制策略采 用PQ控制； 步骤S2,建立含分布式电源的配电网S相系统模型； 步骤S3，根据分布式电源模型和配电网网络元件模型构成含分布式电源的配电网=相 系统，对该配电网S相简化系统模型中的节点和支路进行编号； 步骤S4,按节点的编号顺序存储各个节点的=相负荷参数，按支路的编号顺序存储各 个支路的=相阻抗参数； 步骤S5,对各个节点的=相负荷参数和各个支路的=相阻抗参数标么化； 步骤S6,对配电网进行=相潮流计算，用于求解时域仿真的初值； 步骤S7,分析分布式电源模型特性，提出并网处理方法；分布式电源采用逆变器接口 模型，控制器采用PQ控制方式，对分布式电源数学模型进行Park变换，得到dq轴下的数学 模型；为了进行dq解禪，Park变换的相角选择与网侧正序电压相位一致；在计算过程中需 要记录前一步的变换矩阵的相角，反变换派克矩阵的相角选取要始终与各时步变换前所选 相角一致。 步骤S8,选择步长和仿真时间，对含分布式电源的配电网进行时域仿真计算；其计算 方法如下： 求解时域仿真初值，设置扰动参数，将各负荷、分布式电源中能够并入网络的恒阻抗部 分并入网络，修改导纳矩阵和相关代数方程；选择步长和仿真时间，继而在初值和新网络基 础上不断求解各时步的代数方程和微分方程，遇到故障和操作时，进行网络修改或变量增 减处理，并进行一步代数量跃变计算，仿真一直到给定时间界限结束。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中构建分布式电源=相模型包 括： 将所述分布式电源源侧视为直流电压源，分布式电源电路拓扑中主要由直流电压源、 逆变器和滤波器构成；分布式电源并网采用PQ控制策略。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中建立含分布式电源的配电网 S相系统模型包括： 将所述配电网的上级变电站出口母线视为无穷大电源，作为潮流计算中的平衡节点， 将所述支路上所有负荷等效为支路末节点集中负荷，模型为不对称的恒功率PQ负荷，所述 支路采用集中参数模型，考虑=相之间的禪合电抗。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中对所述配电网=相简化系统 模型中的节点和支路进行编号的方法包括： 对所述配电网=相简化系统，将所述平衡节点的编号设为0,按照广度优先对其他节点 进行编号；对所述配电网=相简化系统，按照各支路末端节点编号对各支路进行编号。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中存储节点i的=相负荷参数 包括a、b和CS相的有功功率Pi。、Pib、Pie和无功功率Q1。、Qib、Qic; 存储支路相阻抗参数为
其中，2。。、266、2。。表示各相自阻 抗，Zab、Z。。、Zb。表示相间互阻抗，各相阻抗含实部电阻和虚部电抗，两相间禪合阻抗只有虚 部电抗。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中选取所述上级变电站出口母 线电压作为基准电压，选取所述上级变电站容量为=相基准功率，对所述各个节点的=相 负荷参数和所述各个支路的=相阻抗参数进行标么化。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中对配电网进行=相潮流计算， 用于求解时域仿真的初值，其包括： 平衡节点等值为电压幅值和相角为恒定已知量并假定=相电压对称，将分布式电源看 作是对称的恒功率PQ负荷；潮流计算完成后，所有节点的各相电压都为已知初值，恒阻抗 负荷利用潮流电压和负荷功率转化为节点接地导纳，并入网络；分布式电源的初值根据并 网点的电压正序分量和S相注入电流并结合其PQ控制模型求解。
【专利摘要】本发明提供一种时域仿真中PQ型分布式电源与配电网接口处理方法，包括：S1，构建PQ型分布式电源三相模型；S2，建立配电网三相系统模型；S3，构成配电网三相简化系统，对配电网三相简化系统模型中的节点和支路进行编号；S4，按节点的编号顺序存储各个节点的三相负荷参数，按支路的编号顺序存储各个支路的三相阻抗参数；S5，对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数进行标幺化；S6，对配电网进行三相潮流计算，用于求解时域仿真的初值；S7，分析分布式电源模型特性，提出PQ型分布式电源与配电网接口处理方法；S8，选择步长和仿真时间，对含分布式电源的配电网进行时域仿真计算。本发明利用了分布式电源并网时的特性，提出了PQ型分布式电源与配电网的接口处理方法。
【IPC分类】G05B17-02
【公开号】CN104793509
【申请号】CN201510052006
【发明人】黄莉, 陈璐, 徐青山, 杨永标, 周静, 嵇文路, 钟侃, 王冬, 王金明
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 江苏省电力公司, 国网冀北电力有限公司计量中心, 国网重庆市电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月30日