一种支撑微电网规划设计的全过程暂态仿真方法

摘要

本发明公开了一种支撑微电网规划设计的全过程暂态仿真方法，基于微电网规划软件的规划结果在PSCAD/EMTDC仿真软件中进行微电网模型搭建，通过微电网全过程暂态仿真方法完成微电网各种工况下的暂态仿真，利用所提出的方法对仿真结果进行数据分析和波形分析，判断出在该配置下的微电网运行特性并对微电源容量进行反馈校正，并且根据分析结果对微电网的设备配置提出改进方案，得到可靠稳定的微电网规划结果。本发明综合考虑了微电网基本设备，可满足各种条件和工况下的微电网规划，适用度非常高；并且本发明从微电网暂态稳定性角度进行微电网规划反校支撑，解决了原有微电网规划方法的局限性，具有很高的实用性和工程应用价值。

主权项

一种支撑微电网规划设计的全过程暂态仿真方法，其特征在于：所述暂态仿真方法适用于微电网规划中的分布式电源配置结果的仿真验证，用来对配置结果进行反校，包括以下步骤： (1)以规划软件的最优容量配置结果为基础，将最优容量配置结果数据导入到仿真软件PSCAD/EMTDC中； (2)在仿真软件PSCAD/EMTDC中建立微电网精确暂态模型，并通过主接线设计完成微电网系统的建立； (3)微电网全过程暂态仿真：在一次全过程仿真中分时间段完成系统初始化、并网运行、并网转离网过程、孤岛运行和孤岛转并网过程五个阶段，并且在每段时间中再分段完成潮流计算、稳定计算、短路计算和无功补偿计算，一步完成暂态计算的四个方面要求； 具体的：潮流计算和无功补偿计算通过数据分析方法完成，稳定计算和短路计算通过波形分析方法完成； A数据分析方法 稳态运行情况下，通过式(1)考察在步骤(1)中所述最优容量配置下微电网运行情况，检查各种元件是否能满足运行中的要求，检查微电网中各测量点电压频率是否满足要求； 式中，M(t)为数据分析判定函数； U_i,t为t时刻测量点i的电压量； U_ref为额定参考电压值； f_t为微电网在t时刻的系统频率； f_ref为额定参考频率值； n为微电网广义微电源个数； 在一次全过程仿真过后，计算M(t)的值与参考值比较，估计微电网稳定运行情况：若M(t)＞正参考值，则整个微电网功率有剩余，需要降低微电源的总功率或减小负荷功率；若M(t)＜负参考值，则整个微电网功率不足，需要增加微电源的总功率或减小负荷功率；再根据各微电源入网点的电压对微电源配置容量进行修改：电压偏高则减小该微电源的有功出力或减小无功出力；电压偏低则增大该微电源的有功出力或增大无功出力； B波形分析方法 对于蓄电池作为主电源供电时，通过公式(2)、(3)和(4)计算来判断蓄电池的稳定裕度，从而确定所选择的蓄电池和PCS的容量是否满足运行要求； 式中，P_PCS,t和Q_PCS,t分别为蓄电池PCS的输出有功功率和无功功率测量值；P_max‑set为所设定的蓄电池稳定功率限定值； 在蓄电池作电压源的时间t₀到t₁区间内对函数B(t)积分，由于t₀到t₁时间段内设定了负荷波动、微电源出力波动、接地故障工况，得到的积分值N_B反应孤岛下蓄电池作为主电源的稳定性能，与第一设定值比较，完成校验蓄电池功率和容量的工作：若计算值大于第一设定值，则应减小蓄电池容量；若计算值小于第一设定值，则应增大蓄电池容量； 对于发电机作为主电源供电时，通过公式(5)、(6)、(7)、(8)和(9)计算来判断发电机的功率稳定裕度和功率因数稳定裕度，从而确定所选择的发电机的的容量和功率因数是否满足运行要求； 式中，P_DIG,t和Q_DIG,t分别为发电机的输出有功和无功功率测量值；P_max‑set和P_min‑set分别为所设定的发电机稳定功率最大和最小值；cosβ为所设定的功率因数值； 在发电机作电压源的时间t₁到t₂区间内对函数D(t)和Df(t)积分，得到的积分值N_D和N_Df反应孤岛下发电机作为主电源的稳定性能，与第二设定值比较，完成校验发电机容量和功率因数的 工作：若计算值大于第二设定值，则应减小发电机容量；若计算值小于第二设定值，则应增大发电机容量； (4)在微电网规划仿真中的PSCAD/EMTDC平台上设置Multirun多路运行，设置多参数运行以选取稳定效果最好的运行参数；在步骤(3)中一次仿真后，就可以通过数据和波形分析完成一次设备容量和参数的反馈，以及系统控制参数的修正；最终，经过多次全过程仿真得到暂态稳定好的微电网规划结果。