[发明专利]一种基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法

权利要求书

1.一种基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法，首先利用安装在孤岛并网点处的同步相量测量装置分别获取到的孤岛侧和主电网侧的电压幅值、电压频率和相角信息计算出对分布式电源进行控制所需要的电压幅值和相角的参考值；然后利用基于分布式一致性的相角-有功下垂控制方法实现在稳态时孤岛内的所有分布式电源的输出电压的幅值、相角一致，同时也满足孤岛并网点两端的电压相量一致，完成孤岛同步并网的电压调节过程，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先将同步相量测量装置安装在孤岛并网点处，获得孤岛侧和主电网侧的电压幅值、电压频率和电压相角信息；

2)利用安装在孤岛并网点处的同步相量测量装置获得的孤岛侧和主电网侧的电压幅值和电压相角信息，通过如下计算公式获取相应的电压幅值参考值V_ref和电压相角参考值δ_ref：

其中，δ_g,δ_m分别表示孤岛并网点处主电网侧的电压相角和孤岛侧的电压相角；V_g,V_m分别表示孤岛并网点处主电网侧的电压幅值和孤岛侧的电压幅值；K_Pδ,K_Iδ,K_PV,K_IV分别是电压相角参考值的比例常数、电压相角参考值的积分常数、电压幅值参考值的比例常数和电压幅值参考值的积分常数；s是拉普拉斯算子；

3)两台并联的分布式电源给同一个公共负荷供电时，两台分布式电源输出的有功功率P_i和无功功率Q_i分别表示为：

其中，δ_iL＝δ_i-δ_L表示分布式电源i的节点到负荷点之间的电压相角差；V_i,V_L分别表示分布式电源i的节点输出电压幅值和负荷点处的电压幅值；R_i表示分布式电源i的节点到负荷点之间的线路电阻；X_i表示分布式电源i的节点到负荷点之间的线路电抗；Z_i表示分布式电源i的节点到负荷点之间的线路阻抗；

当逆变器的输出接口部分采用的是LCL滤波器的方式时，使得分布式电源i的输出等效阻抗与线路阻抗以感性为主并且设定分布式电源i的节点和负荷点之间的相角偏差很小，此时分布式电源i输出的有功功率与无功功率简化为：

得到有功功率与分布式电源i的节点电压相角差δ_i直接相关，无功功率与分布式电源i的节点输出电压幅值V_i直接相关；因此能够通过分布式电源i的节点电压相角δ_i的调节改变有功功率，通过调节电压幅值V_i的方式改变无功功率；

有功功率-电压相角P-δ和无功功率-电压幅值Q-V下垂控制表示为：

δ_i＝δ_ni-m_PiP_i (7)

V_i＝V_ni-n_QiQ_i (8)

其中，δ_i表示分布式电源i的输出电压相角；V_i表示分布式电源i的输出电压幅值；δ_ni，V_ni分别表示下垂控制中额定电压幅值和额定电压相角；m_Pi和n_Qi分别表示下垂控制中电压相角和电压幅值下垂系数；P_i和Q_i分别表示分布式电源i的输出有功功率和无功功率；

将等式(7)和(8)进行求导并选择电压相角和电压幅值的变化率作为输出变量，则电压相角和电压幅值的额定值表示为：

电压相角和电压幅值的控制满足一阶积分的形式，因此分布式一致性控制协议表示为：

其中，表示电压相角的辅助控制量；表示有功功率的辅助控制量；表示电压幅值的辅助控制量；表示无功功率的辅助控制量；c_δi表示电压相角的辅助控制参数；c_Pi表示有功功率的辅助控制参数；c_Vi表示电压幅值的辅助控制参数；c_Qi表示无功功率的辅助控制参数；和分别表示电压相角、有功功率、电压幅值和无功功率的通信网络图的邻接矩阵中的元素；g_i表示通信网络图的Pin-based矩阵中的元素。