[发明专利]交直流混合配电网广义综合负荷建模方法及模拟系统

说明书

交直流混合配电网广义综合负荷建模方法及模拟系统，涉及能源互联网背景下的电力系统分析与控制技术领域，其采用等值感应电动机并联静态负荷构成交流负荷模型；采用等值直流电机并联静态负荷和广义负荷构成直流负荷模型；将交流负荷模型连接至交流母线，并将直流负荷模型通过接口模型连接至交流母线；采用理想变压器和等值阻抗将交流母线连接至变电站高压母线，由此得出交直流混合配电网广义综合负荷模型结构。本发明针对未来交直流混合配电网综合负荷参与电网仿真问题，以提高能源互联网背景下的电力系统仿真计算结果的精确性，为分析能源互联网背景下的电力系统运行与控制提供高可信度的决策依据。

技术领域

本发明涉及能源互联网背景下电力系统分析与控制技术领域，尤其指一种交直流混合配电网广义综合负荷建模方法及模拟系统。

背景技术

电力系统数字仿真对于电力系统规划设计和调度决策具有重要意义，也是电力系统运行与控制的基本分析工具。而电力系统各元件模型是进行电力系统数字仿真的基础，元件模型的合理性和精确性决定了仿真结果的可信度，其中配网侧综合负荷模型对仿真结果有着关键性的影响，采用不恰当的负荷模型可能会导致仿真结果与实际情况相差巨大甚至产生相反的结论，基于此种条件下的仿真结果加大了电力部门在电网规划建设、调度运行、电源布点等方面的决策风险。

交直流混合将是未来配电网的一种主要形式。交直流混合配电网中除了传统的交流负荷，还广泛接入分布式风光等电源、分布式储能系统等广义负荷，以及新兴直流负荷和适宜于直流供电的传统交流负荷，这些广义负荷和直流负荷具有电力电子化特征，将显著改变配网侧综合负荷行为特性，传统基于交流配电网的综合负荷模型已难以描述含有高比例广义负荷和直流负荷的交直流混合配电网综合负荷的动态行为。

因此，建立交直流混合配电网广义综合负荷模型将成为研究能源互联网背景下电力系统运行与控制亟需解决的基础性问题之一。

发明内容

本发明的目的之一在于针对未来交直流混合配电网综合负荷参与电网仿真问题，提供一种交直流混合配电网广义综合负荷建模方法，通过建立交直流混合配电网广义综合负荷模型以提高能源互联网背景下的电力系统仿真计算结果的精确性，为分析能源互联网背景下的电力系统运行与控制提供高可信度的决策依据。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种交直流混合配电网广义综合负荷建模方法，具体为采用等值感应电动机并联静态负荷构成交流负荷模型；采用等值直流电机并联静态负荷和广义负荷构成直流负荷模型；将交流负荷模型连接至交流母线，并将直流负荷模型通过接口模型连接至交流母线；采用理想变压器和等值阻抗将交流母线连接至变电站高压母线，由此得出交直流混合配电网广义综合负荷模型结构。

进一步地，所述等值阻抗和理想变压器表示为：

1)理想变压器的变比k取为变电站高压母线的稳态电压值；

2)以变电站高压母线的电压为参考相量，通过等值阻抗后的功率和电压满足式(1)和式(2)：

其中，P_D和Q_D分别表示通过配电网等值阻抗Z_D后的有功功率和无功功率；P和Q分别表示变电站高压母线提供的有功率和无功功率；U_d表示经过Z_D后的电压，U_xd和U_yd分别表示U_d对应的X轴和Y轴分量；

3)理想变压器π型等值电路输入端和输出端对应的功率和电压满足式(3)至式(6)：