[发明专利]中压微网系统的并网方法

摘要

中压微网系统的并网方法，包括以下步骤：搭建中压微网系统模型，作为研究并网后全局潮流计算方法的仿真模型；设计改进型同伦计算方法，实现对微网系统潮流的求解；设计基于改进型同伦计算方法的中压微网系统全局潮流计算方法，实现对并网后中压微网系统潮流的求解。

主权项

中压微网系统的并网方法，包括以下步骤：1)搭建中压微网系统模型，作为研究并网后全局潮流计算方法的仿真模型；11)由中压系统MV和多个微网系统MG_i共同构成中压微网系统的模型，其中子边界系统B_i表示连接中压系统和第i个微网的系统；12)对中压微网系统的节点集进行统一划分，明确各系统所包含的节点类型；121)B＝{B_i，i＝1,2,…,N}表示由各子边界系统组成的边界系统集合；122)C_M＝{n|n∈MV且}表示在MV系统中去掉所有子边界系统B_i后所包含的节点集合，元素个数为N_M；123)对于C_Bi＝{n|n∈B_i}表示B_i所包含的节点集合，表示在MG_i系统中去除子边界系统B_i后所包含的节点集合，集合C_Bi和C_Si中元素个数分别为N_Bi和N_Si；13)构造中压微网系统的潮流方程，如公式(1)，(2)和(3)所示。$\left\{\begin{array}{cc}{\stackrel{\·}{S}}_M({\stackrel{\·}{V}}_M,{\stackrel{\·}{V}}_B)-{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{LM}}({\stackrel{\·}{V}}_M,{\stackrel{\·}{V}}_B)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{MBi}}({\stackrel{\·}{V}}_M,{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}})& ---\left(1\right)\\ {\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{Bi}}\left({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}}\right)+{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{MBi}}({\stackrel{\·}{V}}_M,{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}})-{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{LBi}}\left({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}}\right)={\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{BSi}}({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}},{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Si}})& i=\mathrm{1,2},\·\·\·,N---\left(2\right)\\ {\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{Si}}({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}},{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Si}})+{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{BSi}}({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}},{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Si}})-{\stackrel{\·}{S}}_{\mathrm{LSi}}({\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Bi}},{\stackrel{\·}{V}}_{\mathrm{Si}})=0& i=\mathrm{1,2},\·\·\·,N---\left(3\right)\end{array}\right.$式中和分别表示C_M、C_Bi和C_Si中考虑负荷后的节点注入功率；和分别表示中压系统MV、子边界系统B_i和微网系统MG_i的支路损耗；和分别表示由中压系统流入子边界系统B_i以及由子边界系统B_i流入微网系统MG_i的功率；表示由集合B中各节点电压构成的电压向量，表示由集合C_M中各节点电压构成的电压向量，和分别表示由集合C_Bi和集合C_Si中各节点电压构成的电压向量。2)设计改进型同伦计算方法，实现对微网系统潮流的求解；21)在微网系统潮流方程F(x)＝0中引入同伦参数t，构造同伦方程H(x,t)，如公式(6)所示；在F(x)中引入一个参数t，构造一簇同伦映射：$H(x,t):D\×\left[\mathrm{0,1}\right]\⋐R^{m+1}\→R^m---\left(4\right)$其中F(x)＝(f₁(x),f₂(x),…,f_m(x))^T∈R^m，x＝(x₁,x₂,…,x_m)^T∈R^m，f_i(x)＝f_i(x₁,x₂,…,x_m)^T∈R^m，i＝1,2,…,m,使得H(x,0)＝F(x)‑F(x⁰)，H(x,1)＝F(x)             (5)其中H(x,0)＝0的解x(0)＝x⁰为已知的初始值，方程H(x,1)＝0的解x(1)就是方程组F(x)＝0的解x^*。若J(x)＝F′(x)连续且非奇异，则可对F(x)构造同伦方程：H(x,t)＝F(x)‑(1‑t)F(x⁰)＝0            (6)22)通过对同伦参数t的求导，将同伦方程转化为微分方程的初值问题；对参数t进行求导，得$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂H}{\∂x}\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}+\frac{\∂H}{\∂t}=0\\ x\left(0\right)=x^0\end{array}\right.---\left(7\right)$可以进一步将式(7)转化为微分方程的初值问题，即：$\left\{\begin{array}{c}{x}^{\′}\left(t\right)=-{\left[J\left(x\right)\right]}^{-1}F\left(x^0\right)\\ x\left(0\right)=x^0\end{array}\right.---\left(8\right)$23)利用Euler预估‑Newton校正法跟踪同伦曲线，得到微网系统的潮流解x^*；231)给定同伦方程初始值x⁰和参数t的增量h⁰，并令t⁰＝0，则迭代起点(x⁽¹⁾,t⁽¹⁾)等于(x⁰,t⁰)，迭代步长h⁽¹⁾等于h⁰；232)从起点(x⁽¹⁾,t⁽¹⁾)开始跟踪同伦曲线，用Euler法预估出同伦曲线上的下一近似点$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}=x^{\left(1\right)}-h^{\left(1\right)}{\left[J\left(x^{\left(1\right)}\right)\right]}^{-1}F\left(x^0\right)\\ \stackrel{\‾}{x}=t^{\left(1\right)}+h^{\left(1\right)}\end{array}\right.---\left(9\right)$233)用牛顿校正法对该近似点进行校正，得到同伦曲线上的修正点，并记录当前的迭代次数；$\left\{\begin{array}{c}\left[J\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right]\mathrm{\Δx}=-H(\stackrel{\‾}{x},\stackrel{\‾}{t})=-[F\left(\stackrel{\‾}{x}\right)-(1-\stackrel{\‾}{t})F]\left(x^0\right)]\\ x^{\left(2\right)}=\stackrel{\‾}{x}+\mathrm{\Δx}\end{array}\right.---\left(10\right)$234)通过牛顿校正的迭代次数，调整下一轮预估‑校正的迭代步长h⁽²⁾；若迭代次数小于2次，表明此段同伦曲线斜率变化不大，则应加快跟踪速度，令h⁽²⁾＝1.25h⁽¹⁾；反之，表明曲线斜率变化较大，跟踪已接近曲线的峰谷点，则应减慢跟踪速度，保证跟踪精度，令h⁽²⁾＝0.75h⁽¹⁾。235)判断此时同伦参数t是否等于1。若是，则跳到236)；反之，则令起点(x⁽¹⁾,t⁽¹⁾)等于返回232)进行下一轮的预估‑校正。236)迭代结束，得到微网系统潮流方程的精确解x^*。3)设计基于改进型同伦计算方法的中压微网系统全局潮流计算方法，实现对并网后中压微网系统潮流的求解：31)输入各子边界系统的电压初值置迭代计数k＝0；32)利用全局潮流计算方法求解中压微网系统潮流，得到中压微网系统的全局运行状态，具体计算步骤如下：321)将各子边界系统电压代入对应的微网系统MG_i中，利用改进型同伦计算方法同时求解每个微网系统潮流，得到系统运行状态，以及各微网系统与其对应的子边界系统B_i的交换功率322)利用功率带回各子边界系统中，得到各子边界系统与中压微网系统的交换功率323)将功率代入中压系统，利用PQ分解法求解中压系统潮流，得到系统电压向量324)判断|是否小于给定的收敛指标ε₃。如果收敛，则输出系统运行状态；反之，则转到321)继续计算，并记录迭代次数i_ter2。