本發(fā)明涉及一種基于特征模態(tài)的微電網(wǎng)等效建模方法，屬于電力系統(tǒng)建模和控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)的大量接入給電力系統(tǒng)帶來諸多問題。微電網(wǎng)為可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)的接入和利用提供了有效地平臺，通過構(gòu)建微電網(wǎng)，能夠有效地就地消納可再生能源，提高系統(tǒng)供電的可靠性和可再生能源的利用率。

微電網(wǎng)可以運(yùn)行在并網(wǎng)和孤島兩種狀態(tài)，隨著微電網(wǎng)數(shù)量和容量的提高，微電網(wǎng)的接入對于電力系統(tǒng)的影響不可忽視。因此，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行控制過程中，必須要考慮微電網(wǎng)(群)的影響，但是微電網(wǎng)內(nèi)部元件眾多，控制復(fù)雜，因此一個合理、可靠的微電網(wǎng)等效模型對于電力系統(tǒng)仿真計算具有重要意義。

微電網(wǎng)內(nèi)部包含大量電力電子設(shè)備，實(shí)際運(yùn)行過程中，通過對電力電子設(shè)備的合理控制實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力電子設(shè)備的動態(tài)過程非常復(fù)雜，隨著微電網(wǎng)容量和數(shù)量的增多，其內(nèi)部元件的相互作用更加復(fù)雜，利用微電網(wǎng)元件內(nèi)部詳細(xì)模型參與配電網(wǎng)仿真顯得不合適。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于特征模態(tài)的微電網(wǎng)等效建模方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于特征模態(tài)的微電網(wǎng)等效建模方法，首先采集擾動期間微電網(wǎng)并網(wǎng)接入點(diǎn)的擾動數(shù)據(jù)，然后對擾動數(shù)據(jù)進(jìn)行行為模態(tài)分析，獲得微電網(wǎng)擾動數(shù)據(jù)的特征模態(tài)，最后利用特征模態(tài)構(gòu)建微電網(wǎng)等效模型。

擾動數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)接入點(diǎn)電壓、微電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的交互有功功率和無功功率。

特征模態(tài)由特征值和振蕩模態(tài)構(gòu)成，具體公式為，

其中，yi為第i個特征模態(tài)，ai為幅值，為相角，ωi和σi為特征值，分別表征振蕩頻率和阻尼，t表示時間。

利用prony方法提取微電網(wǎng)并網(wǎng)接入點(diǎn)擾動數(shù)據(jù)的特征模態(tài)。

微電網(wǎng)等效模型為，

其中，y為微電網(wǎng)等效模型。

利用阻尼遞推最小二乘法獲得微電網(wǎng)等效模型中的參數(shù)，即幅值、相角、振蕩頻率和阻尼；

阻尼遞推最小二乘法的目標(biāo)函數(shù)為微電網(wǎng)和等效模型輸出的誤差，即

其中，為目標(biāo)函數(shù)，y(k)為系統(tǒng)量測輸出量，h(k)為微電網(wǎng)矩陣，為當(dāng)前時刻的參數(shù)值，為上一時刻的參數(shù)值，λ為遺忘因子，μ為阻尼因子，n為采樣的數(shù)據(jù)量。

利用新的擾動數(shù)據(jù)對微電網(wǎng)等效模型進(jìn)行擬合，確定模型的準(zhǔn)確性和合理性。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明利用擾動數(shù)據(jù)的特征模態(tài)來描述微電網(wǎng)并網(wǎng)動態(tài)特性，將微電網(wǎng)描述為一系列特征模態(tài)的組合關(guān)系，當(dāng)微電網(wǎng)運(yùn)行在不同狀態(tài)時，合理選擇特征模態(tài)來描述微電網(wǎng)動態(tài)特征，在不需要明確微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)的情況下即可確定微電網(wǎng)動態(tài)等效模型，提高大量微電網(wǎng)并網(wǎng)仿真分析速度。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

從系統(tǒng)的角度出發(fā)，將微電網(wǎng)視為一整體分析其并網(wǎng)接入特點(diǎn)，利用基于微電網(wǎng)內(nèi)部元件模態(tài)描述微電網(wǎng)整體并網(wǎng)動態(tài)特性，能夠有效的規(guī)避微電網(wǎng)內(nèi)部元件的相互作用，不受微電網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛥?shù)的影響。

基于上述原理，本申請的一種基于特征模態(tài)的微電網(wǎng)等效建模方法，具體步驟如下：

步驟1，采集擾動期間微電網(wǎng)并網(wǎng)接入點(diǎn)的擾動數(shù)據(jù)。這里的擾動期間即為微電網(wǎng)內(nèi)部故障和/或外部故障時。擾動數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)接入點(diǎn)電壓(電壓實(shí)部和虛部)、微電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的交互有功功率和無功功率。

步驟2，對擾動數(shù)據(jù)進(jìn)行行為模態(tài)分析，利用prony方法獲得微電網(wǎng)擾動數(shù)據(jù)的特征模態(tài)。

一方面特征模態(tài)表征微電網(wǎng)內(nèi)部元件動態(tài)特征，另一方面特征模態(tài)表征微電網(wǎng)的動態(tài)特性。特征模態(tài)由特征值和振蕩模態(tài)構(gòu)成，具體公式為：

其中，yi為第i個特征模態(tài)，ai為幅值，為相角，ωi和σi為特征值，分別表征振蕩頻率和阻尼，t表示時間。

步驟3，利用特征模態(tài)構(gòu)建微電網(wǎng)等效模型，利用阻尼遞推最小二乘法獲得微電網(wǎng)等效模型中的參數(shù)，即幅值、相角、振蕩頻率和阻尼。

微電網(wǎng)等效模型為：

其中，y為微電網(wǎng)等效模型。

該等效模型表征為一系列特征模態(tài)的組合，當(dāng)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，本質(zhì)上是某些特征模態(tài)退出系統(tǒng)，只需將對應(yīng)參數(shù)歸零即可。

阻尼遞推最小二乘法的目標(biāo)函數(shù)為微電網(wǎng)和等效模型輸出的誤差，即

其中，為目標(biāo)函數(shù)，y(k)為系統(tǒng)量測輸出量，h(k)為微電網(wǎng)矩陣，為當(dāng)前時刻的參數(shù)值，為上一時刻的參數(shù)值，λ為遺忘因子，μ為阻尼因子，n為采樣的數(shù)據(jù)量。

步驟4，利用新的擾動數(shù)據(jù)對微電網(wǎng)等效模型進(jìn)行擬合，確定模型的準(zhǔn)確性和合理性。

上述方法利用擾動數(shù)據(jù)的特征模態(tài)來描述微電網(wǎng)并網(wǎng)動態(tài)特性，將微電網(wǎng)描述為一系列特征模態(tài)的組合關(guān)系，當(dāng)微電網(wǎng)運(yùn)行在不同狀態(tài)時，合理選擇特征模態(tài)來描述微電網(wǎng)動態(tài)特征，在不需要明確微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)的情況下即可確定微電網(wǎng)動態(tài)等效模型，提高大量微電網(wǎng)并網(wǎng)仿真分析速度。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。