[发明专利]含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法及系统

说明书

本发明提供了一种含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法，该方法包括：步骤1：建立主配电网阻抗模型与子配电网阻抗模型；步骤2：验证主配电网阻抗模型与子配电网阻抗模型的正确性，在Matlab/Simulink中搭建相应的主电路模型，进行交流扫频验证；步骤3：判断系统的稳定性，根据上述阻抗模型，画出互联系统的阻抗比矩阵的特征根轨迹，根据广义奈奎斯特判据判断系统稳定性；步骤4：分析子配电网接入个数对系统稳定性的影响情况，分析系统失稳的机理，并提出对失稳系统进行校正的方法。本发明建立能量路由器管理的主配电网和用户子网的阻抗模型，进行扫频验证模型的正确性；分析含能量路由器的配电网稳定性；还设计了一种基于虚拟阻抗的失稳校正方法。

技术领域

本发明涉及城市配电网与电力电子系统控制技术领域，具体地，涉及一种含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法及系统。

背景技术

目前，配电网正面向智能化、多能化发展。配电变压器是传统配电系统中实现变压和功率传输的主要电气设备之一，其具有造价便宜、可靠性高的优点。然而，传统配电变压器空载损耗大，体积重量大，不具备故障隔离功能，且无法主动治理电能质量问题。同时，配电变压器无法有效管理大量分布式能源接入和直流配电需求。故新一代智能化配电网需要基于电力电子技术的新型智能化、综合化的电气设备。

在新一代能源互联网理论中，能量路由器认为是下一代智能化配电设备，其架构、理论、技术和应用成为研究的主要方向。如图1为能量路由器在新一代智能配电网中的使用场景。能量路由器不仅提供分布式电源、多样化负载、多形式能源接口，还借助信息流的支撑，实现系统间的能量分配。

目前，三级式能量路由器研究和应用较多，如图2为典型的三级式能量路由器拓扑。中压交流输入级将中压交流电变换为中压直流电，具备功率因数控制功能；隔离变压级将中压直流变换为低压直流，通过高频变压器实现电气隔离与电压等级转换；低压交流输出级将低压直流电变换为低压交流电。通过电力电子化装备和控制，输入侧的强源特性能够传递到每一级的接口，使得主配电网输出交流电压表现为理想逆变源；同理，呈现负载特性的用户子网在能量路由器关系下表现出三相整流电路特性。

文献《电能路由器接入电力电子化配电网稳定性初步分析》[J].电网技术，2019，43(01)：227-235.中针对电能路由器接入目前传统配电网及电力电子化配电网潜在的稳定性问题，在电能路由器主电路拓扑的基础上，基于阻抗匹配理论，详尽推导了电能路由器在dq坐标下的小信号阻抗模型，并通过注入小信号电压扰动信号测量实际阻抗，验证所建立的解析模型的准确性。同时结合广义奈奎斯特稳定性判据以及阻抗模型，分别给出了电能路由器与电力电子配电网并网系统的稳定及不稳定情况下的时频域仿真验证。在实际物理试验中，分别将电能路由器接入传统配电网及电力电子化配电网，同样验证了模型的正确性及可行性。

上述现有技术的文献当中，简略推导了电能路由器在dq坐标系下的阻抗模型，但是推导过程存在一定的问题，且在分析稳定性时，仅仅分析了电网模拟器控制参数中的积分参数对交流配电系统稳定性的影响，局限性较大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法及系统，能够基于能量路由器管理的主配电网和用户子网的阻抗模型，并进行仿真验证，稳定性分析结合实际运行情况，考虑不同数量子网接入分析配电系统的稳定性，且提出失稳后的校正方法。

根据本发明提供的一种含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法，所述方法包括：

建立主配电网阻抗模型与子配电网阻抗模型；

验证主配电网阻抗模型与子配电网阻抗模型的正确性，在Matlab/Simulink中搭建相应的主电路模型，进行交流扫频验证；