[发明专利]一种基于扰动响应多尺度特征的微电网临界能量评估方法

说明书

本发明公开了一种基于扰动响应多尺度特征的微电网临界能量评估方法，具体包括以下步骤：1)微电网系统气象、电能质量实时数据采集及预处理；2)微电网扰动源与扰动时刻判断；3)微电网扰动响应多尺度特征提取与融合；4)微电网系统临界能量实时评估；本发明综合考虑基于虚拟同步发电机技术的电压源逆变型分布式电源虚拟功角暂态特性，采用卷积神经网络方法来进行微电网扰动响应特征提取，采用系列特征融合方法将深层特征与浅层特征进行融合，有利于临界能量评估过程中充分利用扰动响应特征的细节信息和响应信息，使临界能量评估精度得到提高。

技术领域

本发明涉及含分布式能源的微电网源荷扰动稳定性分析领域，更具体的说，尤其涉及一种基于扰动响应多尺度特征的微电网临界能量评估方法。

背景技术

微电网系统作为一种可以并离网运行的分布式能源有效组织形式，纳入了风电、光伏等多种以电力电子型式接口接入的分布式能源。由于电力电子型式接口导致的弱惯性，及气象因素引起的分布式电源出力波动，微电网系统极易受到“源荷”扰动的影响，引发稳定性问题。

随着“双碳”目标的提出，以风力发电、光伏发电为代表的分布式能源在微电网中的渗透率也呈现越来越高的趋势，由此带来的“源荷”扰动问题对微电网稳定性的影响也愈加突出。

从能量的角度判断电力系统动态稳定性，相较传统时域仿真法计算速度快，可以得到系统稳定裕度。现有的系统临界能量评估方法针对的是大电网系统，其中的惯性环节由同步发电机提供，而微电网中则以基于虚拟同步发电机技术的电压源逆变型分布式电源来主导，其输出特性与同步发电机不同。且这些方法如主导不稳定平衡点法、基于稳定域边界的主导不稳定平衡点法及势能界面法等，均需采用多次离线仿真，难以满足实时在线稳定性分析的需求。综上，微电网系统临界能量的确定是“源荷”扰动下微电网动态稳定性分析的关键和难点。

电能质量参数广域测量和高速通信技术提高了微电网系统的可观性，为实时在线评估动态稳定性提供了先决条件。因此如何对“源荷”扰动下微电网系统的临界能量进行实时评估成为亟需解决问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的系统临界能量评估方法多数以同步发电机为惯性环节，或者需要多次离线仿真，难以实时评估的缺点，提出了一种基于扰动响应多尺度特征的微电网临界能量评估方法，综合考虑了基于虚拟同步发电机技术的电压源逆变型分布式电源虚拟功角暂态特性和系统扰动响应多尺度特征融合。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于扰动响应多尺度特征的微电网临界能量评估方法，具体包括以下步骤：

1)微电网系统气象、电能质量实时数据采集及预处理

利用微电网气象数据采集系统、电能质量数据广域测量系统对气象、电能质量实时数据进行采集、数据滤波；并在此基础上将气象数据、各电气节点的电能质量数据进行归一化处理，最后按照采样时刻排成时间序列；

2)微电网扰动源与扰动时刻判断

当气象数据如辐照度、风速、温湿度发生突变后，同时分布式电源节点的电能质量数据如电压、电流、有功、无功数据其中之一也出现突变，此时为分布式电源出力波动产生的扰动；当气象数据变化平稳，微电网系统中电气节点的电能质量数据出现突变，此时可能出现加减载或者电气故障的扰动；记录电能质量数据发生突变的时刻与电气节点，该时刻即为扰动时刻，该电气节点即为扰动源；

3)微电网扰动响应多尺度特征提取与融合

计算微电网系统中基于虚拟同步发电机技术的电压源逆变型分布式电源的虚拟功角；采用基于卷积神经网络CNN方法来进行微电网扰动响应特征提取，设计“源荷”扰动故障风险辨识的卷积算子内核，在特征提取过程中将深层响应信息与浅层细节特征进行多尺度融合，得到最终的扰动响应特征序列；

4)微电网系统临界能量实时评估