[发明专利]分散式电网频率二次调节方法及系统

说明书

分散式电网频率二次调节方法及系统，涉及配电网供电技术领域，该方法通过各VSG独立采样系统频率，计算出的频率偏差送入PI控制器来获取各自的功率调节量，并与给定额定有功功率叠加后送入有功频率控制模块，从而实现多个VSG并联运行共同调节微电网频率。本发明可减小配电网的频率偏差，有效改善馈线互联过程中支撑装备电能质量。

技术领域

本发明涉及配电网供电技术领域，尤其指一种分散式电网频率二次调节方法及系统。

背景技术

根据配电网不同运行模式下在调控过程支撑装备易受到配电网电压、频率波动以及负荷变化等诸多未知因素影响而多变，这些因素不仅会影响配电网电能质量，还可能削弱支撑装备的调控效果，在所有电能质量问题中，电压谐波和频率偏差的影响尤为严重。

在一端离网模式时，支撑装备临界功率缺额即分布式电源出力与负荷功率的不平衡是导致支撑装备离网侧交流端口频率出现偏差的根本原因。当支撑装备两端离网模式时，系统内任何负荷功率的不平衡都由分布式电源和储能来维持。而支撑装备端口容量小，分布式电源出力的间歇性以及负荷的随机波动都容易造成系统频率出现较大偏差，影响配电网内一些对频率比较敏感的负荷的正常运行，也降低了配电网的电能质量。

现有研究有针对支撑装备两端离网模式提出了两种运行模式：基于恒压/恒频控制(即V/f控制)的主从控制和基于下垂控制的对等控制。V/f控制具有能稳定装备交流端口电压和频率的优点，但这种控制对系统中作为主控制单元的主电源可靠性要求较高，主电源容量也必须较大，一旦主电源出现故障，整个配电网系统就会崩溃。下垂控制通过模拟传统同步发电机(Synchronous Generator,SG)的有功频率和励磁调节外特性，来调节配电网的频率和电压，但并未模拟出传统SG的转子惯性和阻尼特性，当其接入配电网系统时，系统频率抵御负荷扰动能力较差。

基于此，以模拟传统SG转子惯性与阻尼特性的VSG技术被提出，用于提高配电网的频率稳定性。现有技术中提出了VSG技术，但作为为电流控制型VSG技术，仅将VSG等效为受控电流源。但是，这些研究多为简单的频率调节，没有充分挖掘VSG的二次调频能力，未考虑配电网频率的无差控制。在面对配电网大负荷投切等复杂运行情况时，系统频率将存在偏移越限问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种分散式电网频率二次调节方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种分散式电网频率二次调节方法：通过各VSG独立采样系统频率，计算出的频率偏差送入控制器来获取各自的功率调节量，并与给定额定有功功率叠加后送入有功频率控制模块，从而实现多个VSG并联运行共同调节微电网频率。

优选地，所述控制器为PI控制器。

更优选地，在VSG功频控制的频率偏差反馈指令中引入PI控制，使频率恢复额定值，则有：

优选地，对式(1)拉普拉斯变换后由终值定理得：

式中，k_p为PI控制器的比例系数，k_i为PI控制器的积分系数，D为阻尼系数。

进一步地，当多台VSG并联时，记D_i、K_di、P_ei、P_Ni分别表示VSG各自对应的量，记ΔP_i表示VSG的PI控制器的输出，则稳态时有：

式中，w为VSG经过锁相环得到的系统输出角频率，稳态时由式(3)得出如下关系：

优选地，若各VSG额定容量关系为：