技术摘要：
本发明公开了一种基于暂态电量的直流配电网稳定裕度的评估方法，根据基于电量的系统稳定判据；计算系统稳定裕度ΔQCPLmax、负荷侧暂态电量ΔQCPL和扰动后的电源侧暂态电量ΔQS；根据电源侧暂态电量的大小ΔQS修正系统稳定裕度ΔQCPLmax，并判断电源侧暂态电量ΔQS是否  全部
背景技术：
配电网是电力系统的重要组成部分，以直流形式构建的配电网不仅能够简化电源 和负荷各端的接入方式，并且不会出现无功功率和频率问题。直流电压下垂控制由于其结 构简单、便于应用，为直流配电网的主要控制方式。但当直流配电网发生扰动时，下垂控制 将影响系统稳定性。另外，由于恒功率负荷的大量出现，在系统中等效出大量负阻抗，等效 削弱了系统阻尼特性，当其功率发生变化时，也将影响系统稳定性。由于设备类型不同，直 流配电网具有与交流电网不同的模型和稳定特性，特征根、时域仿真为定性分析系统暂态 稳定性提供了依据，但系统稳定性仍缺乏机理分析，因此，直流配电网稳定性的衡量方法亟 待研究。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于暂态电量的直流配电网稳定裕度的评估方法，能够 定性分析直流配电网电源侧、负荷侧参数与系统稳定性的关系，并对直流配电网稳定裕度 进行定量评估，为制定和改进直流配电网稳定控制策略提供理论支持。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 一种基于暂态电量的直流配电网稳定裕度的评估方法，该估计方法包括以下步 骤： S1，根据直流配电网等效电路模型，建立系统能量方程，通过分析能量方程和稳定 运行点，得到基于电量的系统稳定判据QCPL＜QS QL，其中，QS、QCPL和QL分别为电源侧、恒功率 负荷和阻性负荷上积累的电量； S2，计算电源侧、恒功率负荷和阻性负荷上积累的电量QS、QCPL和QL，并基于系统稳 定判据求得系统稳定裕度ΔQCPLmax； S3，检测负荷功率变化量ΔPL和直流母线电压瞬时值udc，计算负荷侧暂态电量Δ QCPL； S4，当参数R、L、C及下垂系数改变时，检测直流母线电压瞬时值udc，计算扰动后的 电源侧暂态电量ΔQS； S5，根据电源侧暂态电量的大小ΔQS修正系统稳定裕度ΔQCPLmax，并判断电源侧暂 态电量ΔQS是否超过负荷侧暂态电量ΔQCPL，若ΔQS>ΔQCPL，则负荷突变后，系统稳定性增 强，若ΔQS<ΔQCPL，则负荷突变后，系统稳定性减弱； S6，若ΔQS<ΔQCPL，判断负荷侧暂态电量ΔQCPL是否超过系统稳定裕度ΔQCPLmax，若 超过，则系统振荡失稳，若未超过，则系统在扰动后仍能维持稳定，系统具有暂态稳定恢复 能力。 5 CN 111600293 A 说　明　书 2/11 页 可选的，所述步骤S1中，根据直流配电网等效电路模型，建立系统能量方程，通过 分析能量方程和稳定运行点，得到基于电量的系统稳定判据QCPL＜QS QL，其中，QS、QCPL和QL 分别为电源侧、恒功率负荷和阻性负荷上积累的电量，具体包括： 当系统稳定运行时，直流母线电压、电流变化率均为0，由系统拓扑约束和元件约 束，在iCPL-udc平面上绘制正值恒功率负荷特性曲线L1、下垂控制特性曲线L2和负值恒功率 负荷特性曲线L3。曲线L1、L3可表示为 udc＝PL/iCPL                   (1) 曲线L2可表示为 其中：R为电源、换流器和线路的等效电阻，L为其等效电感，C为稳压电容；us为换 流器出口母线电压，受蓄电池侧输出电流is控制，usr为电压参考值，k为下垂系数，udc为负荷 侧直流母线电压，交、直流负荷PLL与风电、光伏功率PLS合并成功率为PL的受控电流源iCPL， iCPL＝PL/udc＝(PLL-PLS)/udc；RL为阻性负荷； 当特性曲线交点满足式(3)时，该点为系统稳定运行点，满足下式： 选取各元件的电量作为状态变量，假设t0时刻系统达到平衡，直流母线的电压和 电流分别为udc0和is0，系统扰动量为Δudc和Δis，在t1时刻，直流母线电压和电流分别为udc0 Δudc和is0 Δis，电源侧端口和负荷侧端口的能量方程为： 在系统稳定运行点处进行线性化分析，当系统雅各比矩阵的特征根均有负实部， 即满足式(5)时，系统能够稳定运行，式(5)为基于电量的系统稳定判据： QCPL＜QS QL                  (5) 可选的，所述步骤S2中，计算电源侧、恒功率负荷和阻性负荷上积累的电量QS、QCPL 和QL，并基于系统稳定判据求得系统稳定裕度ΔQCPLmax，具体包括： 计算[t0，t1]期间内，电源侧、恒功率负荷和阻性负荷上积累的电量QS、QCPL和QL，分 别表示为： 6 CN 111600293 A 说　明　书 3/11 页 设系统电源侧积累电量的初始值为QS0，恒功率负荷上的初始电量为QCPL0，由调节 系统参数引起的附加电量为ΔQS，由恒功率负荷的功率突变引起的负荷暂态电量为ΔQCPL， 则： QS＝QS0 ΔQS 设系统恒功率负荷功率初始值为PL0，负荷功率变化量为ΔPL，则由式(7)有： 由于QCPL＜QS QL，则系统稳定裕度为： ΔQCPLmax＝QS QL-QCPL0＝QS0 ΔQS QL-QCPL0       (10) 在恒功率负荷突变，系统其它参数不变时，ΔQS＝0，恒功率负荷的稳定裕度Δ QCPLmax为： 当恒功率负荷突变，且系统元件参数或控制参数改变时，ΔQS≠0，恒功率负荷的 稳定裕度ΔQCPLmax为： 可选的，所述步骤S3中，检测负荷功率变化量ΔPL和直流母线电压瞬时值udc，计算 负荷侧暂态电量ΔQCPL，具体为： 可选的，所述步骤S4中，当参数R、L、C及下垂系数改变时，检测直流母线电压瞬时 值udc，计算扰动后的电源侧暂态电量ΔQS，具体为： 当系统R、L、C参数或下垂系数k变化时，电源侧产生暂态电量ΔQS，对系统稳定裕 度造成影响，由式(1)、(2)将系统稳定运行点A、C的电压表示为： 由式(7)、(14)可得QS和ΔQS为： 其中，ΔR、ΔL、ΔC和Δk为系统元件参数和控制参数的变化量。 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于 暂态电量的直流配电网稳定裕度的评估方法，根据系统伏安特性和能量方程，提出稳定判 据，即当恒功率负荷功率的突变时，负荷上所需的电量发生变化，若突变后负荷所需的总电 量不超过系统其它部分(本模型中为阻性负荷和电源侧)积累的电量，则系统能够渐进稳 定，由此得出系统稳定裕度的评估方法；通过计算系统电源侧和负荷侧积累的电量，可得初 始状态下系统稳定裕度，当系统状态发生变化时，通过计算电源暂态电量QS和负荷暂态电 7 CN 111600293 A 说　明　书 4/11 页 量QCPL，可计算出变化后的系统稳定裕度，能够明确反映系统各项参数对稳定性的影响，并 且根据可调量ΔQS和ΔQCPL，能够定量反映不同系统状态、不同控制策略以及恒功率负荷突 变时系统稳定裕度的变化，为直流配电网稳定控制的研究提供理论基础。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为本发明实施例直流配电网拓扑结构图； 图2是本发明实施例直流配电网等效电路模型图； 图3为本发明实施例系统特性曲线图； 图4(a)至图4(c)为本发明实施例恒功率负荷突变的仿真图； 图5(a)至图5(f)为本发明实施例恒功率负荷和系统参数变化的仿真图； 图6为本发明基于暂态电量的直流配电网稳定裕度的评估方法的流程图。