一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法与流程

技术特征：
1.一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1. 进行交直流混联配电系统建模；步骤2. 进行交直流混联配电系统不确定扰动建模；步骤3. 进行交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析。2.根据权利要求1所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，所述步骤1. 进行交直流混联配电系统建模，包括：建立定直流电压控制策略的vsc模型；建立定功率控制策略的vsc模型；建立直流网络为线路的阻抗模型；构建描述交直流混联配电系统动态的微分代数表示式。3.根据权利要求2所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，所述建立定直流电压控制策略的vsc模型，具体如下：定直流电压控制策略的vsc模型采用双环控制结构，其模型表示为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，k
vp,n
为第n个vsc的外环电压控制器p比例参数，k
vi,n
为第n个vsc的外环电压控制器i积分参数，u
*dc,n
是第n个vsc的u
dc,n
参考值，q
*n
是第n个vsc的无功功率参考值；x
1,n
、x
2,n
、x
3,n
分别表示第n个vsc的第1、2、3个状态变量；u
sd,n
为 u
sabc,n
的d轴分量，i
sd,n
与i
sq,n
为i
sabc,n
的d轴与q轴分量， u
sabc,n
、i
sabc,n
、u
oabc,n
分别表示第n个vsc所接入的交流系统三相电网电压、三相电网电流，以及三相并网电压；所述状态控制结构模型的状态空间模型满足：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中：δx
vsc_dc,n
=[δx
1,n δx
2,n δx
3,n δi
cd,n δi
cq,n δu
od,n δu
oq,n δi
sd,n δi
sq,n δu
dc,n ]其中，δ符号分别表示各变量的微增量；u
oq,n
为u
oabc,n
的q轴分量；a
vsc_dc,n
，b
vsc_dc,n
分别为定直流电压控制策略下状态控制器模块的状态矩阵和输入矩阵；δx
vsc_dc,n
，δu
vsc_dc,n
分别表示定直流电压控制策略下状态控制器模块的状态矢量和输
入矢量。4.根据权利要求3所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，所述建立定功率控制策略的vsc模型为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，p
*n
是第n个vsc的有功功率参考值，x
1,n
、x
2,n
分别表示第n个vsc的第1、2个状态变量；定功率控制策略的vsc模型的状态空间模型满足：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中：δx
vsc_pq,n
=[δx
1,n δx
2,n δi
cd,n δi
cq,n δu
od,n δu
oq,n δi
sd,n δi
sq,n δu
dc,n ]其中，δ符号分别表示各变量的微增量；u
oq,n
为u
oabc,n
的q轴分量；a
vsc_pq,n
，b
vsc_pq,n
分别为定功率控制策略下状态控制器模块的状态矩阵和输入矩阵；δx
vsc_pq,n
，δu
vsc_pq,n
分别表示定直流电压控制策略下状态控制器模块的状态矢量和输入矢量。5.根据权利要求4所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，所述建立直流网络为线路的阻抗模型，结合直流线路的kvl、kcl方程，直流网络状态空间模型表示为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中：其中，δ符号分别表示各变量的微增量；状态变量δi
dc,1
、δi
dc,2
、
…
、δi
dc,n
分别为各vsc的直流侧输出电流，而直流网络的输入变量δu
dc,1
、δu
dc,2
、
…
、δu
dc,n
各元素均为vsc的状态变量；a
net
，b
net
分别为直流网络状态控制器模块的状态矩阵和输入矩阵；δx
net
，δu
net
分别表示定直流网络状态控制器模块的状态矢量和输入矢量。6.根据权利要求5所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，
其特征在于，所述构建描述交直流混联配电系统动态的微分代数表示式，包括：直流网络的状态变量δi
dc,1
、δi
dc,2
、
…
、δi
dc,n
分别为各vsc的直流侧输出电流，而直流网络的输入变量δu
dc,1
、δu
dc,2
、
…
、δu
dc,n
各元素均为vsc的状态变量，构建描述交直流混联配电系统动态的微分代数表示式： (7)x(t)，y(t)，u(t)分别表示系统状态向量，输出向量，输入向量；其中，向量z:=[x
t
, y
t
, u
t
]
t
，其中，冒号“：”表示对冒号前的变量进行赋值，z0为线性化点z0:=[x
0t
, y
0t
, u
0t
]
t
， x
0t
, y
0t
, u
0t 为线性化点坐标，为线性化误差，其中：其中：其中，a、c、b表示f(z)分别对x、y、z进行求导得到的矩阵；公式的整体含义为通过泰勒展开将微分包含式进行线性化；当线性化误差小于阈值时，设置：s:=f(z0)，得到：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)u0为的中心，进一步利用齐诺多面体对扰动进行建模，构建不确定扰动的集合；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)其中符号表示集合的加法；得交直流混联配电系统所对应的线性微分包含式：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)。7.根据权利要求6所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，
其特征在于，所述步骤2交直流混联配电系统不确定扰动建模，具体包括：2.1 设定u0为当前时刻、施加扰动前输入量的稳态数值，则：下一时刻数值的变化量δu满足：δu/ u0=a*δt b
t
*c*；其中，δt 为时间间隔，a为输入量的预测误差，而b
t
为输入量上一时间间隔的平均波动比例值，而c服从标准正态分布n(0,1)；2.2 计算不确定扰动的集合=δu u0；2.3 增加周期性外激励f(t)=f
0*
sin(ω*δt β),其中f0和ω为周期性外激励的幅值以及频率，β为初始相位角，计算和f(t)的相关性：e=1/2*cos(ω*δt)*exp（
‑
c2/2*δt）2.4 如果e<ζ，则表示两者相关性不强，直接进行叠加，即= f(t)；其中ζ为相关性阈值；如果e<ζ，则表示两者相关性强，即= f0*(1
‑
sin(ω*δt β))。8.根据权利要求7所述的一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，其特征在于，所述步骤3. 交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析，具体包括：3.1以当前时刻的系统可达集为基础，即首时刻的可达集，计算公式方程在下一时刻对应解所形成的可达集，即末时刻的可达集；3.2 将首时刻的可达集、末时刻的可达集进行凸包运算，获取分析时间间隔内的可达集轨迹；3.3 针对，通过有限泰勒级数展开，并采用区间矩阵对余数项进行等效，进一步添加特解所形成的可达集，修正该分析时间间隔内的可达集；3.4 当下一时刻到来时，重复上述步骤3.1
‑
3.3。

技术总结
本发明涉及一种交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法，包括如下步骤：步骤1.进行交直流混联配电系统建模；步骤2.进行交直流混联配电系统不确定扰动建模；步骤3.进行交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析。本发明的交直流混联配电系统不确定扰动下的可达性分析方法可以只通过一次计算得出从初始状态集合出发轨迹所有可能经过的区域，计算速度快，可靠性高，是一种保障系统稳定控制的实用方法。制的实用方法。制的实用方法。


技术研发人员：邓卫 丁立 裴玮 庄莹 叶华 孔力
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2021/11/14