[0051] 以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0052] 如图1‑3，本发明的适用主从控制模式的低压微网二次电压控制方法，所述的低压微网系统包括DG单元、交流馈线以及交流负载；DG单元由电源及功率变换器组成，经由交流馈线接入公共耦合点，各交流馈线带有断路器；负荷根据实际分布就近接入DG单元母线或公共耦合点母线；公共耦合点通过并网变压器与配电网连接，并网变压器与配电网间装设并网断路器，并网断路器控制微网的运行模式。
[0053] 微网与配电网并联运行时，并网变压器作为主控单元，通过公共耦合点稳定微网系统基本电压，微网内部DG作为从控单元；孤岛运行时，微网内部的一个DG作为主控单元稳定微网系统基本电压，其余DG单元作为从控单元。
[0054] 所述的低压微网二次电压控制按照以下方式实施：
[0055] ①构建以DG单元母线电压及公共耦合点母线电压为优化变量的优化问题的数学模型。
[0056] 以DG母线及PCC母线电压作为优化变量x，x＝[U1,U2,…,UI,UP]，将微网内部节点功率平衡、并网点功率平衡作为等式约束条件，将DG容量、线路容量及母线电压上下限作为不等式约束条件，建立原始优化问题的数学模型如下：
[0057] ob:
[0058] s.t.
[0059] 其中，i＝1,…,I；n＝1,…,N；l＝1,…,L；I、N、L分别为微网系统的母线数量、DG数量及线路数量；Ui、Ui,ref为母线i的电压实际值及参考值；UP及UP,ref为PCC母线电压的实际值及参考值；Pi,DG及Pi,load为母线i的DG输出有功功率及负荷有功功率；Qi,DG及Qi,load为母线i的DG输出无功功率及负荷无功功率；Pl,max为线路l的容量；Pn,max及Pn,min、Qn,max及Qn,min为DG输出的有功功率及无功功率上、下限；UP,max及UP,min、Ui,max及Ui,min为PCC母线及其它母线电压的上、下限；Pgrid与PP,load分别为电网经PCC母线流入微网的有功功率及PCC母线的等值负荷有功功率；Qgrid与QP,load分别为电网经PCC母线流入微网的无功功率及PCC母线的等值负荷无功功率；αP、αi为PCC母线及其它母线的电压权系数；KP为微网运行模式切换开关，且KP＝[0,1]；KP＝0表示微网孤岛运行，KP＝1表示微网与配电网并联运行。通过KP的设置将配电网注入功率作为等式约束引入优化模型，微网在不同运行模式下不切换控制策略。
[0060] ②建立DG单元输出功率增量与DG母线电压、公共耦合点母线电压的耦合方程。
[0061] 将母线电压用泰勒展开式来近似逼近。在优化前的功率初值(P0,Q0)处进行泰勒展开，有：
[0062]
[0063] 其中，φ(U)为高次项。忽略高次项，可得
[0064] U≈U0+JACU‑P·ΔP+JACU‑Q·ΔQ (4)
[0065] 上两式中，P、Q为优化后DG单元实际输出有功及无功功率向量；U(P0,Q0)为优化前母线电压向量，且U0＝U(P0,Q0)；U(P,Q)为优化后DG实际输出功率对应的母线电压向量，且U＝U(P,Q)；JACU‑P为母线电压对DG有功功率的一阶偏导数矩阵；JACU‑Q为母线电压对DG无功T功率的一阶偏导数矩阵；ΔP、ΔQ为DG有功及无功功率增量向量，且ΔP＝[ΔP1,…,ΔPN] 、T
ΔQ＝[ΔQ1,…,ΔQN]。
[0066] 对于所述的低压微网，电压与无功功率耦合关系较小，JACU‑Q≈0，式(4)进一步写为：
[0067] U≈U0+JACU‑P·ΔP (5)
[0068] 在电压优化过程中，初始运行状态确定，P0,、Q0、U0、JACU‑P保持不变，母线电压可表示为DG单元有功功率增量的函数，即
[0069] U＝F(ΔP) (6)
[0070] 其中F为母线电压与DG输出功率增量的耦合方程。
[0071] ③构建以DG有功功率增量为优化变量的等效优化问题的数学模型，求解等效优化问题的最优解。
[0072] 该过程分2个步骤实施：
[0073] 1)构建以DG有功功率增量为优化变量的等效优化问题的数学模型：
[0074] ob:
[0075] s.t.
[0076] 所述等效的优化问题中，优化变量转化为DG有功功率增量，即等式约束增加母线电压与DG功率增量的耦合方程；不等式约束转换为耦合方程约束。
[0077] 2)求解等效优化问题，获得各DG单元有功功率增量最优值ΔP1,…,ΔPN。
[0078] ④更新DG单元功率参考值，DG单元输出功率跟随参考值变化，调节DG母线及公共耦合点母线电压，完成二次电压控制。所述的DG功率参考值整定方法按下式确定：
[0079] Pn,ref＝Pn,0+ΔPnn＝1,2,…,N (9)
[0080] 实施例1
[0081] 在该实施例中微网运行于孤岛模式。
[0082] 微网内包括4个DG单元，各DG单元由理想直流电压源、逆变器、滤波器构成，经交流电缆接入PCC母线。系统额定电压380V，额定频率50Hz。每个DG单元母线带有近端负荷。PCC的等值负荷初始运行时不投入，0.5秒时投入；1秒时微网系统启动二次电压控制程序。
[0083] 由图4a和表1可以看出，PCC母线负荷投入后，系统发生大幅度功率缺额，DG1～3的母线电压下降。采用本发明所述的方法进二次电压控制，可以将系统各母线电压恢复至额定值附近，且系统总体电压偏差较小，为2.44V。采用传统方法，按DG容量比分配调节功率的方法进行二次电压控制，仿真结果如图4b所示。由图4b和表1可以看出，采用传统方法进行二次电压控制后，各母线电压偏差均高于本发明的方法，且系统总体电压偏差增加，为5.11V。
[0084] 表1本发明与传统方法的二次电压控制结果(V)
[0085]
[0086] 由图5a、5b和表2可以看出，采用本发明所述方法进行二次电压控制，各DG总输出功率为293.16kW，较传统方法输出功率299.76kW下降了2.2％。表明本发明的方法在获得较高的电压控制精度时，并未牺牲系统的调压资源。
[0087] 表2本发明与传统方法的DG输出功率(kW)
[0088]
[0089] 由图6可以看出，DG3的电压权系数α3从1开始增大时，DG3的母线电压偏差迅速减小并趋于稳定，而其它母线电压偏差在DG3母线电压偏差稳定后均大于DG3的母线电压偏差。图6表明微网孤岛运行时，通过调节电压权系数，可以对指定母线实现高精度的电压控制，但会以牺牲其它母线的电压质量为代价。在微网总体电压偏差最小的前提下，可以实现靶向性电压控制。
[0090] 实施例2
[0091] 在该实施例中微网与配电网并联运行。
[0092] 微网内包括4个DG单元，各DG单元由理想直流电压源、逆变器及滤波器构成，经交流电缆接入PCC母线。系统额定电压380V，额定频率50Hz。每个DG单元的母线带有近端负荷。初始运行时配电网流入微网的功率为19kW。PCC的等值负荷0.5秒时投入，1秒时微网系统启动二次电压控制程序，仿真结果如图7～9所示。
[0093] 由图7可以看出，0.5～1.0秒期间，各DG母线电压均不发生变化。1.0秒启动二次电压控制后，各DG母线电压有小幅回升。图7表明，在并网运行情况下，采用本发明所述的方法进行二次电压控制时各母线电压均可获得较高的稳态控制精度。
[0094] 由图8可以看出，0.5～1.0秒期间，各DG输出功率不发生变化，但电网流入微网的功率增加至72kW。1.0秒启动二次电压控制后，电网流入微网的功率迅速恢复至19kW，各DG输出功率有不同程度的增加，增加的幅值取决于电压优化的结果。图8表明，在并网运行情况下，采用本发明所述的二次电压控制方法，可维持并网点功率为计划值。
[0095] 由图9可以看出，DG3的电压权系数α3从1开始增大时，DG3的母线电压偏差迅速减小并趋于稳定，而其它母线电压偏差在DG3母线电压偏差稳定后均大于DG3的母线电压偏差。图9表明在并网运行时，通过调节电压权系数，可以对指定母线实现高精度的电压控制，但会以牺牲其它母线的电压质量为代价；在微网总体电压偏差最小的前提下，可以实现靶向性电压控制。
[0096] 实施例1与实施例2的仿真结果及分析表明：
[0097] 1)本发明所述的二次电压控制方法在微网孤岛运行、与配电网并联运行的情况下均可实现有效的电压控制，获得全局最优的调压方案。
[0098] 2)本发明所述的二次电压控制方法在获得全局最优调压方案的前提下，可对指定母线实现靶向性电压控制。
[0099] 3)本发明所述的二次电压控制方法可以通过较少的DG备用容量实现全局最优的电压控制，占用的系统资源少，有利于微网的电压稳定及经济运行。
