基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略.pdf

第４ｌ卷第３期２０１３年２月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶＯ１．４１ＮＯ＿３Ｆｅｂ．１．２Ｏ１３基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略徐诚，刘念，赵泓，朱桂萍２７肖先勇，赵正龙（１．四川大学电气信息学院，四川成都６１００６５；２．清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京１０００８４３．智能电网四川省重点实验室，四川成都６１００６５；４．四川省绵阳市实验中学，四川绵阳６２１０００）摘要：孤岛运行的微电网由于其容量小，并且大部分微电源通过电力电子装置并网惯性小，因此微电网的频率和电压受微电网中负荷变化影响较大。基于电力系统二次调频原理研究了一种微电网频率控制策略。传统的下垂控制策略属于有差调节，当系统负荷发生变化时，不能保证微电网频率稳定在额定值。提出的基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略在下垂控制的基础上，引入了比例一积分（ＰＩ）控制环节实现了频率的无差调节，类似于电力系统的二次调频过程。为了克服微电网惯性低的缺点，模仿了同步发电机的转子运动方程为该频率控制策略增加了一阶惯性环节，更好地提高了微电网的频率稳定性。基于Ｍａｔｉａｂ／Ｓｉｍｕ１ｉｎｋ仿真平台，仿真研究了采用上述控制策略时微电网在孤岛模式下负荷投切、负荷冲击、负荷随机波动、微电网运行模式切换等多种工况时的频率变化，仿真结果证明了该控制策略的正确性和有效性。关键词：微电网；孤岛运行；二次调频；无差调节；频率控制Ａｎｏｖｅｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ——’—ＸＵＣｈｅｎｇ，ＬＩＵＮｉａｎ，ＺＨＡＯＨｏｎｇ，ＺＨＵＧｕｉｐｉｎｇ，ＸＩＡＯＸｉａｎｙｏｎｇ，ＺＨＡＯＺｈｅｎｇｌｏｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｍａｒｔＧｒｉｄＫｅｙＬａｂｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；４．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＭｉｄｄｌｅＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉａｎｙａｎｇ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｓｍａｌｌｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｌＯＷｉｎｅｒｔｉａｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｍｉｃｒｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．ｔｈｅ１ｏａｄｃｈａｎｇｉｎｇｉｎ—ｉｓｌａｎｄｅｄｍｉｃｒｏｇｒｉｄｈａｓｌａｒｇｅｉｍｐａｃｔｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｖｏｌｔａｇｅ．Ａｎｏｖｅｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆ——ｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌ￣ｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｉｓｎｏｔａｎｏｅｒｒｏｒ’——ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ．ＩｔＣａｎｔｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｏｐｅｒａｔｅａｔｒａｔｅｄｓｔａｔｅｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｃｈａｎｇｅｓ．ＢｅｓｉｄｅｓｔｈｅＰｆｄｒｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ—ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｌ（ＰＩ）ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｆｌｏｗ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓａｎｏ－ｅｒｒｏｒａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌｍｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｌｏｗｉｎｅｒｔｉａｏｆｍｉｃｒｏ・ｇｒｉｄ，ａｆ—ｉｒｓｔｏｒｄｅｒｉｎｅｒｔｉａｌｉｎｋｗｈｉｃｈｉｍｉｔａｔｅｓｔｈｅｍｏｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｒｏｔｏｒｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｉｓａｄｄｅｄｔｏ—ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｓｏｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｍｉｃｒｏｇｒｉｄｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｓ—ｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｕｃｈａｓｌｏａｄｓｃｈａｎｇｅ，ｌｏａｄｓｓｈｏｃｋ，ｔｈｅｒａｎｄｏｍｌｏａｄｓｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｉｓｌａｎｄｅｄｍｏｄｅ，ａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｓｔｒａｎｓｆｏｒｍａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅ：ｇｙ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｓｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０８２３００１）．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ－－ｇｒｉｄ；ｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｎｏ－ｅｒｒｏｒａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ中图分类号：ＴＭ７６文献标识码：Ａ———文章编号：１６７４３４１５（２０１３）０３００１４０７０引言随着可再生能源的广泛应用，微电网受到了越来越多的关注。微电网是由分布式电源、储能装置、本地负荷及其相关保护装置组成的中、低压小型配电网【。其中，分布式电源主要包括光伏电源、燃基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８２３００１）料电池、风力发电机、燃气轮机、蓄电池和高速飞轮等ｌ６Ｊ，通过电力电子装置与大电网并联，并为本地负荷供电Ｌ２Ｊ。微电网包括两种运行模式：联网运行模式和孤岛运行模式＿７】。联网运行模式下，微电网的频率和电压由大电网控制，并按照ＰＱ控制策略实现有功功率和无功功率的指定输出＇１刚。孤岛运行模式下，微电网的频率和电压由自身控制，通过下垂控制策徐诚，等基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略．１５．略，各微电源按下垂特性调节微电网的频率和电压［１１－１６】。但该方法存在各运行模式之间切换失败的可能性ｌ６］。下垂控制相当于传统电网的一次调频，属于有差调节，无法使微电网的频率和电压恢复到并网时的额定值［１¨。文献［８］提出了基于虚拟同步发电机思想实现ＰＱ控制和调频调压控制的双重功能。文献［９］针对微电网低惯性，频率抗扰动能力差的特点，提出了微电网电源的虚拟惯性策略来解决各电源间功率振荡的问题，但没有实现频率的无差调节。是否存在无差调频型微电源是影响微电网孤…岛运行时频率稳定的关键ｌＪ。本文基于上述思想提出了一种新的微电网电源控制策略，该方法类似于电力系统二次调频的原理，并且模拟了同步发电机的转子运动方程，设计了一种新的ＰＩ控制策略实现微电网频率的无差调节。无论微电网孤岛运行或者联网运行，均能保证ＰＣＣ点的电压和频率稳定在额定值。１微电网电源的主电路结构微电网电源的主电路结构如图１所示。其中，采用直流源接三相全桥逆变器等效微电网电源，用ＬＣ滤波器滤除逆变器产生的高次谐波。图１中，。为直流电源电压，和ｉｉ分别为逆变器输出电压和输出电流；Ｌ、（ａ，ｂ，ｃ）分别为三相滤波电“感和滤波电容；、ｉ分别为微电源的输出电压和电流；Ｌ。为微电源与馈线之间的阻抗；Ｐ、Ｑ为功率测量装置测到的有功和无功功率瞬时值；厂为微电源的频率。由图１可知，阮经过锁相环（ＰＬＬ）可得到将Ｐ、Ｑ、厂和阮作为频率稳定控制算法的输入，产生正弦脉冲宽度调制（ＳＰｗＭ）所需的调制波。图１微电网电源的主电路结构图Ｆｉｇ．１ＭａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆＤＧｓｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ２本文所提频率控制策略的原理２．１下垂控制策略下垂控制的原理如图２所示。、Ｑ０、和分别为微电网在额定运行状态时的有功功率、无功功率、频率和电压。微电网电源输出的有功功率与频率，以及无功功率与电压分别成呈线性变化规律ｌ１ｌ。例如，在初始时刻微网运行在额定点Ａ，当负荷增加导致微电网输出有功功率增加ＡＰ时，微电网的频率由而降低至，类似于电力系统的一次△调频，为有差调节。此时可得频率增量厂与有功△功率增量尸之间的关系为：尝：一（１）—‘Ｒ△△同理可得电压增量与无功功率增量Ｑ之间的关系为一ＡＵ：—Ｕ１－—Ｕ０：一（２）ＡＱＱ１一Ｑｏ—式中：６ｐｆ为有功功率．频率（Ｐｆ）下垂控制的下垂系数，类似于电力系统的静态调差系数；ＱＶ为无功功率．电压（Ｑ－Ｖ）下垂控制的下垂系数。图２下垂控制原理图Ｆｉｇ．２Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｒｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ令Ｋｅｆ＝ｌ／６ｐｆ，ＫＱＶ＝Ｉ／Ｑｖ，式（１）、式（２）可改写为等：一：（３）６Ｐｅｎ：一：Ｋｖ（４）４ＡＵ———…三＝一＝一（）ｖ—依据式（１）～式（４）可得频率－有功功率（ｆＰ）下—垂控制模块和电压．无功功率（ＶＱ）下垂控制模块，如图３所示。（ａ）Ｐ下垂控制—（ｂ）ＶＱ下垂控制图３改进后的下垂控制策略传递函数框图Ｆｉｇ．３Ｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｄｒｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ毒造一．１６一电力系统保护与控制２．２微电网的ＰＩ控制先回顾电力系统的二次调频过程。假定系统只有一台发电机组向负荷供电，初始时刻系统运行在∽∽Ａ点，发电机特性曲线尸Ｇ和负荷特性曲线ＰＤ的交点，如图４所示ＩＪ。此时，系统频率为。当△系统负荷增加后，在进行二次调频前，运行点将移到Ｂ点，系统的频率下降到。如果二次调频开始动作，则机组的静态特性上移。假设机组的∽静态特性上移至Ｐ，Ｇ，运行点也随之转移到Ｂ此时系统的频率为。二次调频的功率方程式为△厂：一二（５）△其中：尸Ｄｏ为系统负荷的初始增量；ＡＰＧ为二次调频时机组增发的有功功率；为负荷的频率调节效应系数。△当ＰＤｏ＝ＡＰＧ时，ａｆ＝０，频率将维持不变，实现了无差调节。｛１｜ｆ图４电力系统二次调频原理Ｆｉｇ．４Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ仿照电力系统二次调频的原理，利用积分环节构成ＰＩ控制可实现微电网频率的无差调节［７，１９－２０］。对传统下垂特性进行改进，加上了积分环节，得到如图５所示的微电源二次调频控制策略。图５微电源二次调频控制策略Ｆｉｇ．５Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ￣ｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＤＧｓ一＋）一＋＝ｌ厂（６）式（６）可以写成厂＝一／￣ＰＤｏ１＋。＋１二－“（７）当到达稳态时，ｆ一。。，一０，卢尼。所以引入ＰＩ控制能实现微电源频率的无差调节。将电力系统的二次调频策略引入到微网是可行的。该控制策略的物理意义在于当负荷有功功率增△△加至。时，微电源频率厂下降，频率偏差厂经△过比例．积分（ＰＩ）环节多发出有功功率ＪｐＧ，如果Ａ＝ＡＰＤ０，则可实现微电源的无差调节，这类似于电力系统的二次调频。同理，为了实现微电源电压的稳定控制，可设计类似的电压控制策略。如图６所示，具体原理不再赘述。图６微电源电压控制策略Ｆｉｇ．６ＶｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＤＧｓ２．３一阶惯性环节发电机转子运动方程的标幺值形式为］ｊ警＝Ｐｍ－Ｐ￣－Ｄ（ｌ１㈦ｌｄ，——Ｉ一ｌＩ出式中：Ｍ为发电机惯性时间常数；为转子转速；尸ｍ为原动机输出机械功率；Ｐ。为电磁功率；Ｄ为阻尼系数；为同步发电机转子角。将式（８）在工作点附近线性化，得ＭｄＡＣｏ一一。（９）ｄＡ——＝Ａ出△△△令ＡＰ一Ｐ。＝Ｐ，Ｐ为发电机输出机械功率变化量与电磁功率变化量之间的有功功率差值。如果该值为０，则稳态时频率能回到额定值。对上式进行拉普拉斯变换，令初始时刻的转速变化量Ａｌｔ＝０＝０可得△ＭｓＡｇｏ（）＝（）一（）一Ｄ（）（１０）△尸（Ｓ）一ＤＡＣｏ（Ｓ）式（１０）可改写成如下形式：△（）（（）一（））＝（１１）—△１＿Ｐ（）＋Ｄ、徐诚，等基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略．１７．Ａｗ（ｓ）一１ＡＰ（ｓ）Ｍｓ＋Ｄ（１２）４仿真分析与结果因此，类似同步发电机的转子运动方程为微电源的频率控制引入上述一阶惯性惯性环节。由于Ｗ＝２７ｔｆ，频率变化量ＡＵ有功功率变化量△Ｐ之间的传递函数如式（１３）所示。△／（ＳＪｌ，，ＡＰ（Ｓ）Ｍ。Ｓ＋Ｄ———————－＿＝－＿＿ｌｊ／其中：Ｍ＝２ＪｔＭ，Ｍ为模拟发电机转子运动方程的时间常数；Ｄ＝２７ｔＤ，Ｄ，为模拟发电机转子运动方程的阻尼系数。对微电源引入一阶惯性环节能使频率变化有一定的过渡时问，提高了频率抵御负荷变化的能力，有利于提高微网的频率稳定性。３无差调频控制策略对图５所示的控制策略加上一阶惯性环节，得到最后的频率无差控制策略，如图７所示。图７本文所提的微电源的频率控制策略Ｆｉｇ．７ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙＪ（）ｃｏ－ｆ）＋专］０Ｉｌ＿＋＝（１４）因此：，：，一垒（１５）ＪｏＭ＇ｓ＋Ｄ＋Ｋｐｆ＋１ＭＳＤ——＿＿＿＿＿＿＿＿＿—当ｆｏ。，一０＇．，该控制策略能实现频率的无差调节。该控制策略可以分为虚线框所示的３个部分。虚线框１为下垂控制，频率变化量对应一定的有功功率变化量，类似电力系统的一次调频过程。虚线框２的积分环节，再引入频率厂的负反馈，与虚线框１构成了ＰＩ控制，实现频率的无差调节，类似于电力系统的二次调频过程。虚线框３为２－３节提到的一阶惯性环节，该环节类似于同步发电机的转子运动方程，该环节能降低微电源的动态响应速度，有利于保持微网的频率稳定性。４．１仿真平台单台微电网电源经过阻抗向负荷供电，系统结构见图８。图中ＤＧ的主电路如图１所示，Ｚ为电源出口耦合电感。ｍ和线路阻抗ｉ。之和，呈感性。ＺＩ。ａｄ表示负荷。本文中，直流侧电压ｕｄ＝５００Ｖ，Ｚ＝０．２３Ｈ，滤波电感Ｌｆ＝ｌＯｍＨ，滤波电容Ｃｆ＝２５３ｇＦ。负荷的额定有功功率Ｐｏ＝２ｋＷ，额定无功功率Ｑ０＝１ｋｖａｒ。负荷额定电压Ｕ０＝２２０Ｖ，额定频率／８＝５０Ｈｚ。Ｋｖｆ＝５，ｒｉ＝０．０１，＝１，ＤＩ＿２。图８单台微电源向负荷供电的系统Ｆｉｇ．８ＳｙｓｔｅｍｏｆｉｓｏｌａｔｅｄＤＧｓｕｐｐｌｙｔｏｌｏａｄｓ４．２典型算例算例１负荷阶跃下的频率变化。初始时刻，负荷为额定运行状态，尸ｎ＝２ｋＷ，Ｑ０＝１ｋｖａｒ。在ｔ＝－０．５Ｓ时有功功率增加３ｋＷ，无功功率增加２ｋｖａｒ。负荷阶跃时的频率、有功变化如图９所示。５４至３２１０Ｎ５０．１皇５００４９９４９．８４９７４９６４９．５图９负荷阶跃时的频率变化Ｆｉｇ．９Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｌｏａｄｓｃｈａｎｇｅ．１８．电力系统保护与控制从图９可以看出，微电网在０．２Ｓ达到稳态。在ｔ＝－０．５Ｓ时负荷的有功功率从２ｋＷ突变至５ｋＷ，此时微电网的频率有所降低。经过Ｏ．２Ｓ后，频率逐渐恢复至５０Ｈｚ，并稳定运行。该过程中，频率的范围始终稳定在４９．５～５Ｏ．５Ｈｚ。因此，本文所提的频率控制策略能有效抵御负荷有功功率突变引起的频率偏移。算例２负荷有功冲击下的频率变化。由于微电网容量较小，可能会受到一定的负荷冲击。本例中选取的冲击负荷为额定功率的两倍，来检测微电网受到冲击负荷时的频率变化。初始时刻微电网运行在额定运行状态，在ｔ＝－０．５Ｓ时加入Ｐ＝２ｋＷ，Ｑ＝１ｋｖａｒ的冲击负荷。在ｔ＝－ｌｓ时将该负荷切除。负荷冲击时的频率变化如图１０所示。０００．２０４０．６０８１．０１＿２１．４ｆ，ｓ图１０负荷短时冲击下的频率变化Ｆｉｇ．１０Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｌｏａｄｓｓｈｏｃｋ从图ｌ０可以看出，当微电源遭受负荷有功功率冲击时，且有功功率冲击高达额定工况的２００％，微电源的频率仍能稳定在允许范围内。在ｔ＝－０．５Ｓ时由于负荷有功功率的突增，使得频率有所下降，经过０．１Ｓ后稳定在５０Ｈｚ。在ｔ＝ｌＳ时由于负荷有功冲击的消除，频率有小幅度上升后于１．１Ｓ稳定在５０Ｈｚ。本文所提的频率控制策略能在负荷遭受有功冲击时很好地保持频率的稳定运行。算例３负荷随机波动时的频率变化。由于微电网的容量较小，负荷的改变相对于微电源的容量来说不能忽略。当负荷的有功功率随机波动时，仍然希望微电源能保持频率稳定运行。假设负荷的波动范围为额定有功负荷的一２０％～＋２０％，即一４０～＋４０Ｗ，变化周期为Ｏ．０４Ｓ。负荷波动时的频率变化如图１１所示。０００．２０．４０．６０．８１０１２１．４１．６１．８２０ｓ图１１负荷随机波动时的频率变化Ｆｉｇ．１１Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｒａｎｄｏｍｌｏａｄｓｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ从图１１可以看出，当负荷以０．０４Ｓ的周期在２０００Ｗ±４０Ｗ之间波动时，频率随着负荷有功功率的波动而变化，但始终稳定在５０Ｈｚ附近。本文所提的方法能在负荷随机波动时发挥很好的作用。算例４微电源联网运行与孤岛运行状态之间的切换。微电网存在联网运行和孤岛运行两种运行状态，有效保持微电网在这两种状态之间切换时的频率稳定也是至关重要的。初始时刻，微电源与１１０ｋＶ的系统联网运行，在ｔ＝－０．５Ｓ时断路器断开，孤岛运行。在ｔ＝－ｉＳ时又重新联网运行。观察频率变化如图１２所示。从图１２可以看出，当ｔ＝－０．５Ｓ时微电网由联网徐诚，等基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略．１９．运行状态转为孤岛运行状态，频率有小幅度振荡，经过０．１ｓ后频率回到额定值５０Ｈｚ。当ｔ＝－Ｉｓ时，微电网由孤岛运行状态转换为联网运行状态，有功功率开始振荡，进而引起频率的小幅度振荡，最终于１．１５ｓ回到额定值５０Ｈｚ。尽管整个过程中频率有所振荡，但始终维持在允许范围内。３５３．０２・５堇２．０ｌ・５１００－５０．００．００．２０．４０．６０．８１．０１＿２１４ｔ／ｓ［３］［４］［５］０．００．２０．４０６０８１０ｌｌ２１．４ｔ／ｓｒ］ＬＯＪ图１２并网与孤岛运行转换时的频率变化Ｆｉｇ．１２Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｗｈｅｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｓｔｒａｎｓｆｏｒｉｎ５结语本文提出的频率控制策略利用下垂控制和ＰＩ控制模仿了电力系统的一次调频和二次调频作用。其中，一次调频能快速响应周期短、波动小的负荷，二次调频可实现频率的无差调节。鉴于微电源具有低惯性的特点，模拟同步发电机转子运动方程设计了一阶惯性环节，能在一定程度上降低微电源的动态响应速度，提高频率稳定性。该频率控制策略能有效抵御负荷投切、负荷冲击、负荷波动引起的频率变化，并能在微电源联网运行和孤岛运行状态转换之问保持频率的稳定运行，实现频率的无差调节。参考文献Ⅲ［１］鲁宗相，王彩霞，闵勇，等．微电网研究综述．电力［７］［８］系统自动化，２００７，３１（１９）：１００．１０７．—ＬＵＺｏｎｇｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧＣａｉ・ｘｉａ，ＭＩＮＹｏｎｇ，ｅｔａ１．Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｎｍｉｃｒｏｇｒｉｄｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆ—ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，３１（１９）：ｌＯ０１０７．苏玲，张建华，王利，等．微电网相关问题及技术研究【Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１９）：２３５．２３９．ＳＵＬｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ・ｈｕａ，ＷＡＮＧＬｉ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１９）：—２３５２３９．王成山，杨占刚，王守相，等．微网实验系统结构特征及控制模式分析［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（１）：９９．１０５．—ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｓｈａｎ，ＹＡＮＧＺｈａｎｇａｎｇ，ＷＡＮＧ—Ｓｈｏｕｘｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｐｐｒｏａｃｈｅｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，—３４（１）：９９１０５．ＬａｓｓｅｔｅｒＲ，ＡｋｈｉｌＡ，ＭａｍａｙＣ，ｅｔａ１．Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ：ｔｈｅＣＥＲＴＳ——ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｃｏｎｃｅｐｔ［ＥＢ／０Ｌ】．［２００９０３２５］．ｈｔｔｐ：／／ｃｅｒｔｓ．１ｂ１．ｇｏｖ／ｐｄｆ／ＬＢＮＬ一５０８２９．ｐｄｆ．王成山，王守相．分布式发电供能系统若干问题研究［Ｊ］．电力系统自动化，２００８，３２（２０）：１－４．—ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｓｈａｎ，ＷＡＮＧＳｈｏｕｘｉａｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，３２（２０）：—１４．王成山，肖朝霞，王守相．微网综合控制与分析［Ｊ］．电力系统自动化，２００８，３２（７）：９８．１０３．—ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｓｈａｎ，—Ｓｈｏｕｘｉａｎｇ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ—２００８，３２（７）：９８１０３．—ＸＩＡＯＺｈａｏｘｉａ，ＷＡＮＧｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，杨向真，苏建徽，丁明，等．微电网孤岛运行时的频率控制策略【ＪＪ．电网技术，２０１０，３４（１）：１６４．１６８．ＹＡＮＧＸｉａ—ｎｇｚｈｅｎ，ＳＵＪｉａｎ－ｈｕｉ，ＤＩＮＧＭｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｍｉｃｒｏｇｒｉｄｉｎｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（１）：１６４．１６８．丁明，杨向真，苏建徽．基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，—３３（８）：８９９３．—ＤＩＮＧＭｉｎｇ，ＹＡＮＧＸｉａｎｇ－ｚｈｅｎ，ＳＵＪｉａｎｈｕｉ．Ｃｏｎｔｒｏｌｓ￣ｅｇｉｅｓｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｉｎａｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ】．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃ￣ｉｃ—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（８）：８９９３．¨∞叭＂％５５５５５５４４４４４Ｎ墨一２０一电力系统保护与控制［９］杜威，姜齐荣，陈蛟瑞．微电网电源的虚拟惯性频率—控制策略【ＪＪ．电力系统自动化，２０１１，３５（２３）：２６３１．——ＤＵＷｅｉ，ＪＩＡＮＧｅｉｒｏｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｏｒｕｉ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｅｒｔｉａｉｎａｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１１，３５（２３）：２６３１．［１Ｏ］时珊珊，鲁宗相，闵勇，等．微电网孤网运行时的频率—特性分析ｆＪ］．电力系统自动化，２０１１，３５（９）：３６４１．——ＳＨＩＳｈａｎｓｈａｎ，ＬＵＺｏｎｇｘｉａｎｇ，ＭＩＮＹｏｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｓｌａｎｄｅｄｍｉｃｒｏｇｒｉｄ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，—２０１１，３５（９）：３６４１．［１１］吕婷婷，段玉兵，龚宇雷，等．微电网故障暂态分析及抑制方法研究［Ｊ］．电力系统保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