基于電力電子變壓器的低壓微電網(wǎng)負荷靈敏度在線辨識

孫玉巍，馬敏，付超

（分布式儲能與微網(wǎng)河北省重點實驗室（華北電力大學(xué)），河北省 保定市 071003）

0 引言

近年來，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)隨機性增加，柔性負荷控制[1]作為有效的需求側(cè)管理技術(shù)，豐富了電網(wǎng)調(diào)度調(diào)節(jié)手段，得到越來越多的重視。其中，降壓節(jié)能(conservation voltage reduction, CVR)[2-3]技術(shù)基于負荷模型，通過調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓實現(xiàn)負荷柔性調(diào)節(jié)，具有較好的實用性。傳統(tǒng)變壓器缺乏控制靈活性，難以滿足智能電網(wǎng)的柔性負荷管理要求，基于電力電子變換技術(shù)的新型變壓器—電力電子變壓器(power electronic transformer, PET)，由于其高度靈活可控性在輸配電系統(tǒng)中得到了廣泛的關(guān)注，為實現(xiàn)負荷柔性控制提供了技術(shù)支撐。本文將基于負荷參數(shù)在線辨識的柔性負荷控制措施應(yīng)用在含有電力電子變壓器的低壓微電網(wǎng)中，參與電網(wǎng)調(diào)度，從而更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

降壓節(jié)能技術(shù)的節(jié)能效益即負荷功率減小的百分比與電網(wǎng)電壓降低的百分比之間的比值（CVR 因子）主要取決于系統(tǒng)負荷的組成成分，因而負荷模型建立的精確與否對計算CVR 的效益有重大影響。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，系統(tǒng)規(guī)模的逐步增大，使得傳統(tǒng)的負荷模型和“典型參數(shù)”難以匹配實際電網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)，負荷靈敏度在線辨識是解決以上問題的新方法，本文主要研究負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)的在線辨識。

文獻[4]針對主動配電網(wǎng)參與市場購電，提出利用CVR 實現(xiàn)主動配電網(wǎng)運行安全性和經(jīng)濟性的優(yōu)化運行模型；文獻[5]分析研究了基于智能變壓器的電壓/頻率過載協(xié)調(diào)控制，上述2 篇文獻均是在負荷參數(shù)為固定值的情況下進行分析研究，未考慮負荷的時變性，且隨著大量分布式電源(distributed generator, DG)的接入[6]，負荷成分愈加復(fù)雜，時變性也更加凸顯。文獻[7-8]分析了負荷模型參數(shù)的選取、簡化及適應(yīng)性等問題，在一定程度上緩解了負荷建?！暗湫蛥?shù)”選取粗糙的問題；文獻[9]研究了電力電子變壓器的負荷靈敏度在線辨識，且考慮了負荷的時變特性，但未對該方法的應(yīng)用做深入研究；文獻[10]在文獻[9]的基礎(chǔ)上研究了負荷靈敏度在線辨識方法的應(yīng)用，但其相關(guān)分析僅針對系統(tǒng)低壓側(cè)負荷的電壓特性進行了討論，未考慮負荷的頻率特性。

鑒于上述研究不足，本文對含有PET 的低壓微電網(wǎng)負荷靈敏度在線辨識方法及應(yīng)用進行深入研究，通過辨識模型實時獲得系統(tǒng)負荷電壓、頻率精確特性參數(shù)，再利用PET 電壓/頻率協(xié)調(diào)控制更好地實現(xiàn)電網(wǎng)柔性控制與管理。首先通過研究三級式AC/DC/AC 型PET 的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略，建立主網(wǎng)與微網(wǎng)通過PET 連接的系統(tǒng)模型；其次通過PET 控制低壓側(cè)微電網(wǎng)的電壓、頻率變化，實現(xiàn)負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)的在線辨識，以得到精確的負荷靜態(tài)模型，同時考慮不同DG 滲透率對負荷參數(shù)的影響。最后根據(jù)所得的負荷參數(shù)，準確判斷電網(wǎng)柔性可調(diào)節(jié)負荷容量，通過PET 參與電網(wǎng)調(diào)度，實現(xiàn)電網(wǎng)柔性負荷控制及響應(yīng)需求側(cè)管理。

1 PET 拓撲與控制

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，含有中間直流環(huán)節(jié)[11]的AC/DC/AC 型PET 是目前主要應(yīng)用的拓撲，它可以實現(xiàn)輸入/輸出側(cè)電壓/功率的靈活控制以及有功/無功的獨立解耦。本文應(yīng)用的AC/DC/AC 型三級PET[12-13]拓撲結(jié)構(gòu)如附錄圖A1 所示。

其中PET 輸入級采用三相電壓源型整流器(voltage source rectifier, VSR)；隔離級采用雙有源橋(dual active bridge, DAB)變換器；輸出級采用三相電壓源型逆變器(voltage source converter, VSC)。PET 通過對電力電子器件的控制可以實現(xiàn)高壓側(cè)與低壓側(cè)交流電壓與頻率的解耦，本文負荷參數(shù)辨識工作主要在PET 低壓側(cè)進行，采用比例積分控制器和引入d-q 軸電壓解耦補償項，得到附錄圖A2 所示的VSC 雙閉環(huán)控制圖實現(xiàn)系統(tǒng)交流電壓的控制，其中usdref、usqref、idref、iqref和usd、usq、isd、 isq分別為VSC 交流側(cè)參考電壓、電流和實際電壓、電流的d-q 軸分量；與附錄圖A3 的頻率控制圖共同實現(xiàn)系統(tǒng)的電壓/頻率協(xié)調(diào)控制，其中fref為系統(tǒng)參考頻率；Usabc為PET 低壓側(cè)VSC實際交流電壓。

圖1 PET 整體控制策略Fig.1 Overall control strategy of PET

AC/DC/AC 型PET 各級整體控制框圖如圖1所示。其中，Uabc_VSR、iabc_VSR為VSR 交流側(cè)電壓和電流；Udc_VSR、U*dc_VSR分別為VSR 直流側(cè)實際電壓和參考電壓；Udc_DAB、U*dc_DAB分別為DAB 副邊實際電壓和參考電壓；U*sabc、icabc分別為PET 低壓側(cè)VSC 交流參考電壓和實際電流。輸出級VSC 采用附錄圖A2 的雙閉環(huán)控制及附錄圖A3 的頻率控制，實現(xiàn)交流輸出電壓及頻率的穩(wěn)定，從而對負荷靜態(tài)電壓/頻率特征系數(shù)進行辨識，并最終實現(xiàn)柔性負荷控制；隔離級DAB 采用移相控制，穩(wěn)定輸出直流電壓；輸入級VSR 采用雙閉環(huán)d-q 解耦控制，控制三相正弦并網(wǎng)電流和功率因數(shù)，以及直流電壓的恒定。為了加快PET 動態(tài)過程中前一級對后一級的功率跟蹤，引入功率前饋控制通道。

1.1 由VSC 到DAB 的功率前饋

DAB 的移相比D 由2 部分組成：

式中：ΔD 由DAB 直流鏈電壓Udc_DAB經(jīng)PI 控制輸出得到；D*為前饋量，由功率守恒計算得到。

DAB 功率PDAB_out與移相比的傳遞函數(shù)定義為前饋支路傳遞系數(shù)A[14]，如式(2)所示：

式中：n 為DAB 原/副邊變比；D0為DAB 穩(wěn)態(tài)工作下移相比；fs為DAB 開關(guān)頻率；Lt為DAB 折合至一次側(cè)的等效漏感。已知系統(tǒng)低壓側(cè)VSC 功率為PVSC_ac，依據(jù)功率守恒：

則有：

1.2 由DAB 到VSR 的功率前饋

VSR 雙閉環(huán)控制中d 軸電流id由2 部分構(gòu)成：

式中：Δid由VSR 直流電壓Udc_VSR經(jīng)PI 控制輸出得到；id*為前饋量，由有功功率守恒計算得到。d-q 軸解耦后VSR 功率計算式為

式中：ud_VSR、id_VSR為d-q 解耦后的VSR 的d 軸電壓、電流。

已知DAB 功率為PDAB_out，依據(jù)功率守恒：

則有：

上述各式中變量符號與圖1 相對應(yīng)。

2 負荷靈敏度在線辨識

2.1 綜合負荷特征系數(shù)

負荷模型[15-16]可以分為靜態(tài)負荷模型和動態(tài)負荷模型，本文主要研究靜態(tài)負荷模型，以ZIP模型為例，描述負荷特性的冪函數(shù)模型如下：

式中：P、Q 分別為負荷有功功率和無功功率；U、f 分別為電網(wǎng)電壓和頻率；P0、Q0、U0、f0分別為系統(tǒng)運行有功功率、無功功率、電壓和頻率的初始穩(wěn)態(tài)值；Kup、Kuq、Kfp、Kfq分別為負荷有功功率、無功功率的電壓特征系數(shù)和頻率特征系數(shù)。

負荷功率對電壓、頻率特征系數(shù)的定義[15]如式(10)、(11)所示，是指當(dāng)負荷有功功率、無功功率和電壓、頻率均取百分值(或標幺值)時，功率對電壓及頻率的變化率。

式中：ΔU、Δf 分別為系統(tǒng)電壓、頻率擾動量；ΔP、ΔQ 分別為電壓、頻率擾動時負荷有功和無功功率的變化量。若使用式(9)所示的指數(shù)模型，其指數(shù)求解方程即為式(10)、(11)。

幾種常見的負荷特征系數(shù)如下文所述。

1）恒定阻抗型負荷。

感性負荷和容性負荷電壓、頻率特征系數(shù)分別為：

式中 φ為恒定阻抗負荷功率因數(shù)角。

2）恒定功率型負荷。

其電壓、頻率特征系數(shù)均為

對于接在同一母線上的綜合負荷，根據(jù)各組負荷組成成分的靜態(tài)電壓/頻率特征系數(shù)及其所占比例，可以求得總負荷的靜態(tài)特征系數(shù)為：

式中：ρpi、ρqi分別為第i 組負荷(i=1，2，…，n)有功功率Pi、無功功率Qi占總有功負荷P∑、總無功負荷Q∑的比例，即ρpi=Pi/P∑、ρqi=Qi/Q∑；Kupi， Kuqi， Kfpi， Kfqi分別為第i 組負荷有功、無功功率的電壓、頻率特征系數(shù)。

2.2 DG 對靜態(tài)特征系數(shù)的影響

假設(shè)無DG 出力時系統(tǒng)的負荷有功功率靜態(tài)電壓特征系數(shù)為KupL，電壓擾動后有功功率變化量為ΔPL，PL為總負荷功率，則有：

即

考慮DG 以功率因數(shù)1 投入運行(無功功率QG=0)，令DG 有功出力PG＜PL，即凈負荷功率P0仍由PET 從主網(wǎng)獲得，為

DG 作為獨立電源，其有功出力PG不受系統(tǒng)電壓變化的影響，靜態(tài)電壓特征系數(shù)KupG=0，即在電壓擾動時PET 低壓側(cè)功率變化ΔP=ΔPL，則DG 投入系統(tǒng)后負荷有功靜態(tài)電壓特征系數(shù)Kup為

將式(17)、(19)代入式(20)中，可得：

將上述各式中的電壓變量轉(zhuǎn)換為頻率變量，可知DG 對負荷頻率系數(shù)的影響與電壓相同。若同時考慮電壓及頻率特性，對應(yīng)柔性可調(diào)節(jié)負荷有功總?cè)萘繛?/p>

根據(jù)上述分析可知，當(dāng)DG 投入系統(tǒng)運行時，由于凈負荷P0的減小，Kup、Kfp會隨著PG的增加而增大。因ΔP=ΔPL，在一定的電壓、頻率變化范圍內(nèi)，DG 滲透率的大小不影響柔性可調(diào)節(jié)負荷容量ΔP 的大小；但如果不考慮DG 對負荷辨識系數(shù)的影響，即認為Kup等于KupL，代入式(22)可知，在計算負荷調(diào)節(jié)區(qū)間ΔP 時凈負荷的減小將導(dǎo)致該數(shù)值計算有誤(變小)，影響電網(wǎng)的功率需求側(cè)響應(yīng)。DG 出力對靜態(tài)特征系數(shù)及可調(diào)節(jié)負荷容量的影響將在3.2 節(jié)詳細闡述。

2.3 負荷靈敏度在線辨識

負荷靈敏度在線辨識是一種新的負荷建模方法，解決了傳統(tǒng)負荷建模的時變性、確定性等問題。本文根據(jù)式(10)—(11)的離散式(式(23))，搭建了用于實現(xiàn)負荷電壓/頻率系數(shù)辨識的模型，即通過控制PET 負荷側(cè)VSC 的電壓、頻率實現(xiàn)坡度變化，在變化期間取適當(dāng)時間間隔內(nèi)對應(yīng)的電壓、頻率及功率測量值代入式中，計算負荷電壓、頻率特征系數(shù)平均值。

其辨識流程圖如圖2 所示。

2.4 負荷靈敏度辨識方法的應(yīng)用

根據(jù)圖2 所示的靜態(tài)特征系數(shù)辨識流程圖可以實時獲得系統(tǒng)負荷模型參數(shù)，不僅解決了傳統(tǒng)負荷模型“典型參數(shù)”與實際電網(wǎng)的適應(yīng)性問題，還為電網(wǎng)的調(diào)度運行提供輔助服務(wù)。如降壓節(jié)能技術(shù)、柔性減載、PET 過載控制等，根據(jù)在線辨識方法，實時掌握功率對電壓及頻率的敏感度，準確判斷柔性負荷可調(diào)節(jié)區(qū)間，評估可卸除的負荷位置及大小，對于節(jié)約能源、避免停機和工業(yè)生產(chǎn)中斷等都具有至關(guān)重要的作用[17]。

圖2 靜態(tài)特征系數(shù)辨識流程圖Fig.2 Flow chart of static characteristic coefficient identification

本文以柔性減載為例，如在峰荷時期，系統(tǒng)調(diào)度員給出減載指令，根據(jù)實時辨識得到的負荷模型，利用PET 協(xié)調(diào)電壓及頻率變化，實現(xiàn)柔性負荷控制。附錄圖A4 為系統(tǒng)電壓/頻率協(xié)調(diào)控制策略圖[18]，本文以CVR 技術(shù)定義的標準電壓范圍作為系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)電壓區(qū)間(0.95 pu～1.05 pu)，保證降低電壓時，在不對用戶設(shè)備造成傷害的同時達到降低系統(tǒng)負荷需求與減少系統(tǒng)能量損耗的目的；系統(tǒng)頻率可調(diào)節(jié)區(qū)間為49.8～50.2 Hz。

將上述PET 電壓/頻率協(xié)調(diào)控制策略應(yīng)用在柔性減載中，得到圖3 所示的具體控制流程圖。其中ΔPL_order為系統(tǒng)功率調(diào)度需求；ΔPL_fmax、ΔPL_Umax分別為系統(tǒng)在頻率和電壓可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的最大柔性負荷調(diào)節(jié)量。根據(jù)系統(tǒng)減載要求及系統(tǒng)在線辨識得到的負荷特征系數(shù)，計算PET 輸出交流電壓及頻率的可調(diào)節(jié)量，并在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓及頻率，最終實現(xiàn)柔性減載。

由于頻率可調(diào)節(jié)范圍比電壓調(diào)節(jié)范圍小，且頻率控制對功率調(diào)節(jié)作用較弱，因此協(xié)調(diào)控制中先進行頻率調(diào)節(jié)，在頻率可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)無法實現(xiàn)系統(tǒng)功率變化要求時，再引入電壓調(diào)節(jié)，以此提高系統(tǒng)柔性負荷容量，并為主網(wǎng)提供一個柔性可調(diào)節(jié)的主動負荷，響應(yīng)微電網(wǎng)的需求側(cè)管理。

3 系統(tǒng)仿真驗證

利用Matlab/Simulink 軟件搭建基于PET 的電網(wǎng)仿真平臺，對文中提出的負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)辨識方法進行驗證；同時利用在線辨識所得的負荷模型，對PET 進行電壓/頻率協(xié)調(diào)控制，響應(yīng)系統(tǒng)功率調(diào)度需求。

圖3 柔性負荷控制整體流程圖Fig.3 Overall flow chart of flexible load control

3.1 負荷靜態(tài)特征系數(shù)辨識結(jié)果驗證

根據(jù)圖2 搭建負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)辨識模型，對不同負荷模型進行參數(shù)辨識，將辨識結(jié)果與理論計算值進行對比，驗證辨識方法的準確性。附錄表A1 為PET 參數(shù)(參數(shù)符號與圖1對應(yīng))，附錄表A2 為不同負荷模型參數(shù)。

對負荷頻率及電壓特征系數(shù)進行辨識，控制低壓側(cè)電網(wǎng)頻率fref和低壓側(cè)交流電壓U*sabc變化。首先令低壓側(cè)頻率fref在第1.5～1.7 s 間從50 Hz 呈線性減小0.2 Hz，然后持續(xù)0.6 s，在2.3～2.5 s 恢復(fù)至初始頻率值；之后令低壓側(cè)電壓U*sabc標幺值在第3～3.5 s 間從1 pu 線性跌落0.02 pu，持續(xù)1 s 后，在4.5～5 s 恢復(fù)至初始電壓值。負荷模型Ⅰ頻率、電壓擾動情況以及在以上變量擾動下的功率波形及特征系數(shù)辨識結(jié)果如圖4 所示。

圖4 頻率減小0.2 Hz、電壓跌落0.02 pu 時仿真波形(負荷模型Ⅰ)Fig.4 Simulation waveforms under frequency fall of 0.2 Hz and voltage sag of 0.02 pu (as for load model I)

圖4 (a)為PET 低壓側(cè)交流電壓和電網(wǎng)頻率的變化波形，其變化情況與指令一致；圖4(b)為低壓側(cè)負荷功率變化波形，可見在頻率、電壓跌落區(qū)間內(nèi)功率能夠較好地響應(yīng)頻率、電壓變化。利用式(23)對圖4(b)功率變化進行辨識，其參數(shù)辨識結(jié)果見表1 所示。

表1 靜態(tài)特征系數(shù)理論值與辨識值Table 1 Theoretical value and identified value of static characteristic coefficient

表1 還給出了在頻率減小0.2 Hz、電壓跌落0.02 pu 時，其他2 組負荷模型的靜態(tài)頻率、電壓特征系數(shù)辨識結(jié)果與理論結(jié)果的對比，其理論值可由附表A2 中不同負荷參數(shù)結(jié)合式(12)—(16)計算獲得。

由表1 中數(shù)據(jù)可知，仿真辨識得到的負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)與理論值接近相同，驗證了負荷靈敏度在線辨識方法的準確性。

3.2 DG 對負荷靜態(tài)特征系數(shù)的影響

根據(jù)式(21)可知，不同滲透率的DG 出力會影響負荷靜態(tài)特征系數(shù)，且對電壓及頻率的影響效果相同。圖5 給出了負荷模型Ⅰ在頻率減小0.2 Hz以及電壓跌落0.02 pu 時DG 對負荷參數(shù)辨識結(jié)果的影響。

由圖5(a)可知，負荷靜態(tài)電壓/頻率特征系數(shù)會隨著DG 滲透率的增加而增大，且滲透率越高，變化幅度越大；參數(shù)仿真辨識值與理論計算值偏差小于10%，在滲透率大于60%時偏差較大，最大偏差為20%，數(shù)值總體較為接近。由此可知，本文負荷靈敏度在線辨識方法對于含DG 的電網(wǎng)同樣適用。

圖5 DG 對柔性負荷容量及靜態(tài)特征系數(shù)的影響Fig.5 Influences of DG on flexible load capacity and static characteristic coefficients

圖5 (b)給出了負荷模型Ⅰ分別在考慮與不考慮DG 出力時對負荷參數(shù)的影響，即隨著DG 滲透率的增加，在允許頻率及電壓變化范圍內(nèi)(49.8～50.2 Hz，1.05 pu～0.95 pu)對應(yīng)柔性可調(diào)節(jié)負荷總?cè)萘喀∑的變化情況。經(jīng)參數(shù)辨識可知，負荷模型Ⅰ對應(yīng)柔性可調(diào)節(jié)負荷總?cè)萘繛?.025 pu(由附錄表A2、表1 中負荷模型Ⅰ對應(yīng)參數(shù)結(jié)合式(22)計算可得)。從圖5(b)中可以看出，利用在線辨識方法(即考慮DG 影響)，得到的不同滲透率下柔性負荷容量接近為常數(shù)0.025 pu，符合理論分析結(jié)果；如果不考慮DG 對負荷參數(shù)的影響，即認為電壓、頻率系數(shù)不變，由于系統(tǒng)凈負荷的減小，將導(dǎo)致計算所得的可調(diào)節(jié)負荷容量隨滲透率的增加而降低，影響系統(tǒng)調(diào)度員的判斷。綜上分析可知，DG 對負荷靜態(tài)特征系數(shù)存在影響，且在線辨識方法適用于含分布式電源的微電網(wǎng)(即考慮了DG 的影響)，表明了負荷參數(shù)在線辨識的必要性。

圖5(c)給出了負荷模型Ⅰ在光伏滲透率為18%的情況下考慮DG 影響時的負荷有功功率變化，與圖4(b)有功功率波形對比可以看出：由于DG 出力，流入負荷側(cè)的有功功率減小，即凈負荷減小，減小值對應(yīng)DG 出力值；圖5(d)給出了負荷模型Ⅰ在光伏滲透率為18%時，考慮DG 和不考慮DG 2 種情況下有功功率靜態(tài)特征系數(shù)的對比，可以看出，負荷有功功率靜態(tài)特征系數(shù)會隨著DG 出力相應(yīng)增大。

3.3 負荷靈敏度在線辨識應(yīng)用

本節(jié)利用在線辨識所得的負荷模型，參與含有PET 的系統(tǒng)調(diào)度。以柔性減載控制為例，當(dāng)系統(tǒng)接收到微網(wǎng)側(cè)的功率調(diào)度指令(?0.05 pu)時，給PET 低壓側(cè)VSC 分別施加一個交流電壓小擾動(?0.02 pu)和一個短時頻率小擾動(?0.2 Hz)，以實時辨識系統(tǒng)負荷靜態(tài)電壓、頻率特征系數(shù)。由于是短時小波動，對電網(wǎng)穩(wěn)定性不會造成影響；再將辨識得到的負荷參數(shù)和功率變化需求代入式(10)—(11)計算實際電壓、頻率調(diào)節(jié)量進行電壓/頻率協(xié)調(diào)控制，最終實現(xiàn)柔性減載。

對于本文搭建的系統(tǒng)仿真模型，額定功率為100 kW，負荷功率標幺值為0.625 pu，在線辨識得到的有功功率靜態(tài)電壓特征系數(shù)為1.95，頻率特征系數(shù)為?0.25。系統(tǒng)低壓側(cè)初始穩(wěn)態(tài)電壓標幺值為1，頻率為50 Hz，則在最大頻率調(diào)節(jié)范圍(±0.2 Hz)和電壓調(diào)節(jié)范圍(±0.05 pu)內(nèi)，對應(yīng)可調(diào)節(jié)負荷區(qū)間占總負荷的6.2%，相比較僅考慮電壓調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)6.1%的調(diào)節(jié)區(qū)間增大了0.1%的可調(diào)節(jié)容量。當(dāng)有功功率調(diào)度需求為?0.05 pu 時，系統(tǒng)低壓側(cè)交流電壓、頻率波形及負荷有功功率跟蹤情況如圖6 所示。

系統(tǒng)功率調(diào)度要求在6～8 s 區(qū)間負荷有功減載0.05 pu。圖6(a)、(b)分別為系統(tǒng)頻率、交流側(cè)電壓變化波形，在1～5s 為提前設(shè)定的頻率、電壓擾動響應(yīng)，用以進行負荷系數(shù)在線辨識，在6～8 s區(qū)間是根據(jù)辨識結(jié)果及功率指令計算得到的實際頻率、電壓變化響應(yīng)，由圖可知頻率會增大0.2 Hz、電壓會降低0.04 pu；圖6(c)為根據(jù)設(shè)定的小擾動辨識得到的負荷電壓及頻率特征系數(shù)值Kup、Kfp；圖6(d)為根據(jù)負荷辨識系數(shù)及功率調(diào)度指令響應(yīng)的系統(tǒng)負荷有功功率波形，可以看出6～8 s 在電壓及頻率的共同調(diào)節(jié)下，負荷功率最終降低了0.05 pu，滿足系統(tǒng)調(diào)度需求，實現(xiàn)了利用負荷靈敏度在線辨識為主網(wǎng)提供一個柔性可調(diào)節(jié)主動負荷的作用。

圖6 柔性負荷控制仿真波形Fig.6 Simulation waveforms of flexible load control

4 結(jié)論

1）本文利用PET 注入電壓和頻率擾動實現(xiàn)負荷特性參數(shù)在線辨識，在得到精確負荷模型的基礎(chǔ)上，通過PET 電壓及頻率的協(xié)調(diào)控制，增大了系統(tǒng)柔性負荷的可調(diào)節(jié)容量。

2）分布式電源的接入會影響負荷參數(shù)辨識結(jié)果，若忽略該影響將使得柔性負荷的可調(diào)節(jié)容量變小。仿真算例表明，本文的負荷參數(shù)在線辨識方法對于含分布式電源的微網(wǎng)同樣適用，同時也說明了負荷在線辨識的必要性。

3）在準確判斷柔性可調(diào)節(jié)區(qū)間的基礎(chǔ)上，PET 通過所提出的電壓/頻率協(xié)調(diào)控制策略，能夠在兼顧供電電能質(zhì)量的前提下實現(xiàn)負荷柔性控制，以滿足系統(tǒng)優(yōu)化運行的需求。

本文僅考慮了PET 獨立控制微電網(wǎng)電壓和頻率的情形，鑒于下垂控制也是微網(wǎng)中常用的協(xié)調(diào)控制策略之一，后續(xù)研究將進一步考慮下垂控制對負荷在線辨識方法的影響，以提升負荷靈敏度在線辨識方法的適用性。

附錄A

附圖A1 AC/DC/AC 型PET 拓撲結(jié)構(gòu)Fig.A1 Topology of AC/DC/AC type PET

附圖A2 VSC 雙閉環(huán)控制Fig.A2 Double loop control of VSC

附圖A3 系統(tǒng)頻率控制Fig.A3 Frequency control of system

附表 A1 PET 參數(shù)Table A1 Parameters of PET

附圖A4 電壓/頻率協(xié)調(diào)控制策略圖Fig.A4 Strategy diagram of voltage and frequency coordination control

附表 A2 負荷模型參數(shù)Table A2 Load model parameters

（本刊附錄請見網(wǎng)絡(luò)版，印刷版略）