[發明專利]一種直流配電網的電壓協調控制方法

有效

• 申請號: 201610101374.1
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105552949B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 康小寧;馬秀達;張超;蔣帥;屈小云;王豪
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38;H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開了一種直流配電網的電壓協調控制方法——通過主換流站、從換流站及蓄電池對端口電壓和功率進行實時監控，從而實現對直流配電網電壓的有效控制，保證系統功率平衡。本發明正常運行時，風機和光伏電池均運行于最大功率跟蹤模式，以保證新能源最大功率輸出；各電力電子器件的控制切換條件由本地信息量決定，不依賴通訊，實現了各電力電子器件的分散自律控制。在暫態運行模式下，控制直流電壓的節點在主換流站與從換流站間相互切換時，蓄電池快速充放電以保證控制策略的無縫切換?？刂撇呗钥紤]到了直流電壓偏移量、并網器件容量和蓄電池SOC等約束條件，保證了系統運行的高可靠性。

【技術領域】

本發明屬于直流配電網控制領域，具體涉及一種直流配電網的電壓協調控制方法。

【背景技術】

隨著社會進步和經濟發展，電力負荷增長迅速，分布式能源日益受到重視，用戶的用電方式也發生較大變化，直流負載增長迅速。伴隨供電模式和用電模式的變化，交流配電網在分布式電源接入、負荷多樣化、潮流均衡協調、電能質量提高等諸多領域面臨巨大挑戰。直流配電網在減少換流器數量和換流次數、保證供電質量、提高輸送容量、方便新能源接入等方面均顯現出巨大的經濟技術優勢。

直流配電網一般由并網換流器、風-光-儲分布式電源、交直流負荷等元素組成，是一個多源多節點系統。在直流配電網中，直流電壓是反映系統平穩性的重要指標，直流電壓穩定，就可以確保網絡的功率平衡，維持系統運行平穩。直流配電網中電壓協調控制策略的研究難點在于：1)分布式能源的功率擾動會引起直流電壓的波動；2)因大容量換流器的投退或電網側系統故障引起的劇烈功率波動可能會引起直流電壓崩潰。

直流配電網的協調控制策略可參考多端柔性直流輸電系統的控制策略。主從控制策略實現簡單，原理清晰，但對換流站的通信要求較高，一旦通信失敗，整個網絡將面臨崩潰的危險；電壓下降控制策略可使多個換流站共同協調系統有功平衡以控制直流電壓，不依賴通信，但是該控制策略難以實現潮流的自由控制，且當負荷較低時，多臺定電壓控制換流器的電壓差值將在網絡中引起環流，不利于系統平穩運行；直流電壓偏差控制策略中，從換流站通過檢測直流電壓變化而動作，該方法能實現定有功控制模式與定直流電壓控制模式之間的自動轉換，但在控制模式轉換的過程中，直流電壓變化較大，會對系統產生較大的暫態沖擊。同時，相關文獻對直流微網的電壓控制策略進行了研究，發表于《中國電機工程學報》的《風電直流微網的電壓分層協調控制》一文提出了直流微網中的電壓分層控制策略，各電力電子器件通過檢測直流電壓變化來協調各變流器的工作方式，該控制策略對直流微網可以實現有效控制，但直流配電網中一般有多個換流站與交流主網互聯，因此該控制策略不適用于直流配電網。

在已受理和公開的發明專利中，《一種適用于柔性直流配電網的電壓控制方法》利用主站與從站的配合實現電壓穩定：穩態運行時，主站控制直流電壓，從站控制有功；暫態運行時，從換流站通過電壓環控制實現直流電壓穩定。該方法未考慮系統中并網換流器與分布式電源以及交直流負荷的配合，尚需完善。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種直流配電網的電壓協調控制方法，能夠對直流配電網電壓的有效控制，保證系統功率平衡。

為了達到上述目的，本發明包括以下步驟：

步驟一，通過潮流計算給出從換流站的有功參考值，從而保證各節點直流電壓以及主換流站輸入功率不越限；

步驟二，主換流站實時檢測輸入功率，蓄電池和從換流站并網換流器均實時檢測直流端口處電壓；

步驟三，若直流端口處的直流電壓波動范圍為0.97pu～1.03pu，主換流站控制直流電壓，輸入功率不越限；從換流站有功恒定，風機和光伏電池均以最大功率跟蹤MPPT模式運行，蓄電池處于待機狀態；

步驟四，若直流電壓波動范圍為0.95pu～0.97pu或1.03pu～1.05pu，主換流站輸入功率達到額定值，進入限流模式，以恒功率運行；從換流站進入下降控制，改變功率輸出；