直流配电网系统电压柔性控制方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
直流配电网系统电压柔性控制方法
本专利技术属于电力电子领域，特别涉及一种直流配电网系统电压柔性控制方法。
技术介绍
直流电网电压与功率平衡的关系将决定直流配电网稳定运行，因此电压稳定是反映直流配电网稳定性的重要指标。目前对于直流配电网的电压控制策略尚无成熟方案，主要借鉴柔性直流输电及直流微网的电压控制策略，其中包括：基于高带宽通信的主从控制策略，即选择某一换流站作平衡母线节点，其余换流站定功率控制，此策略实现简单，但存在过于依赖站间通讯、可靠性不高的问题；自适应下垂控制策略，即利用给定直流电压与换流站功率的斜率关系进行多端直流系统的电压控制，此策略无需通信，但存在稳定运行偏差、下垂系数的整定较为复杂、因选取不恰当的系数可能导致引起系统潮流混乱甚至失稳的问题。另外，英文文献《MultilevelEnergyManagementSystemforHybridizationofEnergyStoragesinDCMicrogrids》提出一种分层式直流微网电压控制策略，在一次有差下垂控制的基础上，引入二次电压调整从而实现电压质量的提升，但由于直流配电网母线节点数量多，潮流复杂，此方法存在在分布式控制的前提下难以实现的问题。此外，由于电力电子器件的广泛使用，将与直流配电网相连的外源交流电网视为无穷大电源的方法已不再合适，因为配网端口变流器在考虑稳定电压的同时，需要适当考虑缓解其对交流电网的频率影响。为减小分布式电源功率波动特性的影响，储能装置目前已获得广泛应用，而且直流配电网中的独立储能单元多为分布式布局，其中包括：一种为独立配置的独立储能单元，通过双向DC/DC...
【技术保护点】
一种直流配电网系统电压柔性控制方法，所述直流配电网系统包括用电单元、直流配电网、交流变压器、变电站；所述用电单元包括独立储能单元、直流微网、直流负荷、交流微网、交流负荷；所述直流微网包括直流微网内储能单元，交流微网包括交流微网内储能单元；所述独立储能单元或直流微网内储能单元或交流微网内储能单元为分布式储能单元；所述交流变压器包括第一交流变压器、第二交流变压器；所述变电站包括第一变电站、第二变电站；所述直流配电网包括AC/DC电压源型变流器、DC/DC换流器、直流输电线路、母线；所述母线包括第一母线、第二母线、第三母线、第四母线、第五母线、第六母线；所述AC/DC电压源型变流器包括第一AC/DC电压源型变流器、第二AC/DC电压源型变流器、第三AC/DC电压源型变流器、第四AC/DC电压源型变流器、第五AC/DC电压源型变流器；所述AC/DC电压源型变流器或DC/DC换流器为接口变流器；所述第一AC/DC电压源型变流器、第二AC/DC电压源型变流器、第三AC/DC电压源型变流器、第四AC/DC电压源型变流器、第五AC/DC电压源型变流器都包括交直流接口与电压外环PI控制器；所述DC/DC...
【技术特征摘要】
2016.12.07 CN 20161112066471.一种直流配电网系统电压柔性控制方法，所述直流配电网系统包括用电单元、直流配电网、交流变压器、变电站；所述用电单元包括独立储能单元、直流微网、直流负荷、交流微网、交流负荷；所述直流微网包括直流微网内储能单元，交流微网包括交流微网内储能单元；所述独立储能单元或直流微网内储能单元或交流微网内储能单元为分布式储能单元；所述交流变压器包括第一交流变压器、第二交流变压器；所述变电站包括第一变电站、第二变电站；所述直流配电网包括AC/DC电压源型变流器、DC/DC换流器、直流输电线路、母线；所述母线包括第一母线、第二母线、第三母线、第四母线、第五母线、第六母线；所述AC/DC电压源型变流器包括第一AC/DC电压源型变流器、第二AC/DC电压源型变流器、第三AC/DC电压源型变流器、第四AC/DC电压源型变流器、第五AC/DC电压源型变流器；所述AC/DC电压源型变流器或DC/DC换流器为接口变流器；所述第一AC/DC电压源型变流器、第二AC/DC电压源型变流器、第三AC/DC电压源型变流器、第四AC/DC电压源型变流器、第五AC/DC电压源型变流器都包括交直流接口与电压外环PI控制器；所述DC/DC换流器包括第一DC/DC换流器、第二DC/DC换流器；所述第一DC/DC换流器与第二DC/DC换流器都包括双向直流接口；所述直流输电线路的一端通过第一母线与第一AC/DC电压源型变流器的一端连接从而形成的连接点为第一母线节点，直流输电线路另一端通过第二母线与第二AC/DC电压源型变流器的一端连接从而形成的连接点为第二母线节点；所述直流输电线路分别与第三AC/DC换流器的一端、第四AC/DC换流器的一端、第一DC/DC换流器的一端、第二DC/DC换流器的一端连接从而形成多个不同位置的连接点；所述第三AC/DC电压源型变流器的另一端通过第三母线与交流微网连接从而形成的连接点为第三母线节点，第四AC/DC电压源型变流器的另一端通过第四母线与交流负荷连接从而形成的连接点为第四母线节点，第一DC/DC换流器的另一端通过第五母线与直流微网连接从而形成的连接点为第五母线节点，第二DC/DC换流器的另一端通过第六母线与直流负荷连接从而形成的连接点为第六母线节点；所述第一AC/DC电压源型变流器的另一端与第一交流变压器的一端相连，第二AC/DC电压源型变流器的另一端与第二交流变压器的一端相连；所述第一交流变压器的另一端、第二交流变压器的另一端分别通过与其对应的第一变电站、第二变电站接入交流大电网；所述第五AC/DC电压源型变流器的一端连接第一母线的第一母线节点，第五AC/DC电压源型变流器的另一端连接独立储能单元；所述第一至第六母线节点为母线节点，其特征在于：所述直流配电网系统电压柔性控制方法包括以下步骤：步骤1：采集每个所述母线节点运行的电气量信息，确定所述接口变流器的运行模式，建立所述直流配电网系统的初始平衡状态；步骤2：判断所述直流微网或所述交流微网的净功率状态与运行模式，按实际运行要求来制定所述母线节点的电压控制目标；步骤3：对所述交直流接口的虚拟惯性建立方程进行分析，根据不同的功率运行状态，设计所述交流微网内储能单元的出力补偿对象、AC/DC电压源型变流器的虚拟惯性系数、AC/DC电压源型变流器的虚拟电容系数、第五AC/DC电压源型变流器的电压外环PI控制器的比例参数、第五AC/DC电压源型变流器的电压外环PI控制器的积分参数；步骤4：对所述第一DC/DC换流器的双向直流接口的下垂特性进行分析，根据所述双向直流接口的级联下垂特性设计所述直流微网内储能单元的出力补偿对象及控制参数。2.根据权利要求1所述的一种直流配电网系统电压柔性控制方法，其特征在于：所述步骤1中，电气量信息包括母线节点的电压矢量、母线节点的电流矢量、第一至第六母线节点的功率大小及方向、接口变流器的额定运行参数，用于确定直流配电网系统的初始运行状态以及获得初始运行状态下稳定运行时直流配电网系统的功率潮流；所述接口变流器的运行模式包括：定电压运行模式、定功率运行模式及电压下垂运行模式；所述定电压运行模式是接口变流器的直流侧电压运行于给定值，接口变流器输入直流配电网的功率依据接口变流器直流侧的电压变化量确定的运行模式；所述定功率运行模式是接口变流器输入功率为给定值的直流电压变化不影响功率输入量的运行模式；所述电压下垂模式是接口变流器输入功率与直流配电网的直流电压呈线性关系的运行模式；所述初始平衡状态为给定用电单元的负荷及发电功率的情况下直流配电网系统稳定运行的潮流状态；所述接口变流器确定运行模式的工作流程为：让一个额定容量最大的接口变流器采用定电压运行模式，其余的接口变流器则采用定功率运行模式或电压下垂运行模式。3.根据权利要求1所述的一种直流配电网系统电压柔性控制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述净功率为所述交流微网或直流微网的内部用电总量减去发电总量所得的差值；所述实际运行要求为电力运营商给出的电压及频率的允许波动范围；所述母线节点的电压控制目标包括对母线节点处电压量的控制和对母线节点挂接用电单元的电压/频率控制。4.根据权利要求1所述的一种直流配电网系统电压柔性控制方法，其特征在于：所述步骤3中，建立所述交直流接口的虚拟惯性方程如下：所述交直流接...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，贺悝，曹一家，王炜宇，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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