交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法技术

一种交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法，将交直流混合微网分为交流区、交直潮流断面区和直流区；在交直流混合微网并网运行时依据直流区功率不平衡量的程度分为自主运行模式和交定直运行模式；在交直流混合微网离网运行时，选定多台双向AC/DC换流器中的一台为主双向AC/DC换流器，其余为从双向AC/DC换流器，依据双向AC/DC换流器接入的台数不同将运行模式分为直定交小功率运行模式和直定交大功率运行模式。通过对交直流混合微网的直流母线电压和交流母线频率分别进行二次调节和潮流平复，使交直流混合微网实现从交定直运行模式向直定交小功率运行模式平滑切换，使直定交大功率运行模式向自主运行模式平滑切换。本发明专利技术提高了系统的电能质量。

Multi-mode coordinated operation control method for AC / DC hybrid microgrid and smooth switching method

An AC-DC hybrid microgrid multi mode coordinated control method and switching method, the AC / DC hybrid microgrid is divided into communication area, AC DC and DC power flow zone in the region; AC-DC hybrid microgrid based on DC power grid operation area unbalance degree for the independent operation mode direct operation mode and pay; in AC / DC micro grid off grid, select multiple bidirectional AC/DC converter is one of the main bidirectional AC/DC converter, the rest from the bidirectional AC/DC converter, bidirectional AC/DC converter units according to the different access operation mode is divided into straight to the small power operation direct mode and fixed power operation mode of Jiaotong university. Based on the AC / DC hybrid microgrid DC voltage and AC bus frequency were two times adjustment and trend to calm down, make AC-DC hybrid microgrid from AC operation mode to be set straight straight to the small power operation mode of smooth handoff, make straight to the main operation mode of Jiaotong University power mode smooth switching. The invention improves the power quality of the system.

【技术实现步骤摘要】
交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法
本专利技术涉及一种交直流混合微网功率协调控制方法。特别是涉及一种交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法。
技术介绍
随着分布式电源种类的增加和数量的增长、直流负荷的普及，配电网结构的复杂多样，交流微网难以全面满足日益增长的供用电需求，为保证新能源及可再生能源的高效消纳利用和满足用户多元化电力需求，需积极开展交直流混合微网研究。交直流混合微网可有效整合交流微网和直流微网各自优势，构成交直流互补式供能系统。交直流混合微网中接入的高密度分布式能源具有强随机性，且大电网与交流区、交流区与直流区、直流区与储能系统区域间能量双向流动，势必造成微网潮流变化多样，对交直流混合微网稳定运行提出更高要求。进一步研究并网运行与离网运行模式切换过程中，交直潮流断面存在功率不能瞬间释放问题，对系统造成暂态电压和电流冲击，因此研究适合的交直流混合微网多模式稳定运行和并网、离网平滑切换具有意义重大。现有文献在这方面研究并不完善，文献张璐、唐巍发表于2016年11月20日《中国电机工程学报》第36卷第22期上的《基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制》一文中从优化运行层面将配电网运行分为正常和风险两种状态，利用数学模型和优化算法实现电网的经济安全运行，并未从系统层面分析电压波动和功率平衡问题。文献李鹏、于晓蒙、赵波发表于2016年1月5日《中国电机工程学报》第36卷第1期上的《基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H∞鲁棒控制》一文中针对断面两侧的电压提出基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制，提高了交直流混合微电网抗击交流扰动和直流扰动的性能，研究侧重交直流断面的双向AC/DC换流器控制方法，并未考虑交直潮流断面功率双向流动。文献王盼宝、王卫发表于2015年9月5日《中国电机工程学报》第35卷第17期上的《直流微电网离网与并网运行统一控制策略》一文中设计基于直流母线电压信息的协调自治控制方案，通过非重要负载降功率运行稳定直流电压，且可根据预定控制方案在各模式间切换，实现了直流微网并、离网运行的统一控制，但文中仅说明多模式切换的逻辑实现过程，并未考虑在并、离网模式切换过程中的平滑过渡。因此，如何提供一种能够满足交直流混合微网多模式稳定运行及并网与离网平滑切换的控制方法是本领域技术人员目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种交直流混合微网根据实际运行情况调整功率流动的多模式运行协调控制方法及平滑切换方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种交直流混合微网多模式运行协调控制方法，是应用于多台双向AC/DC换流器和储能双向DC/DC换流器的多模式运行协调控制及平滑切换的方法，所述的方法包括：交直流混合微网分为交流区、交直潮流断面区和直流区；在交直流混合微网并网运行时依据直流区功率不平衡量的程度分为自主运行模式和交定直运行模式；在交直流混合微网离网运行时，选定多台双向AC/DC换流器中的一台为主双向AC/DC换流器，其余的为从双向AC/DC换流器，依据双向AC/DC换流器接入的台数不同将运行模式分为直定交小功率运行模式和直定交大功率运行模式。在自主运行模式时，交直流混合微网的直流区功率不平衡量小于储能的充放电功率限定值储能双向DC/DC换流器采用定直流母线电压-限功率的控制方式维持直流母线电压恒定，多台双向AC/DC换流器处于待机状态；在交定直运行模式时，交直流混合微网直流区功率不平衡量大于等于储能的充放电功率限定值储能以充放电功率限定值恒功率运行，多台双向AC/DC换流器采用直流电压偏差下垂控制来恒定交直流混合微网直流母线电压。所述的自主运行模式和交定直运行模式根据设置的充放电功率限定值和直流母线电压偏差阈值自由切换运行模式；具体是，在储能达到充放电功率限定值时，出现直流母线电压偏差，当达到预设的电压偏差阈值后，使多台双向AC/DC换流器启动运行，来稳定直流母线电压；当直流区功率不平衡量减小至充放电功率限定值内，且直流母线电压偏差减小至电压偏差阈值内，则储能从恒功率运行自动回复到定直流母线电压-限功率控制运行，多台双向AC/DC换流器退出，处于待机状态。在直定交小功率运行模式时，交流区功率不平衡量小于主双向AC/DC换流器容量只有主双向AC/DC换流器采用定交流母线频率-电压控制，其余从双向AC/DC换流器处于待机状态；在直定交大功率运行模式时，交流区功率不平衡量超过主双向AC/DC换流器容量主双向AC/DC换流器恒功率运行，多台从双向AC/DC换流器采用频率偏差下垂控制。所述的直定交小功率运行模式和直定交大功率运行模式，根据主双向AC/DC换流器容量和交流母线频率偏差阈值自由切换运行模式，具体是：在主双向AC/DC换流器传输功率超过容量时，交流母线频率出现偏差，所述的偏差达到频率偏差阈值后，多台从双向AC/DC换流器启动运行，来平衡交流区功率并维持电压和频率恒定；当工况变化使得交流区频率偏差小于偏差阈值时，多台从双向AC/DC换流器退出处于待机状态，主双向AC/DC换流器从恒功率运行自动回复到定交流母线频率-电压控制运行。一种基于交直流混合微网多模式运行协调控制方法的平滑切换方法，是通过对交直流混合微网的直流母线电压和交流母线频率分别依次进行二次调节和潮流平复，使交直流混合微网实现从交定直运行模式向直定交小功率运行模式平滑切换，使直定交大功率运行模式向自主运行模式平滑切换。所述的二次调节是在交定直运行模式运行时，交直流混合微网检测到离网信号后，通过多台双向AC/DC换流器的控制器在检同期对直流母线电压进行二次调压，调整至电压标准值，且储能取消充放电功率限定值在完成二次调节后，储能增大充放电功率保持直流区功率平衡，使多台双向AC/DC换流器上传输的功率减小至零，恢复到待机状态，此时静态开关分段，交直流混合微网平滑过渡到直定交小功率运行模式运行，储能采用定直流母线电压控制，多台双向AC/DC换流器控制交流母线频率和电压，并在多台双向AC/DC换流器的交流电流控制环节中补偿静态开关分段前流过的电流。所述的二次调节是在直定交大功率运行模式运行时，交直流混合微网检测到并网信号后，通过多台从双向AC/DC换流器的控制器在检同期对交流母线频率进行二次调频，调整至频率标准值，并闭合静态开关；在交直流混合微网并网后，大电网平衡交流区功率，使多台双向AC/DC换流器上传输的功率减小至零，恢复到待机状态，储能充放电功率减小且仅保持直流区功率平衡，重新设置充放电限定值后交直流混合微网完成直定交大功率运行模式向自主运行模式的平滑切换。本专利技术的交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法，能够根据交直流混合微网实际运行情况调整功率流动，在保证系统稳定电压和频率稳定的前提下，减小并网与离网模式切换过程中的暂态电压和电流冲击，提高了系统的电能质量。本专利技术设置直流母线电压偏差阈值和交流母线频率偏差阈值，等价于多台双向AC/DC换流器设置闭锁区间，避免在小扰动时潮流频繁变化，提高了双向换流器传输功率的效率，减小了交直潮流断面区的功率损耗。设置储能充放电功率限制，消除了微网大功率波动时储能充放电爬坡率不足问题，同时保证了储能维持较大荷电状态，有利于离网运行时充足的剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合微网多模式运行协调控制方法，其特征在于，是应用于多台双向AC/DC换流器和储能双向DC/DC换流器的多模式运行协调控制及平滑切换的方法，所述的方法包括：交直流混合微网分为交流区、交直潮流断面区和直流区；在交直流混合微网并网运行时依据直流区功率不平衡量的程度分为自主运行模式和交定直运行模式；在交直流混合微网离网运行时，选定多台双向AC/DC换流器中的一台为主双向AC/DC换流器，其余的为从双向AC/DC换流器，依据双向AC/DC换流器接入的台数不同将运行模式分为直定交小功率运行模式和直定交大功率运行模式。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微网多模式运行协调控制方法，其特征在于，是应用于多台双向AC/DC换流器和储能双向DC/DC换流器的多模式运行协调控制及平滑切换的方法，所述的方法包括：交直流混合微网分为交流区、交直潮流断面区和直流区；在交直流混合微网并网运行时依据直流区功率不平衡量的程度分为自主运行模式和交定直运行模式；在交直流混合微网离网运行时，选定多台双向AC/DC换流器中的一台为主双向AC/DC换流器，其余的为从双向AC/DC换流器，依据双向AC/DC换流器接入的台数不同将运行模式分为直定交小功率运行模式和直定交大功率运行模式。2.根据权利要求1所述的交直流混合微网多模式运行协调控制及平滑切换方法，其特征在于，在自主运行模式时，交直流混合微网的直流区功率不平衡量小于储能的充放电功率限定值储能双向DC/DC换流器采用定直流母线电压-限功率的控制方式维持直流母线电压恒定，多台双向AC/DC换流器处于待机状态；在交定直运行模式时，交直流混合微网直流区功率不平衡量大于等于储能的充放电功率限定值储能以充放电功率限定值恒功率运行，多台双向AC/DC换流器采用直流电压偏差下垂控制来恒定交直流混合微网直流母线电压。3.根据权利要求2所述的交直流混合微网多模式运行协调控制及平滑切换方法，其特征在于，所述的自主运行模式和交定直运行模式根据设置的充放电功率限定值和直流母线电压偏差阈值自由切换运行模式；具体是，在储能达到充放电功率限定值时，出现直流母线电压偏差，当达到预设的电压偏差阈值后，使多台双向AC/DC换流器启动运行，来稳定直流母线电压；当直流区功率不平衡量减小至充放电功率限定值内，且直流母线电压偏差减小至电压偏差阈值内，则储能从恒功率运行自动回复到定直流母线电压-限功率控制运行，多台双向AC/DC换流器退出，处于待机状态。4.根据权利要求1所述的交直流混合微网多模式运行协调控制及平滑切换方法，其特征在于，在直定交小功率运行模式时，交流区功率不平衡量小于主双向AC/DC换流器容量只有主双向AC/DC换流器采用定交流母线频率-电压控制，其余从双向AC/DC换流器处于待机状态；在直定交大功率运行模式时，交流区功率不平衡量超过主双向AC/DC换流器容量主双向AC/DC换流器恒功率运行，多台从双向AC/DC换流器采用频率偏差下垂控制。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，周国华，陈安伟，郭天宇，李国杰，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：河北,13