多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法，包括：多个交流微网和一个直流微网，在多个交流微网的馈线间设置电力电子变换器，通过所述电力电子变换器将多个交流微网接入同一直流微网中。针对不同交流微网的多条馈线，利用电力电子变换器，接入同一直流微网中，实现多馈入型交直流微网的柔性互联。由于电力电子装置的可控性，可实现多交流微网之间，以及交直流微网之间的潮流交互。本发明专利技术中分布式电源与负荷可接入直流微网，节省变换器成本；交直流微网之间的互备互供，提高供电可靠性；利用直流微网可实现远端交流微网之间的灵活潮流控制，优化系统运行。

Multi infeed AC / DC micro network flexible interconnection system and its Internet control method

The invention provides a multi infeed AC DC microgrid flexible interconnection system and micro network control method, which comprises: a plurality of AC microgrid and a DC microgrid, set the power electronic converter in feeder multi AC micro grid, through the power electronic converter multiple AC micro network access the same DC micro grid. Aiming at different feeder lines of different microgrids, the power electronic converters are connected to the same DC microgrid to realize flexible interconnection of multi infeed AC / DC microgrids. Due to the controllability of the power electronic devices, the power flow interaction between the multi communication micronetworks and the AC and DC micronetworks can be realized. The distributed power supply and load can be connected to the DC microgrid, which saves the cost of converter, improves the reliability of power supply by mutual provision between AC and DC microgrids, and realizes the flexible power flow control between remote AC microgrids by using DC microgrid, and optimizes the operation of the system.

【技术实现步骤摘要】
多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法
本专利技术涉及电力系统中微网技术、直流技术以及电力电子
，具体地，涉及一种多馈入型交直流微网柔性互联系统，以及该系统中采用柔性直流的多微网间调控方法。
技术介绍
在多个交流微网中，相邻微网馈线末端往往通过联络开关实现互联，传统的联络开关具有如下功能：1、若一个微网系统出现故障，通过联络开关把故障系统的负荷转移到另一个负荷，提高供电可靠性；2、通过多个联络开关的协调配合，实现网络重构，优化系统运行。实际上，考虑到电磁环网，短路电流等因素，联络开关在正常工况下需处于开断状态，即多个交流微网间为闭环结构，开环运行。而随着新能源大量接入交流微网，以及用户对高电能质量的需求，传统的联络开关在控制能力、响应速度等方面已无法满足要求，需要进行多交流微网柔性互联实现馈线之间潮流的灵活交互。经检索，JeffreyM.Bloemink等发表的文章“Increasingdistributedgenerationpenetrationusingsoftnormally-openpoints”(IEEEPowerandEnergySocietyGeneralMeeting，2010)，提出了采用SNOP(软常开开关)替代传统配电网馈线中的联络开关，实现配电网馈线末端柔性互联的方案。然而，该方案实现的前提是多个交流微网馈线间距离较近，对于远端多个交流微网之间的互联，具体方案设计与控制方法并未涉及。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多馈入型交直流微网柔性互联系统及其微网间调控方法，通过直流微网实现多交流微网环网运行，以灵活控制各微网间的潮流，优化微网的协调控制与整体运行。该专利技术适用于在低压侧的多个交流微网场合，对多交流微网采用直流微网实现柔性互联。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术的第一目的，提供一种多馈入型交直流微网柔性互联系统，包括：多个交流微网和一个直流微网，在多个交流微网的馈线间设置电力电子变换器，通过所述电力电子变换器将多个交流微网接入同一直流微网中。优选地，所述直流微网由多个共直流母线的多个背靠背VSC(电压源型)变换器构成，VSC变换器作为直流微网和交流微网间的接口装置，所述VSC变换器作为所述直流微网和所述交流微网间的接口装置，所述直流微网通过DC/DC变换器连接分布式电源(如光伏装置)、储能装置、直流负荷中一种或多种。优选地，所述交流微网与直流微网之间连接的电力电子变换器，根据各端口变换器功能需求的不同，端口节点端口分为平衡节点端口，有源节点端口以及无源节点端口，其中：-平衡节点端口，该节点端口变换器的功能为实现直流微网的有功功率平衡，以提供或消纳其他端口变换器有功功率交互所需的功率差；-有源节点端口，该节点端口变换器的功能为实现直流微网与交流微网之间的有功、无功功率控制；-无源节点端口，该节点端口变换器所连接的交流母线为无源网络，如该侧故障被切除，此时节点变换器的功能是为相对应的交流无源网络提供交流电源实现电压支撑。优选地，所述直流微网设有可扩展储能端口，所述储能端口连接储能装置，应用储能平滑DG功率波动，削峰填谷的功能，实现多微网间与储能间的能量交互，实现负荷平移。优选地，所述直流微网设有分布式电源接口，可以接入分布式电源。根据本专利技术第二目的，提供一种上述系统中采用柔性直流的多微网间调控方法，包括：在多交流微网的馈线间，利用电力电子变换器将其接入同一直流微网中，实现交流微网间的灵活潮流控制；直流微网采用三级控制方案：系统级控制，根据系统需求确定直流微网所需调控的潮流；变流器级控制，根据系统级控制下发的指令确定各交直流微网接口变换器的调制波；开关级控制，根据变流器级控制所输出的调制波确定开关的具体动作。优选地，所述方法进一步包括以下一种或多种控制策略：(1)单个平衡端口，其他为有源、无源端口的主从控制策略：单个平衡端口采取直流母线电压-无功功率控制即Vdc-Q控制，有源端口采取有功功率-无功功率控制即P-Q控制，无源端口采取交流电压-频率控制即V-f控制；(2)部分端口通过高速实时通信紧密联系，统一控制，形成虚拟平衡端口，其他为有源、无源端口的主从控制策略；各端口变流器控制与(1)相同；(3)部分端口通过采用下垂控制，形成多个独立的平衡端口，其他为有源、无源端口的多平衡端口控制策略；多个平衡端口采取下垂控制即Droop控制，而有源、无源端口变流器的控制与(1)相同。优选地，所述直流微网设有可扩展储能端，在直流微网中可扩展储能端口应用储能削峰填谷的功能，实现多交流微网间与储能间的能量交互，实现负荷平移。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、通过直流微网实现多交流微网环网运行，交直流微网接口变换器(即电力电子变换器)可以限制短路电流，同时不存在电磁环网问题。2、提高新能源本地消纳能力。若其中一个交流微网系统上新能源可通过直流微网给其他交流微网上的负荷及直流微网上的负荷供电，尤其该微网上的新能源发电功率PDG高于负荷功率PLoad，则剩余功率PDG-PLoad可由其他交流微网负荷及直流微网负荷消纳，防止新能源倒送到上级配电网，从而提高新能源的本地消纳能力。3、改善交流微网馈线间的负荷平衡度，优化系统运行。通过直流微网实现各交流微网间的潮流控制，尤其是负荷在时间断面上互补的馈线，可平衡各馈线负荷。4、改善电能质量。各交直流微网接口变换器可通过输出无功、负序电流补偿及谐波补偿等方式，解决交流微网馈线上存在的电压质量、三相不平衡与谐波等问题，改善电能质量。尤其对于低压交流微网馈线末端常见的电压质量问题，可通过端口变换器输出无功实现补偿。5、提高供电可靠性。当其中一个交流微网系统故障时，该端口的交直流微网变换器可快速响应，切换到离网运行模式，对故障微网系统上的馈线负荷进行供电，提高了供电可靠性。6、储能装置接入直流微网储能端口。通过储能装置的充放电控制可实现对微网负荷的削峰填谷，配合直流微网的灵活潮流控制实现空间与时间相统一的潮流优化调度。7、利用直流微网接入分布式电源。分布式电源接入直流微网，相比于接入交流微网，可省去逆变器成本。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术多馈入型交直流微网柔性互联应用方案示意图；图2为本专利技术一实施例所采用的直流微网拓扑结构示意图；图3为本专利技术一实施例直流微网中变换器所采用的Vdc-Q控制策略；图4为本专利技术一实施例直流微网中变换器所采用的P-Q控制策略；图5为本专利技术一实施例直流微网中变换器所采用的V-f控制策略；图6为本专利技术一实施例直流微网中变换器所采用的下垂控制策略。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，为本专利技术多馈入型交直流微网柔性互联系统的应用方案示意图，其中：在多交流微网的馈线间，利用电力电子变换器将多交流微网(如图1中的交流微网1、交流微网2、交流微网3)接入同一直流微网中，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，包括：多个交流微网和一个直流微网，在多个交流微网的馈线间设置电力电子变换器，通过所述电力电子变换器将多个交流微网接入同一直流微网中。

【技术特征摘要】
1.一种多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，包括：多个交流微网和一个直流微网，在多个交流微网的馈线间设置电力电子变换器，通过所述电力电子变换器将多个交流微网接入同一直流微网中。2.根据权利要求1所述的多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，所述直流微网由多个共直流母线的多个背靠背变换器构成，所述VSC变换器作为所述直流微网和所述交流微网间的接口装置，所述直流微网通过DC/DC变换器连接分布式电源、储能装置、直流负荷中一种或多种。3.根据权利要求2所述的多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，所述交流微网与直流微网之间连接的电力电子变换器，根据各端口变换器功能需求的不同，端口节点端口分为平衡节点端口，有源节点端口以及无源节点端口，其中：-平衡节点端口，该节点端口变换器的功能为实现直流微网的有功功率平衡，以提供或消纳其他端口变换器有功功率交互所需的功率差；-有源节点端口，该节点端口变换器的功能为实现直流微网与交流微网之间的有功、无功功率控制；-无源节点端口，该节点端口变换器所连接的交流母线为无源网络，节点变换器的功能是为相对应的交流无源网络提供交流电源实现电压支撑。4.根据权利要求3所述的多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，所述直流微网设有可扩展储能端口，所述储能端口连接储能装置，在可扩展储能端口应用储能削峰填谷的功能，实现多交流微网间与储能间的能量交互，实现负荷平移。5.根据权利要求3所述的多馈入型交直流微网柔性互联系统，其特征在于，所述直流微网设有分布式电源接口，可以接入分布式电源。6.一种用于权利要求1-5任一项所述系统中的采用柔性直流的多微网间调控方法，其特征在于，包括：在多交流微网的馈线间，利用电力电子变换器将多交流微网接入同一直流微网中，实现交流微网间的灵活潮流控制；直流微网采用三级控制方案：系统级控制，根据系统需求确定直流微网所需调控的潮流；变流器级控制，根据系统级控制下发的指令确定各交直流微网接口变换器的调制波；开关级控制，根据变流器级控制所输出的调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建文，周剑桥，蔡旭，施刚，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31