基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法技术

本发明专利技术提供的一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，包括步骤S1：确定电压参考值和功率参考值；S2：将电压运行区间划分为三类电压运行区间；S3：实时检测辅助换流站的直流电压；S4：判断辅助换流站的直流电压在三类电压运行区间中的哪一类电压运行区间内，并做出相应的控制；本发明专利技术在不同区间内执行不同的控制策略，保证电压稳定；并综合考虑控制单元工作状态和实时功率裕度，建立自适应下垂系数指标，保证功率分配的合理性和高效性。

Adaptive Drop Control Method for DC Distribution Network Based on Voltage Partition

The invention provides an adaptive droop control method for DC distribution network based on voltage partition, which includes: determining voltage reference value and power reference value; S2: dividing voltage operation interval into three types of voltage operation interval; S3: real-time detecting DC voltage of auxiliary converter station; S4: judging which type of DC voltage of auxiliary converter station is in three types of voltage operation interval. The invention implements different control strategies in different intervals to ensure voltage stability, and establishes an adaptive droop coefficient index to ensure the rationality and efficiency of power distribution, taking into account the working state of the control unit and the real-time power margin.

【技术实现步骤摘要】
基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法
本专利技术涉及直流配电网运行控制
，具体涉及一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法。
技术介绍
分布式能源以其清洁、环保、可再生的特点得到了广泛重视，越来越多的分布式能源需要接入电网。分布式能源多为直流供电，直流配电网相较于交流配电网可以节省大量的DC/AC换流环节，还可以有效解决配网线路损耗大、电压波动、电网谐波以及三相不平衡等一系列电能质量问题，提高配电网的可靠性和可控性。直流配电网与传统交流配电网在运行特性上有很大差异，直流配电网中不考虑无功功率和无功环流，不存在频率和功角的稳定性，电网电压成为功率平衡的唯一指标。另外，直流配电网的运行特性由控制系统决定，合理的控制策略是直流配电网持续安全运行的关键。控制策略主要考虑直流配电网电压的稳定，以及如何安全、高效地平抑波动功率，避免出现控制单元的功率越限。传统方法只考虑了其中一个因素，即注重功率调节过程中节点电压的稳定，但没有关注波动功率分配的合理性，没有考虑控制单元的功率裕度及调节效率；或者是注重控制单元功率裕度及调节效率，但没有对节点电压进行限制，容易造成电压越限。因此，需要提出一种新的基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，既考虑到电压稳定又考虑波动功率的合理分配，对电压区间进行划分，在不同区间内执行不同的控制策略，保证电压稳定；并综合考虑控制单元工作状态(包括整流或逆变、充电或放电状态)和实时功率裕度，建立自适应下垂系数指标(自适应下垂控制斜率)，保证功率分配的合理性和高效性，保证对波动功率的平抑效果，同时维持电压的稳定。本专利技术提供一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，包括步骤：S1：对确定拓扑结构和控制单元运行参数的直流配电网进行潮流计算，确定电压参考值和功率参考值，具体包括直流电压参考值和辅助换流站传输功率参考值；S2：将直流配电网工况划分为第一类工况和第二类工况；分别在两类工况下进行潮流计算，根据两类工况的潮流计算结果，计算电压区间临界值；并根据电压区间临界值将电压运行区间划分为三类电压运行区间，所述三类电压运行区间为电压正常运行区间、电压临界运行空间和电压极限运行区间；其中，所述第一类工况具体为：主换流站作为系统的平衡节点，当辅助换流站向直流配电网注入最大功率，光伏输出最大功率，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述第二类工况具体为：辅助换流站向直流配电网注入功率为0，光伏退出运行，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述电压区间临界值为电压正常运行区间与电压临界运行区间的分界点；S3：实时检测辅助换流站的直流电压；S4：判断辅助换流站的直流电压在三类电压运行区间中的哪一类电压运行区间内，并根据所在电压运行区间做出相应的控制。进一步，所述电压正常运行区间为[Un,Um]，所述电压临界运行区间为[UN,Un)∪(Um,UM]，所述电压极限运行区间为(-∞,UN)∪(UM,+∞)，其中，UM和UN分别表示电压极限运行区间与电压临界运行区间的上下分界点。进一步，所述步骤S4具体为：若直流端口处的直流电压在电压正常运行区间内，则主换流站作为直流配电网系统的功率平衡节点，工作在直流电压模式；辅助换流站有功恒定，蓄电池处于待机状态，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压临界运行区间内，则主换流站失去功率平衡能力，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制；光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压极限运行区间(-∞，UN)内，则切除一定容量的次要负荷，主换流站失去功率平衡能力，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压极限运行区间(UM,+∞)内，则光伏电池退出运行，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行。进一步，所述步骤S4中辅助换流站切换为自适应下垂控制，若直流端口处的直流电压在(-∞，Un)区间内，则辅助换流站U-P下垂特性曲线表示为：Udc-Un＝kA(PA-PAref)(1-1)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Un为电压正常运行区间与电压临界运行区间的下分界点；kA为辅助换流站的自适应下垂控制斜率；PA表示交流大电网通过辅助换流站注入直流配电网的功率；PAref表示辅助换流站传输功率参考值；若直流端口处的直流电压在(-∞，Un)区间内，蓄电池U-P下垂特性曲线为：Udc-Un＝kBPB(1-2)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Un为电压正常运行区间与电压临界运行区间的下分界点；kB为蓄电池的自适应下垂控制斜率；PB为蓄电池传输功率的实际值；若直流端口处的直流电压在(Um,+∞)区间内，则辅助换流站U-P下垂特性曲线表示为：Udc-Um＝kA(PA-PAref)(1-3)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Um为电压正常运行区间与电压临界运行区间的上分界点；kA为辅助换流站的自适应下垂控制斜率；PA表示交流大电网通过辅助换流站注入直流配电网的功率；PAref表示辅助换流站传输功率参考值；若直流端口处的直流电压在(Um,+∞)区间内，则辅助换流站U-P下垂特性曲线表示为：Udc-Um＝kBPB(1-4)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Um为电压正常运行区间与电压临界运行区间的上分界点；kB为蓄电池的自适应下垂控制斜率；PB为蓄电池传输功率的实际值。进一步，所述电压区间临界值的计算公式为：其中，Um和Un分别为电压正常运行区间与电压临界运行区间的上下分界点；Um0和Un0分别为第一类工况和第二类工况的潮流计算结果中辅助换流站的电压值；εm和εn分别为Um和Un的修正值；所述εm满足：εm＞max[max(Ui-Um0)，0]，i＝1,2,......，n'(2-2)所述εn满足：εn＞max[max(Un0-Ui)，0]，i＝1,2,......，n'(2-3)其中，Ui表示直流配电网中，直流配电网除当前计算的辅助换流站节点外其它的第i个节点的电压值，n’表示直流配电网除当前计算的辅助换流站节点外共有n’个节点。进一步，所述辅助换流站的自适应下垂控制斜率的计算公式为：其中，kA为辅助换流站的自适应下垂控制斜率，Um和Un分别为电压正常运行区间与电压临界运行区间的上下分界点；UM和UN分别表示电压极限运行区间与电压临界运行区间的上下分界点；PA表示交流大电网通过辅助换流站注入直流配电网的功率；PAmax表示辅助换流站可以向直流配电网注入的最大有功功率；Udc表示直流电压实际值；λA为影响因子Ⅰ，0＜λA＜1。进一步，所述λA的计算公式为：其中，PBmin为蓄电池从直流配电网可吸收的最大有功功率。进一步，所述蓄电池的自适应下垂控制斜率的计算公式为：其中，kB为蓄电池的自适应下垂控制斜率，Um和Un分别为电压正常运行区间与电压临界运行区间的上下分界点；UM和UN分别表示电压极限运行区间与电压临界运行区间的上下分界点；PB、PBmax和PBmin分别为蓄电池传输功率的实际值、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，其特征在于：包括步骤：S1：对确定拓扑结构和控制单元运行参数的直流配电网进行潮流计算，确定电压参考值和功率参考值，具体包括直流电压参考值和辅助换流站传输功率参考值；S2：将直流配电网工况划分为第一类工况和第二类工况；分别在两类工况下进行潮流计算，根据两类工况的潮流计算结果，计算电压区间临界值；并根据电压区间临界值将电压运行区间划分为三类电压运行区间，所述三类电压运行区间为电压正常运行区间、电压临界运行空间和电压极限运行区间；其中，所述第一类工况具体为：主换流站作为系统的平衡节点，当辅助换流站向直流配电网注入最大功率，光伏输出最大功率，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述第二类工况具体为：辅助换流站向直流配电网注入功率为0，光伏退出运行，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述电压区间临界值为电压正常运行区间与电压临界运行区间的分界点；S3：实时检测辅助换流站的直流电压；S4：判断辅助换流站的直流电压在三类电压运行区间中的哪一类电压运行区间内，并根据所在电压运行区间做出相应的控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，其特征在于：包括步骤：S1：对确定拓扑结构和控制单元运行参数的直流配电网进行潮流计算，确定电压参考值和功率参考值，具体包括直流电压参考值和辅助换流站传输功率参考值；S2：将直流配电网工况划分为第一类工况和第二类工况；分别在两类工况下进行潮流计算，根据两类工况的潮流计算结果，计算电压区间临界值；并根据电压区间临界值将电压运行区间划分为三类电压运行区间，所述三类电压运行区间为电压正常运行区间、电压临界运行空间和电压极限运行区间；其中，所述第一类工况具体为：主换流站作为系统的平衡节点，当辅助换流站向直流配电网注入最大功率，光伏输出最大功率，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述第二类工况具体为：辅助换流站向直流配电网注入功率为0，光伏退出运行，负荷按照额定功率接入，蓄电池不工作；所述电压区间临界值为电压正常运行区间与电压临界运行区间的分界点；S3：实时检测辅助换流站的直流电压；S4：判断辅助换流站的直流电压在三类电压运行区间中的哪一类电压运行区间内，并根据所在电压运行区间做出相应的控制。2.根据权利要求1所述基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，其特征在于：所述电压正常运行区间为[Un,Um]，所述电压临界运行区间为[UN,Un)∪(Um,UM]，所述电压极限运行区间为(-∞,UN)∪(UM,+∞)，其中，UM和UN分别表示电压极限运行区间与电压临界运行区间的上下分界点。3.根据权利要求2所述基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：若直流端口处的直流电压在电压正常运行区间内，则主换流站作为直流配电网系统的功率平衡节点，工作在定直流电压模式；辅助换流站有功恒定，蓄电池处于待机状态，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压临界运行区间内，则主换流站失去功率平衡能力，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制；光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压极限运行区间(-∞，UN)内，则切除一定容量的次要负荷，主换流站失去功率平衡能力，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行；若直流端口处的直流电压在电压极限运行区间(UM,+∞)内，则光伏电池退出运行，辅助换流站和蓄电池切换为自适应下垂控制，光伏电池以最大功率跟踪MPPT模式运行。4.根据权利要求3所述基于电压分区间的直流配电网自适应下垂控制方法，其特征在于：所述步骤S4中辅助换流站切换为自适应下垂控制，若直流端口处的直流电压在(-∞，Un)区间内，则辅助换流站U-P下垂特性曲线表示为：Udc-Un＝kA(PA-PAref)(1-1)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Un为电压正常运行区间与电压临界运行区间的下分界点；kA为辅助换流站的自适应下垂控制斜率；PA表示交流大电网通过辅助换流站注入直流配电网的功率；PAref表示辅助换流站传输功率参考值；若直流端口处的直流电压在(-∞，Un)区间内，蓄电池U-P下垂特性曲线为：Udc-Un＝kBPB(1-2)其中，Udc表示直流端口处的直流电压实际值；Un为电压正常运行区间与电压临界运行区间的下分界点；kB为蓄电池的自适应下垂控制斜率；PB为蓄电池传输功率的实际值；若直流端口处的直流电压在(Um,+∞)区间内，则辅助换流站U-P下垂特性曲线表示为：Udc-Um＝kA(PA-PAref)(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林莉，罗皓，金鑫，郭嘉琛，汪莎莎，朱丽云，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50