低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法及系统，包括：对台区进行分类；当不存在故障台区且直流侧净功率为正时，确定非故障台区，计算每个非故障台区的剩余有功裕量，确定非故障台区有功裕量数组；执行直流侧负载功率分配，确定非故障台区数组中台区的换流器的第一功率定值；对每个台区的有功负荷进行更新，计算每个台区负载率,重新确定正常台区和重载台区；计算每个正常台区的有功补偿裕量和重载台区的有功补偿需量，确定裕量数组和需量数组；确定故障台区有功补偿需量数组加入到需量数组中；更新每个台区的换流器裕量；根据需量数组、裕量数组和换流器裕量确定每个台区的换流器的第二功率定值，并发送控制指令至对应的换流器。对应的换流器。对应的换流器。

【技术实现步骤摘要】
低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电压交直流混合配电
，并且更具体地，涉及一种低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法及系统。

技术介绍

[0002]配电台区是电力系统的重要组成部分之一，直接影响地方经济发展和用户日常生活质量。现有低压台区大多采用单变压器，单线路供电的形式，可靠性较低，且各台区间供电独立，缺乏统一管控。在农村地区，随着美丽乡村的建设，政府打造乡村电气化工程的推进，接入公变容量开放增大，这些台区下属用户对供电可靠性的要求日益提高，原有的单电源供电已难以满足日益增长的用电容量和高可靠性需求。此外，同一片区因经济结构不同，常出现季节性负荷波动，由此导致台区负载率差异较大的问题，若盲目通过增容布点来解决，则该片区负载较轻台区的剩余容量仍未得到充分利用。且随着电动汽车充电站、数据中心、直流家电、通信设备等直流负荷的日益增长，以及光伏等直流分布式电源的高比例、大容量分散接入，当前配网源
‑
荷
‑
储直流特征愈专利技术显。直流分布式电源及负载的接入增加了电网的转换环节和并网难度，直接影响现有配电台区的电能质量和运行控制，同时降低系统整体运行效率。部分台区居民光伏及大规模光伏的接入位置和容量不可控，会影响电能质量、功率波动，若不能解决高渗透率光伏的消纳问题，还将引起电量倒送。此外，大规模电动汽车无序接入还将引起配电台区及部分电源线路容量不足的问题，需投入大量资金进行增容扩建。
[0003]因此，针对低压交流配网供电能力急需提升，供电质量急需提高的挑战，需要一种新的能量控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法及系统，以解决如何实现台区负载均衡的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法，所述方法包括：
[0006]步骤1，对系统内的台区进行分类；
[0007]步骤2，当系统内不存在故障台区且采集的直流侧净功率为正时，直接确定非故障台区，并计算每个非故障台区的剩余有功裕量，并根据每个非故障台区的剩余有功裕量的大小进行排序，以确定非故障台区有功裕量数组；
[0008]步骤3，根据所述非故障台区有功裕量数组中台区的剩余有功裕量的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定非故障台区数组中台区的换流器的第一功率定值；
[0009]步骤4，对系统内每个台区的有功负荷进行更新，根据更新后的有功负荷计算每个台区的负载率，并根据更新后的台区的负载率重新确定正常台区和重载台区；
[0010]步骤5，根据更新后的正常台区和重载台区计算每个正常台区的有功补偿裕量和
每个重载台区的有功补偿需量，并根据每个正常台区的有功补偿裕量的大小进行排序以确定裕量数组，根据每个重载台区的有功补偿需量的大小进行排序以确定需量数组；
[0011]步骤6，确定故障台区的有功补偿需量等于有功负荷，根据类型为故障台区的每个台区的有功补偿需量的大小，确定故障台区有功补偿需量数组，并将所述故障台区有功补偿需量数组加入到所述需量数组中，并排列在前，以对所述需量数组进行更新；
[0012]步骤7，对系统内每个台区的换流器裕量进行更新；
[0013]步骤8，根据所述需量数组、裕量数组和当前的每个台区的换流器裕量确定每个台区的换流器的第二功率定值，并根据每个台区的换流器的第二功率定值发送控制指令至对应的换流器，以使得每个台区的换流器根据对应的第二功率定值输出功率。
[0014]优选地，其中所述对系统内的台区进行分类，包括：
[0015]若台区内的换流器以V
‑
f模式运行，则确定为故障台区；
[0016]若台区内的换流器不以V
‑
f模式运行，且台区的负载率小于负载率限值，则确定为正常台区；
[0017]若台区的内的换流器不以V
‑
f模式运行，且台区的负载率大于等于负载率限值，则确定为重载台区。
[0018]优选地，其中所述根据所述非故障台区数组中台区的剩余有功裕量的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定非故障台区数组中台区的换流器的第一功率定值，包括：
[0019]S11，初始化s＝1，s≤非故障台区数组中台区的数量N1；
[0020]S12，选取第s个台区的剩余有功裕量和对应的换流器的允许容量的最小值作为第i个台区的剩余有功裕量；
[0021]S13，判断所述第s个台区的剩余有功裕量是否满足小于等于当前的直流侧净功率；其中，
[0022]若不满足，则按照直流侧负载需求提供功率，确定第s个非故障台区的换流器的第一功率定值为当前的直流侧净功率，并更新当前的直流侧净功率为0；
[0023]若满足，则确定裕量不足，按照最大裕量提供，确定第s个非故障台区的换流器的第一功率定值为所述第s个台区的剩余有功裕量，更新直流侧净功率为当前的直流侧净功率与所述第s个台区的有功负荷的差值，更新s＝s+1；
[0024]S14，若当前的直流侧净功率为0或s＞N1，直接进入步骤4；反之，进入步骤S12。
[0025]优选地，其中所述方法还包括：
[0026]当系统内存在故障台区时，将所有台区的负载率限值提高为故障情况下的负载率限值，并根据故障前台区有功负荷的大小进行排序，以确定故障台区有功负荷数组；
[0027]当采集的直流侧净功率为负时，根据采集的换流器运行模式确定非故障台区，并根据非故障台区的实际有功负荷的大小进行排序，以确定非故障台区有功负荷数组，并根据所述故障台区有功负荷数组和非故障台区有功负荷数组构建台区有功负荷数组；其中，故障台区有功负荷数组在前，非故障台区有功负荷数组在后。
[0028]优选地，其中所述方法还包括：
[0029]根据所述有功负荷数组中台区的有功负荷的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定所述有功负荷数组中台区的换流器的第三功率定值，包括：
[0030]S21，初始化j＝1，j≤有功负荷数组中台区的数量N2；
[0031]S22，选取第j个台区的有功负荷和对应的换流器的允许容量的最小值作为第j个台区的有功负荷；
[0032]S23，判断所述第j个台区的有功负荷是否满足小于等于当前的直流侧净功率的绝对值；其中，
[0033]若不满足，则负荷冗余时安全完全消纳直流侧功率，确定第j个台区的换流器的第三功率定值为当前的直流侧净功率，并更新当前的直流侧净功率为0；
[0034]若满足，则确定负荷不足，按照最大负荷消耗直流侧功率，确定第j个台区的换流器的第三功率定值为所述第j个台区的有功负荷，更新直流侧净功率的绝对值为当前的直流侧净功率的绝对值与所述第j个台区的有功负荷的差值，更新j＝j+1；
[0035]S24，若当前的直流侧净功率为0或j＞N2，直接进入步骤4；反之，进入步骤S22。
[0036]优选地，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压台区柔直互联无储能系统的能量控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，对系统内的台区进行分类；步骤2，当系统内不存在故障台区且采集的直流侧净功率为正时，直接确定非故障台区，并计算每个非故障台区的剩余有功裕量，并根据每个非故障台区的剩余有功裕量的大小进行排序，以确定非故障台区有功裕量数组；步骤3，根据所述非故障台区数组中台区的剩余有功裕量的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定非故障台区数组中台区的换流器的第一功率定值；步骤4，对系统内每个台区的有功负荷进行更新，根据更新后的有功负荷计算每个台区的负载率，并根据更新后的台区的负载率重新确定正常台区和重载台区；步骤5，根据更新后的正常台区和重载台区计算每个正常台区的有功补偿裕量和每个重载台区的有功补偿需量，并根据每个正常台区的有功补偿裕量的大小进行排序以确定裕量数组，根据每个重载台区的有功补偿需量的大小进行排序以确定需量数组；步骤6，确定故障台区的有功补偿需量等于有功负荷，根据类型为故障台区的每个台区的有功补偿需量的大小，确定故障台区有功补偿需量数组，并将所述故障台区有功补偿需量数组加入到所述需量数组中，并排列在前，以对所述需量数组进行更新；步骤7，对系统内每个台区的换流器裕量进行更新；步骤8，根据所述需量数组、裕量数组和当前的每个台区的换流器裕量确定每个台区的换流器的第二功率定值，并根据每个台区的换流器的第二功率定值发送控制指令至对应的换流器，以使得每个台区的换流器根据对应的第二功率定值输出功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对系统内的台区进行分类，包括：若台区内的换流器以V
‑
f模式运行，则确定为故障台区；若台区内的换流器不以V
‑
f模式运行，且台区的负载率小于负载率限值，则确定为正常台区；若台区的内的换流器不以V
‑
f模式运行，且台区的负载率大于等于负载率限值，则确定为重载台区。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非故障台区数组中台区的剩余有功裕量的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定非故障台区数组中台区的换流器的第一功率定值，包括：S11，初始化s＝1，s≤非故障台区数组中台区的数量N1；S12，选取第s个台区的剩余有功裕量和对应的换流器的允许容量的最小值作为第i个台区的剩余有功裕量；S13，判断所述第s个台区的剩余有功裕量是否满足小于等于当前的直流侧净功率；其中，若不满足，则按照直流侧负载需求提供功率，确定第s个非故障台区的换流器的第一功率定值为当前的直流侧净功率，并更新当前的直流侧净功率为0；若满足，则确定裕量不足，按照最大裕量提供，确定第s个非故障台区的换流器的第一功率定值为所述第s个台区的剩余有功裕量，更新直流侧净功率为当前的直流侧净功率与所述第s个台区的有功负荷的差值，更新s＝s+1；S14，若当前的直流侧净功率为0或s＞N1，直接进入步骤4；反之，进入步骤S12。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当系统内存在故障台区时，将所有台区的负载率限值提高为故障情况下的负载率限值，并根据故障前台区有功负荷的大小进行排序，以确定故障台区有功负荷数组；当采集的直流侧净功率为负时，根据采集的换流器运行模式确定非故障台区，并根据非故障台区的实际有功负荷的大小进行排序，以确定非故障台区有功负荷数组，并根据所述故障台区有功负荷数组和非故障台区有功负荷数组构建台区有功负荷数组；其中，故障台区有功负荷数组在前，非故障台区有功负荷数组在后。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述有功负荷数组中台区的有功负荷的顺序执行直流侧负载功率分配，以确定所述有功负荷数组中台区的换流器的第三功率定值，包括：S21，初始化j＝1，j≤有功负荷数组中台区的数量N2；S22，选取第j个台区的有功负荷和对应的换流器的允许容量的最小值作为第j个台区的有功负荷；S23，判断所述第j个台区的有功负荷是否满足小于等于当前的直流侧净功率的绝对值；其中，若不满足，则负荷冗余时完全消纳直流侧功率，确定第j个台区的换流器的第三功率定值为当前的直流侧净功率，并更新当前的直流侧净功率为0；若满足，则确定负荷不足，按照最大负荷消耗直流侧功率，确定第j个台区的换流器的第三功率定值为所述第j个台区的有功负荷，更新直流侧净功率的绝对值为当前的直流侧净功率的绝对值与所述第j个台区的有功负荷的差值，更新j＝j+1；S24，若当前的直流侧净功率为0或j＞N2，直接进入步骤4；反之，进入步骤S22。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式对系统内每个台区的有功负荷进行更新，包括：P
load
(i)＝P'
load
(i)+P
set
(i),所述方法利用如下方式根据更新后的有功负荷计算每个台区的负载率，包括：其中，LF(i)为第i个台区的负载率；P
load
(i)为第i个台区的更新后的有功负荷；Q
load
(i)为i个台区的无功负荷；S(i)为第i个台区的额定容量；P'
load
(i)为第i个台区的实际有功负荷；P
set
(i)为第i个台区的换流器的第一功率定值或第三功率定值。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对系统内每个台区的换流器裕量进行更新，包括：对于非故障台区，考虑换流器正向裕度，整流方向为：P
per
(i)＝P'
per
(i)
‑
P
set
(i)，对于第一故障台区，考虑换流器反向裕度，逆变方向为：P
per
(i)＝P'
per
(i)+P
set
(i)，其中，P
per
(i)和P'
per
(i)分别为第i个台区的换流器更新后和更新前的裕量；P
set
(i)为第i个台区的换流器的第一功率定值或第三功率定值。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据更新后的正常台区和重载台区计
算每个正常台区的有功补偿裕量和每个重载台区的有功补偿需量，包括：算每个正常台区的有功补偿裕量和每个重载台区的有功补偿需量，包括：其中，P
dr
(i)为当第i个台区为正常台区时的有功补偿裕量；S(i)为第i个台区的额定容量；lflim(i)为第i个台区正常运行的负载率限值；Q
load
(i)为i个台区的无功负荷；P
load
(i)为第i个台区的更新后的有功负荷；ep(i)为第i个台区的有功缓冲间隔；P
dn
(i)为第i个台区为重载台区时的有功补偿需量。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述需量数组、裕量数组和当前的每个台区的换流器裕量确定每个台区的换流器的第二功率定值，包括：S31，初始化h＝1，t＝1,h≤需量数组中台区的数量N3，t≤裕量数组中台区的数量N4；S32，选取第h个台区的有功补偿需量和对应的换流器的允许容量的最小值作为第h个台区的有功补偿需量；S33，选取第t个台区的有功补偿裕量和对应的换流器的允许容量的最小值作为第t个台区的有功补偿裕量；S34，判断所述第t个台区的有功补偿裕量是否满足小于等于第h个台区的有功补偿需量；其中，若不满足，则按重载台区需求转供功率，确定第h个台区的换流器的第二功率定值为当前的功率定值与第h个台区的有功补偿需量的差值，确定第t个台区的换流器的第二功率定值为当前的功率定值与第h个台区的换流器有功补偿需量之和，并更新功率定值为对应台区的当前的第二功率定值，并更新h＝h+1，并进入步骤S35；若满足，则确定裕度不足，按最大裕度专供，确定第h个台区的换流器的第二功率定值为当前的功率定值与第t个台区的有功补偿裕量的差值，确定第t个台区的换流器的第二功率定值为当前的功率定值与第t个台区的有功补偿裕量之和，更新第h个台区的有功补偿需量为第h个台区当前的有功补偿需量与第t个台区的有功补偿裕量的差值，更新功率定值为对应台区的当前的第二功率定值,并直接进入步骤S36；S35，若h＞N3，直接结束循环；反之，进入步骤S32。S36，若t＝N4,则直接结束循环；反之，更新t＝t+1，并在t≤N4时进入步骤S33，在t＞N4时直接结束循环。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：实时采集换流器的状态，若换流器处于停机状态，则调整换流器的允许容量为0；若换流器处于定直流电压UdcQ运行模式，则调整换流器的允许容量为：P'
per
(i)＝P
per
(i)
‑
P
ep
，i＝i
udcq
；其中，P'
per
(i)为调整后的允许容量；P
per
(i)为换流器的原有允许容量；P
ep
为预设的有功缓冲裕量；i
udcq
为运行于UdcQ模式的换流器编号。11.一种低压台区柔直互联无储能系统的能量控制系统，其特征在于，所述系统包括：台区分类单元，用于对系统内的台区进行分类；非故障台区数组确定单元，用于当系统内不存在故障台区且采集的直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇，熊雄，徐旖旎，邵瑶，张海，吴鸣，刘海涛，
申请(专利权)人：国网上海能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：