一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法技术

本发明专利技术属于配电网技术领域，具体公开了一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法。本发明专利技术首先对基于MMC的多端环状直流配电系统的主要换流设备选型、主接线形式及接地方式进行实例设计，建立某城市电网多端环状直流配电系统应用案例；然后根据多端环状直流配电系统的运行及故障特性，结合一次设备的性能与配置，提出一种考虑电压限值的直流电压斜率控制策略，并完成应用案例换流站保护配置。本发明专利技术能够提升多端环状电网系统的运行控制与优化能力。优化能力。优化能力。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法


[0001]本专利技术属于配电网
，用于多端柔性直流配电网的控制与保护，具体地说是一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法。

技术介绍

[0002]现代城市电网站点走廊空间日益狭窄与负荷高度集中已成为制约配电网发展新的技术瓶颈。基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的多端柔性直流配电网逐渐发展成为支撑现代电力能源物联网广泛互联的关键技术之一。
[0003]采用MMC的柔性直流技术对中压配电网进行互联形成的多端柔性直流混合配电网，集成了大容量供电、传输损耗小、优质电能质量、分布式电源装置便捷接入等优点。
[0004]直流电压控制目前是多端柔性直流配电网的热点之一，控制方式对于系统运行的稳定及供电可靠起关键性作用。
[0005]张学，裴玮，范士雄，孔力，邓卫，黄仁乐，发表的《含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法》，将考虑安全域的改进蓄电池减载控制方法应用于荷电边际条件，提出一种将分布式电源、化学储能等互联电气装置在系统正常及故障状态下的协同联合控制方案，但是减载控制损失了可调最大电能，成本较高。
[0006]郑鹏威发表的《柔性中压直流配电网电压控制的研究》提出将配置在分布式储能站中的直流变压器参与到电压裕度控制中，对比信息传输滞后的传统主从控制方法，制定考虑动作优先级的电压边界中、低压控制模式切换策略，但直流变压器参与电压控制需要提高容量配置，且动作优先级方法误差较大。
[0007]季一润，袁志昌，赵剑锋，李岩，许树楷发表的《一种适用于柔性直流配电网的电压控制策略》引入松弛节点作为主站VdcQ外环控制变量，向交流系统注入无功支撑及配网系统参考电压值计算依据。从站则跟随主站电压相对值的方法拓宽换流站功率控制与电压限制的约束，实现能量合理分配的目的，但松弛节点的选取没有形成统一标准，可信度不高。
[0008]多端柔性直流配电网存在的T接线路形式、交直流负载互联以及灵活配置的分布式电源构成的固有属性，共同构建了其高复杂程度的网络拓扑，因此在其交直流系统、换流器保护识别、故障隔离恢复等出现新的挑战。
[0009]季一润发表的《中压柔性直流配电网关键控制技术研究》，表明设备的增加使网络拓补更加复杂，但需要重新制定交直流系统控制与保护策略。
[0010]郑涛，吴琼，吕文轩，李瑞，徐烈发表的《基于主动限流控制的直流配电网保护及故障隔离方案》首先将故障直流电流控制在1.2倍并识别其他支路的同时过零性，然后依托高速电力电子开关与断路器的协同作用控制电流降为零实现隔离故障的目的，但识别支路过零存在延迟现象，增加了误差。
[0011]上官鑫发表的《基于模块化多电平换流器的多端柔性直流配电网保护方案研究》基于零序电路提出将共模电压、电流结合有功方向判别条件作为计算方法，将三次谐波纵向分量与换流阀零序电压建立时序逻辑，针对直流单级接地故障验证了在故障状态网络中
的可行性，但三次谐波只在特定故障才能提取。
[0012]肖烽发表的《多端柔性中压直流配电网的电压控制研究》引入单级接地故障后Pearson相关性的概念区别故障次暂态电压的差异性，将限流电压构成反方向的差动保护判别区内外故障，但差动保护对次暂态电压的灵敏度不够。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的，是要提供一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法，首先对分割的城市中压配电网进行互联设计了多端柔性直流混合配电网，对主要换流设备选型进行实例设计；其次考虑换流器直流电压阈值结合功率参考值平移的曲线特性，提出一种考虑电压限值的直流电压斜率控制方法保证电压稳定运行；并根据直流配电网的运行及故障特性，结合一次设备的性能与配置，制定出换流器控制与保护一体化的二次策略；最后完成模型搭建；以提升多端环状电网系统的运行控制与优化能力。
[0014]本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案如下：
[0015]一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法，按照以下步骤顺序进行：
[0016]S1、设计多端环状直流配电系统
[0017]所述多端环状直流配电系统包括第一～第七母线、第一～第三换流站、第一～第三交流断路器、第一～第三直流断路器、第一～第三联接变压器、第一～第四换流器、第一～第三直流变压器、交流负载、直流负载、新能源系统和储能系统；
[0018]第一联接变压器、第一换流器、第一直流断路器设置在第一换流站中；
[0019]第二联接变压器、第二换流器、第二直流断路器设置在第二换流站中；
[0020]第三联接变压器、第三换流器、第三直流断路器设置在第三换流站中；
[0021]外界10kV交流配电网依次通过第一交流断路器、第一换流站与第一母线相接，外界10kV交流配电网依次通过第二交流断路器、第二换流站与第三母线相接，外界10kV交流配电网依次通过第三交流断路器、第三换流站与第五母线相接；
[0022]交流负载通过第四换流器与第二母线相接；直流负载通过第三直流变压器与第四母线相接；新能源系统通过第一直流变压器与第七母线相接，储能系统通过第二直流变压器与第六母线相接；
[0023]所述多端环状直流配电系统采用单极对称接线方式；
[0024]S2、控制与保护方案设计
[0025]S21、附加电压阈值的直流电压斜率控制
[0026]在下垂控制方法基础上分别设定电压上限阈值U
dcmax
及电压下限阈值U
dcmin
来控制第一～第七母线电压波动范围，当第一～第七母线电压达到电压上限阈值U
dcmax
或电压下限阈值U
dcmin
时，第一～第三换流站功率由相应的电压阈值反馈并实现下垂曲线移动；
[0027]S22、换流站保护配置
[0028]采用阀端直流侧接地故障保护控制逻辑对第一～第三换流站进行保护，保护区域包括第一～第三联接变压器及第一～第三换流器所包含的区域。
[0029]作为限定：所述步骤S1中，在第一～第三直流变压器高压侧分别采用集中电容设置中性点经过电阻接地，设置第一～第三直流变压器在孤岛方式下接地开关投入运行。
[0030]作为进一步限定：所述步骤S21中，对于第一～第三换流站任意一个换流站，设定
电压上限阈值U
dcmax
、电压下限阈值U
dcmin
功率参考值P
ref
，按照以下步骤顺序进行，
[0031]S211、测量该换流站的直流电压U
dc
和功率P；
[0032]S212、用滤波器滤除直流电压U
dc
和功率P中的高频波动成分，分别得到U、P
f
；
[0033]S213、如果满足U
dcmin
≤U≤U
dcmax
，则执行步骤S214，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法，其特征在于，按照以下步骤顺序进行：S1、设计多端环状直流配电系统所述多端环状直流配电系统包括第一～第七母线、第一～第三换流站、第一～第三交流断路器、第一～第三直流断路器、第一～第三联接变压器、第一～第四换流器、第一～第三直流变压器、交流负载、直流负载、新能源系统和储能系统；第一联接变压器、第一换流器、第一直流断路器设置在第一换流站中；第二联接变压器、第二换流器、第二直流断路器设置在第二换流站中；第三联接变压器、第三换流器、第三直流断路器设置在第三换流站中；外界10kV交流配电网依次通过第一交流断路器、第一换流站与第一母线相接，外界10kV交流配电网依次通过第二交流断路器、第二换流站与第三母线相接，外界10kV交流配电网依次通过第三交流断路器、第三换流站与第五母线相接；交流负载通过第四换流器与第二母线相接；直流负载通过第三直流变压器与第四母线相接；新能源系统通过第一直流变压器与第七母线相接，储能系统通过第二直流变压器与第六母线相接；所述多端环状直流配电系统采用单极对称接线方式；S2、控制与保护方案设计S21、附加电压阈值的直流电压斜率控制在下垂控制方法基础上分别设定电压上限阈值U
dcmax
及电压下限阈值U
dcmin
来控制第一～第七母线电压波动范围，当第一～第七母线电压达到电压上限阈值U
dcmax
或电压下限阈值U
dcmin
时，第一～第三换流站功率由相应的电压阈值反馈并实现下垂曲线移动；S22、换流站保护配置采用阀端直流侧接地故障保护控制逻辑对第一～第三换流站进行保护，保护区域包括第一～第三联接变压器及第一～第三换流器所包含的区域。2.根据权利要求1所述的一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法，其特征在于：所述步骤S1中，在第一～第三直流变压器高压侧分别采用集中电容设置中性点经过电阻接地，设置第一～第三直流变压器在孤岛方式下接地开关投入运行。3.根据权利要求2所述的一种应用于数字多端环状电网的多点微分平均值方法，其特征在于：所述步骤S21中，对于第一～第三换流站任意一个换流站，设定电压上限阈值U
dc...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会强，刘石川，郭裕，任斌，图力古日，郭建华，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：发明
国别省市：