含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，可防止系统发生振荡失稳等重大风险挑战

【技术实现步骤摘要】
含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法


[0001]本专利技术属于变流装置控制策略和电能质量治理领域，具体涉及含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法
。

技术介绍

[0002]进入新世纪以来，我国新能源产业得到迅猛发展，配电网逐渐呈现出高比例可再生能源和电力电子器件以及负荷多元化等特点，从而导致配电网的弱电网特性愈发凸显
。
其中，由于谐波和无功不足所引发的电流谐波总畸变率攀升
、
电压偏差越限问题和三相不平衡度现象将严重影响配电网馈线中多端口电能质量，甚至导致系统发生振荡失稳等重大风险挑战
。
因此，配电网馈线中多端口电能质量问题将对电力系统稳定性和供电安全性带来严峻的挑战
。
[0003]针对配电网馈线中多端口电能质量治理展开了广泛而深入的科学研究及工程探索，现有方法主要采用多端口并网变流装置
。
图1为多端口并网变流装置原理图
。
其中，可再生能源和前级变流器通常等效为直流电源
U
dc
，由6个绝缘栅双极型晶体管构成的逆变电路和1个
L
型滤波器经公共连接点并入电网
。
其中，利用非线性及不平衡载荷模拟公共连接点电能质量的影响因素
。
首先，基于并网有功指令
P
*
计算并网有功电流
i
P*
和多端口变流装置的容量裕度
S
m
。
其次，采用多目标优化算法根据负载电流
i
L
、
网侧电压
u
ga
和多端口变流装置容量裕度
S
m
计算补偿电流
i
c*
，并结合并网有功电流获得参考电流
i
1*
。
最终，通过电流控制器实现多端口变流装置的并网发电和补偿功能
。
[0004]基于多端口并网变流装置的分摊控制策略提出的谐波和无功负荷容量下垂控制能够有效改善配电网电能质量
。
但是，由于设计的补偿电流过于简化，从而无法保证足够的控制精度
。
基于电能质量综合评估提出的多端口并网变流装置控制策略
。
然而，控制策略无法保证并网有功功率最大化和投入补偿容量最小化，从而导致经济效益大幅降低
。
基于线性自抗扰控制和重复控制相结合的方式提出适用于多端口并网变流装置的下垂控制策略
。
然而，采用的电流内环结构无法兼顾响应速度和跟踪精度
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术旨在提供含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，该方法适用于配电网馈线中多端口电能质量综合治理
。
[0006]为实现本专利技术技术目标，采用如下技术方案：
[0007]一种含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]步骤
S1
：进行计及非线性及不平衡载荷的配电网多馈线的负载电流检测，根据检测的配电网多馈线的负载电流计算无功电流分量
、
负序电流分量和谐波电流分量；
[0009]步骤
S2
：基于配电网多馈线的负载电流检测，设计考虑可再生能源并网有功功率
、
电能质量治理
、
投入补偿容量的多端口变流装置的三层控制策略；
[0010]步骤
S3
：基于三层控制策略的目标函数及约束条件，采用量子遗传算法求解多端口变流装置的补偿电流，实现配电网多馈线电能质量综合治理
。
[0011]进一步的，所述步骤
S1
包括以下子步骤：
[0012]步骤
S11
：将负载电流
i
L
表示为：
[0013]i
L
＝
i
h
+i
p
+i
q
+i
n
[0014]式中，
i
L
为负载电流，
i
h
为谐波电流分量，
i
p
为正序有功电流分量，
i
q
为正序无功电流分量，
i
n
为负序电流分量；
[0015]步骤
S12
：负载电流
i
L
中的基波正序有功电流分量
i
p
(i
pa
、i
pb
、i
pc
的总称
)
表示为：
[0016][0017]式中，
G
p
为三相瞬时正序有功等效电导的直流分量；步骤
S13
：负载电流
i
L
中的基波正序无功电流分量
i
q
(i
qa
、i
qb
、i
qc
的总称
)
表示为：
[0018][0019]式中，
G
q
为三相瞬时正序无功等效电导的直流分量；
i
q
为
i
qa
、i
qb
、i
qc
的总称；
[0020]步骤
S14
：根据检测的配电网多馈线的负载电流
i
L
，求解负序电流分量
i
n
，具体的，将负载电流
i
L
经过
Park
变换
、
中心频率为2ω
滤波和反
Park
变换的方式获得负序电流分量
i
n
；
[0021]步骤
S15
：根据检测的配电网多馈线的负载电流
i
L
、
正序有功电流分量
i
p
、
正序无功电流分量
i
q
和获得的负序电流分量
i
n
，求解谐波电流分量
i
h
；
[0022]i
h
＝
i
L
‑
i
p
‑
i
q
‑
i
n
。
[0023]进一步的，所述步骤
S2
包括以下子步骤：
[0024]步骤
S21
：设计多端口变流装置的上层控制策略，上层控制策略以最小化可再生能源并网有功功率减小量为原则制定目标函数，多端口变流装置的上层控制策略的目标函数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1
：进行计及非线性及不平衡载荷的配电网多馈线的负载电流检测，根据检测的配电网多馈线的负载电流计算无功电流分量
、
负序电流分量和谐波电流分量；步骤
S2
：基于配电网多馈线的负载电流检测，设计考虑可再生能源并网有功功率
、
电能质量治理
、
投入补偿容量的多端口变流装置的三层控制策略；步骤
S3
：基于三层控制策略的目标函数及约束条件，采用量子遗传算法求解多端口变流装置的补偿电流，实现配电网多馈线电能质量综合治理
。2.
根据权利要求1所述的含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，其特征在于，所述步骤
S1
包括以下子步骤：步骤
S11
：将负载电流
i
L
表示为：
i
L
＝
i
h
+i
p
+i
q
+i
n
式中，
i
L
为负载电流，
i
h
为谐波电流分量，
i
p
为正序有功电流分量，
i
q
为正序无功电流分量，
i
n
为负序电流分量；步骤
S12
：负载电流
i
L
中的基波正序有功电流分量
i
p
(i
pa
、i
pb
、i
pc
的总称
)
表示为：式中，
G
p
为三相瞬时正序有功等效电导的直流分量；步骤
S13
：负载电流
i
L
中的基波正序无功电流分量
i
q
(i
qa
、i
qb
、i
qc
的总称
)
表示为：式中，
G
q
为三相瞬时正序无功等效电导的直流分量；
i
q
为
i
qa
、i
qb
、i
qc
的总称；步骤
S14
：根据检测的配电网多馈线的负载电流
i
L
，求解负序电流分量
i
n
，具体的，将负载电流
i
L
经过
Park
变换
、
中心频率为2ω
滤波和反
Park
变换的方式获得负序电流分量
i
n
；步骤
S15
：根据检测的配电网多馈线的负载电流
i
L
、
正序有功电流分量
i
p
、
正序无功电流分量
i
q
和获得的负序电流分量
i
n
，求解谐波电流分量
i
h
；
i
h
＝
i
L
‑
i
p
‑
i
q
‑
i
n
。3.
根据权利要求1所述的含三层控制策略的多端口变流装置电能质量综合治理方法，其特征在于，所述步骤
S2
包括以下子步骤：步骤
S21
：设计多端口变流装置的上层控制策略，上层控制策略以最小化可再生能源并网有功功率减小量为原则制定目标函数，多端口变流装置的上层控制策略的目标函数
F
U
表示为：
式中，
N
为可再生能源数量，
Δ
P
k
为可再生能源并网有功功率减小量；可再生能源并网有功功率减小量
Δ
P
k
表示为：
Δ
P
k
＝
P
kmax
‑
P
k
式中，
P
kmax
为可再生能源并网有功功率，
P
k
为补偿后可再生能源并网有功功率；多端口变流装置的总容量为
S
M
满足如下约束：式中，
S
P
为可再生能源并网有功功率容量，
S
H
为谐波治理容量，
S
R
为无功补偿容量，
S
U
为三项不平衡容量；同时，多端口变流装置的输出功率满足潮流约束：式中，
P
Mi
和
Q
Mi
分别为节点
i
的有功功率和无功功率，
P
Mj
为节点
j
的有功功率，
P

【专利技术属性】
技术研发人员：沈煜，胡伟，蔡勇，杨帆，董明齐，陈鹤冲，杨志淳，胡成奕，刘瑜，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：