一种低压台区柔性互联系统控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种低压台区柔性互联系统控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种低压台区柔性互联系统控制方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及电力电子控制
，特别是涉及一种低压台区柔性互联系统控制方法与装置
。

技术介绍

[0002]配电台区是电力系统中重要组成部分之一，其稳定运行直接影响地方工业发展和用户生活质量
。
目前低压台区大多采用单变压器的形式，可靠性较低，且台区之间供电独立，缺乏统一管控，没有应对台风等自然灾害的能力
。
具体来说，传统的单变压器配电台区存在以下劣势
。
第一，随着新基建
、
乡村电气化等工程的推进，台区对供电可靠性要求日益增高，所需容量也在增大，原有的单变压器供电难以满足日益增长的用电容量及高可靠性需求
。
第二，新能源
、
微网技术的发展也对配电台区提出了新的需求，例如需要电力电子变流器接入光伏
、
风电等分布式发电，需要给电动汽车充电站
、
数据中心
、5G
基站等直流负载供电
。
第三，台区常常出现季节性负荷波动，而且由于各台区经济结构不同，台区间负载率不均衡的情况愈发凸显，传统的单变压器配电台区无法有效利用各台区的剩余容量
。
在此背景下，低压直流柔性配电技术得到广泛关注
。
低压直流柔性配电技术通过电力电子变流器在配电台区附近构建低压直流母线，既能实现配电台区之间的灵活互动，又能通过直流母线消纳分布式能源，是改变台区运行现状
、<br/>多维度提升台区供电水平的解决方案
。
[0003]柔性互联系统的控制技术是发挥柔性互联系统优势的重点
。
由于中间直流环节是各台区间功率互动的必经之路，因此直流侧电压的控制是柔性互联系统的核心内容，负载均衡
、
提高故障穿越能力等功能都依赖于直流母线电压的稳定
。
主从控制
、
自律分散控制和下垂控制是目前比较成熟的控制方案
。
主从控制是指选取某一个低压台区作为主台区，主台区采用定直流电压控制方式，用于支撑直流母线，而其他台区则作为从台区，采用定功率控制策略
。
自律分散控制是在主从控制的基础上改进而来，选取某一台区作为主台区后，额外选取几个台区作为辅助台区，按照一定的逻辑令辅助台区接管控制直流母线电压
。
比如直流母线电压在正常范围内，辅助台区采用定功率控制，电压跌落至某一阈值，辅助台区与主台区共同支撑直流母线
。
下垂控制则预先设置台区
DC/AC
变流器的下垂特性曲线，实现各变流器的功率平衡
。
[0004]现有的三种控制方案各有优劣，其中下垂控制可靠性比其他两种都要高，并且不依赖通信
。
但目前已有的下垂控制策略及其改进方案都没有针对柔性互联系统实现负载均衡控制
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低压台区柔性互联系统控制方法与装置，能够在无需台区间通信的情况下实现各台区负载均衡
、
并离网平滑切换及提高故障穿越能力
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低压台区柔性互联系统控
制方法，包括以下步骤：
[0007]判断台区的运行模式；
[0008]当所述台区的运行模式为并网模式时，根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数；
[0009]根据直流母线电压设定值和所述均衡控制参数确定电压指令；
[0010]根据所述电压指令和直流母线电压实际值计算得到电流指令；
[0011]使用电流指令进行计算，得到变流器的控制信号，并采用控制信号控制台区运行至控制目标
。
[0012]所述根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数，采用的计算方式为：
δ
v2＝
r
v
P
grid
+r
f
(f
*
‑
f)
，其中，
δ
v2表示均衡控制参数，
P
grid
为台区电网功率，
f
*
为台区额定交流频率，
f
为台区实际交流频率，
r
v
和
r
f
均为控制权重系数
。
[0013]所述根据直流母线电压设定值和所述均衡控制参数确定电压指令，具体为：将所述直流母线电压设定值的平方减去所述均衡控制参数得到所述电压指令
。
[0014]所述根据所述电压指令和直流母线电压实际值计算得到电流指令，具体为：计算所述电压指令和直流母线电压实际值的平方的偏差，将所述偏差送入第一
PI
控制器得到电流指令
。
[0015]所述第一
PI
控制器通过计算得到电流指令，其中，
k
pv
和
k
iv
分别为第一
PI
控制器的比例控制参数和积分控制参数，
s
为拉普拉斯算子，和分别为
d
轴电流指令和
q
轴电流指令，
V
dc,k
和分别为直流母线电压实际值和电压指令
。
[0016]所述使用电流指令进行计算得到变流器的控制信号，具体为：计算所述电流指令与电流实际值的电流偏差，将所述电流偏差送入第二
PI
控制器得到交流电压修正值，根据交流电压修正值生成变流器的控制信号
。
[0017]所述第二
PI
控制器通过计算得到交流电压修正值，其中，
k
pi
和
k
ii
分别为第二
PI
控制器的比例控制参数和积分控制参数，
s
为拉普拉斯算子，和分别为
d
轴电流指令和
q
轴电流指令，
I
d,k
和
I
q,k
分别为
d
轴电流实际值和
q
轴电流实际值
。
[0018]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低压台区柔性互联系统控制装置，包括：
[0019]判断模块，用于判断台区的运行模式；
[0020]均衡控制参数计算模块，用于在所述台区的运行模式为并网模式时，根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数；
[0021]电压指令确定模块，用于根据直流母线电压设定值和所述均衡控制参数确定电压指令；
[0022]电流指令确定模块，用于根据所述电压指令和直流母线电压实际值计算得到电流指令；
[0023]控制模块，用于使用电流指令进行计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：判断台区的运行模式；当所述台区的运行模式为并网模式时，根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数；根据直流母线电压设定值和所述均衡控制参数确定电压指令；根据所述电压指令和直流母线电压实际值计算得到电流指令；使用电流指令进行计算，得到变流器的控制信号，并采用控制信号控制台区运行至控制目标
。2.
根据权利要求1所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数，采用的计算方式为：
δ
v2＝
r
v
P
grid
+r
f
(f
*
‑
f)
，其中，
δ
v2表示均衡控制参数，
P
grid
为台区电网功率，
f
*
为台区额定交流频率，
f
为台区实际交流频率，
r
v
和
r
f
均为控制权重系数
。3.
根据权利要求1所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述根据直流母线电压设定值和所述均衡控制参数确定电压指令，具体为：将所述直流母线电压设定值的平方减去所述均衡控制参数得到所述电压指令
。4.
根据权利要求1所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述根据所述电压指令和直流母线电压实际值计算得到电流指令，具体为：计算所述电压指令和直流母线电压实际值的平方的偏差，将所述偏差送入第一
PI
控制器得到电流指令
。5.
根据权利要求4所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述第一
PI
控制器通过计算得到电流指令，其中，
k
pv
和
k
iv
分别为第一
PI
控制器的比例控制参数和积分控制参数，
s
为拉普拉斯算子，和分别为
d
轴电流指令和
q
轴电流指令，
V
dc,k
和分别为直流母线电压实际值和电压指令
。6.
根据权利要求1所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述使用电流指令进行计算得到变流器的控制信号，具体为：计算所述电流指令与电流实际值的电流偏差，将所述电流偏差送入第二
PI
控制器得到交流电压修正值，根据交流电压修正值生成变流器的控制信号
。7.
根据权利要求6所述的低压台区柔性互联系统控制方法，其特征在于，所述第二
PI
控制器通过计算得到交流电压修正值，其中，
k
pi
和
k
ii
分别为第二
PI
控制器的比例控制参数和积分控制参数，
s
为拉普拉斯算子，和分别为
d
轴电流指令和
q
轴电流指令，
I
d,k
和
I
q,k
分别为
d
轴电流实际值和
q
轴电流实际值
。8.
一种低压台区柔性互联系统控制装置，其特征在于，包括：判断模块，用于判断台区的运行模式；
均衡控制参数计算模块，用于在所述台区的运行模式为并网模式时，根据台区的电网功率与交流频率计算均衡控制参数；电压指令确定模块，用于根据直流母线电压设...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇，宁昕，邵瑶，熊雄，徐旖旎，张海，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：