[发明专利]一种直流配电网的电压协调控制方法

说明书

本发明公开了一种直流配电网的电压协调控制方法——通过主换流站、从换流站及蓄电池对端口电压和功率进行实时监控，从而实现对直流配电网电压的有效控制，保证系统功率平衡。本发明正常运行时，风机和光伏电池均运行于最大功率跟踪模式，以保证新能源最大功率输出；各电力电子器件的控制切换条件由本地信息量决定，不依赖通讯，实现了各电力电子器件的分散自律控制。在暂态运行模式下，控制直流电压的节点在主换流站与从换流站间相互切换时，蓄电池快速充放电以保证控制策略的无缝切换。控制策略考虑到了直流电压偏移量、并网器件容量和蓄电池SOC等约束条件，保证了系统运行的高可靠性。

【技术领域】

本发明属于直流配电网控制领域，具体涉及一种直流配电网的电压协调控制方法。

【背景技术】

随着社会进步和经济发展，电力负荷增长迅速，分布式能源日益受到重视，用户的用电方式也发生较大变化，直流负载增长迅速。伴随供电模式和用电模式的变化，交流配电网在分布式电源接入、负荷多样化、潮流均衡协调、电能质量提高等诸多领域面临巨大挑战。直流配电网在减少换流器数量和换流次数、保证供电质量、提高输送容量、方便新能源接入等方面均显现出巨大的经济技术优势。

直流配电网一般由并网换流器、风-光-储分布式电源、交直流负荷等元素组成，是一个多源多节点系统。在直流配电网中，直流电压是反映系统平稳性的重要指标，直流电压稳定，就可以确保网络的功率平衡，维持系统运行平稳。直流配电网中电压协调控制策略的研究难点在于：1)分布式能源的功率扰动会引起直流电压的波动；2)因大容量换流器的投退或电网侧系统故障引起的剧烈功率波动可能会引起直流电压崩溃。

直流配电网的协调控制策略可参考多端柔性直流输电系统的控制策略。主从控制策略实现简单，原理清晰，但对换流站的通信要求较高，一旦通信失败，整个网络将面临崩溃的危险；电压下降控制策略可使多个换流站共同协调系统有功平衡以控制直流电压，不依赖通信，但是该控制策略难以实现潮流的自由控制，且当负荷较低时，多台定电压控制换流器的电压差值将在网络中引起环流，不利于系统平稳运行；直流电压偏差控制策略中，从换流站通过检测直流电压变化而动作，该方法能实现定有功控制模式与定直流电压控制模式之间的自动转换，但在控制模式转换的过程中，直流电压变化较大，会对系统产生较大的暂态冲击。同时，相关文献对直流微网的电压控制策略进行了研究，发表于《中国电机工程学报》的《风电直流微网的电压分层协调控制》一文提出了直流微网中的电压分层控制策略，各电力电子器件通过检测直流电压变化来协调各变流器的工作方式，该控制策略对直流微网可以实现有效控制，但直流配电网中一般有多个换流站与交流主网互联，因此该控制策略不适用于直流配电网。

在已受理和公开的发明专利中，《一种适用于柔性直流配电网的电压控制方法》利用主站与从站的配合实现电压稳定：稳态运行时，主站控制直流电压，从站控制有功；暂态运行时，从换流站通过电压环控制实现直流电压稳定。该方法未考虑系统中并网换流器与分布式电源以及交直流负荷的配合，尚需完善。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种直流配电网的电压协调控制方法，能够对直流配电网电压的有效控制，保证系统功率平衡。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，通过潮流计算给出从换流站的有功参考值，从而保证各节点直流电压以及主换流站输入功率不越限；

步骤二，主换流站实时检测输入功率，蓄电池和从换流站并网换流器均实时检测直流端口处电压；

步骤三，若直流端口处的直流电压波动范围为0.97pu～1.03pu，主换流站控制直流电压，输入功率不越限；从换流站有功恒定，风机和光伏电池均以最大功率跟踪MPPT模式运行，蓄电池处于待机状态；

步骤四，若直流电压波动范围为0.95pu～0.97pu或1.03pu～1.05pu，主换流站输入功率达到额定值，进入限流模式，以恒功率运行；从换流站进入下降控制，改变功率输出；