[发明专利]多端直流配网自组织下垂控制方法

说明书

一种多端直流配网自组织下垂控制方法，属于电力控制技术领域。本发明的目的在传统下垂控制的基础上，提出考虑VSC换流站功率裕度并附加定直流电压控制的多端直流配网自组织下垂控制方法。本发明根据VSC‑MTDC配电网的U‑P下垂特性，设控制器输出误差信号，将考虑换流站功率裕度的改进下垂系数，为保证下垂控制过程中直流电压的连续性，引入功率偏差因子。本发明降低发生扰动时换流站的过载风险，并实现对直流电压的无差调节，有效提高系统电压稳定性，无需通信，使其具备即插即用功能。

技术领域

本发明属于电力控制技术领域。

背景技术

柔性直流装备和控制技术在输电领域的不断成熟，极大地促进了直流配电网的发展。与传统交流配电网相比，直流配电网具有损耗低、输电容量大、电能质量和供电可靠性高、功率控制容易、无需考虑频率和电压相位问题、易于清洁能源大规模接入以及对环境污染小等诸多优势，还能够在与交流系统并联运行情况下有效隔离交流侧故障和扰动。作为能源互联网和智能电网的重要基础，可靠、灵活、高效的柔性直流配电网逐渐成为电力系统安全经济运行、高服务水平供电的重要保证^[7]。因此建设和发展柔性直流配电网对适应各国的节能减排和能源综合利用需求，提升供电智能化水平，促进传统电网向能源互联网过渡，构建绿色环保型能源社会等具有重要意义。

三电平电压源换流器型多端直流(voltage source converter based multi-terminal direct current，VSC-MTDC)配电网具有实现多电源送电、多落点受电，灵活调控系统潮流等特点，已成为未来供电模式发展和改革的有效方案。直流配网潮流波动频繁、暂态过程极短，给各VSC协同配合、功率优化分配和电压稳定控制带来了较大挑战，因此下垂控制作为典型的多点控制，以其对潮流变化的快速响应能力成为目前研究的热点。

目前，对多端直流电网控制方法的研究多集中在输电网层面，而配电网的负荷波动和潮流变化等情况更为复杂，对控制系统设计提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在传统下垂控制的基础上，提出考虑VSC换流站功率裕度并附加定直流电压控制的多端直流配网自组织下垂控制方法。

本发明步骤是：

(1)根据VSC-MTDC配电网的U-P下垂特性，设控制器输出误差信号为ε，且有：

式中：

K_droopi为以U-P关系定义的下垂系数；\

(2)稳态运行时，VSC控制器输出误差信号ε＝0；设定网络中第i个和第j个VSC换流站运行功率上限分别为P_iMAX和P_jMAX，并有P_iMAX＜P_jMAX；若系统发生扰动，第i个换流站的稳定运行点由E(P_DCi,U_DC)变为F(P′_DCi,U'_DC)，由式(6)可知，VSC换流站直流侧电压改变量ΔU_DC为：

则换流站输出总功率增量ΔP_DC表示为：

式中：K_droopj为第j个换流站的下垂系数；

因此，换流站j承担的输出功率增量ΔP_DCj为：