一種優(yōu)化直流配電網(wǎng)潮流的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種優(yōu)化直流配電網(wǎng)潮流的控制系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種用于優(yōu)化帶 兩個(gè)電源端的直流配電網(wǎng)潮流的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大功率電力電子器件、高壓換流技術(shù)的高速發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)也得到 了不斷的完善。直流配電網(wǎng)是一個(gè)具有先進(jìn)的能源管理系統(tǒng)的智能、穩(wěn)定的交直流混合廣 域網(wǎng)絡(luò)。與交流配電網(wǎng)相比，直流配電網(wǎng)存在著如下的明顯優(yōu)點(diǎn)：在絕緣水平相同的情況 下，直流配電網(wǎng)的傳輸功率約為交流配電網(wǎng)的1.5倍;直流配電網(wǎng)能夠方便各種分布式電源 和電動(dòng)汽車充電站的接入;不同于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)并不存在滿流損耗W及線路的 無功損耗，直流配電網(wǎng)的損耗僅為交流網(wǎng)絡(luò)的15%~50%;理論上直流系統(tǒng)沒有頻率偏差、 =相電壓不平衡和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，因此能夠有效避免電壓波動(dòng)與閃變、頻率偏移、諧波污 染等問題，能夠有效地改善電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)可靠性。
[0003] 直流配電系統(tǒng)的主要控制目的是維持母線電壓的穩(wěn)定，目前有一種電壓下垂式控 制的控制策略。它指的是所有具備功率調(diào)節(jié)能力的變換器均運(yùn)行于直流電壓的控制方式。 在運(yùn)種控制模式下，電壓調(diào)節(jié)和功率分配由多個(gè)換流站共同承擔(dān)，根據(jù)換流站P-V特性曲線 斜率，決定該節(jié)點(diǎn)功率分配和電壓調(diào)節(jié)能力且其控制特性為非線性(雙曲線）。當(dāng)換流器端 電壓跌落時(shí)，其出力增加用W維持電壓穩(wěn)定，但是能否恢復(fù)到正常狀態(tài)則得根據(jù)其特性曲 線斜率判斷。因此此種控制方式的不足之處在于存在電壓靜差，且隨系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，其穩(wěn) 定運(yùn)行區(qū)間將變窄，功率分配靈活性有所欠缺。此外，當(dāng)系統(tǒng)檢修或故障導(dǎo)致某一換流站退 出運(yùn)行、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)輸入功率波動(dòng)等時(shí)，傳統(tǒng)下垂控制策略仍然按照原有系數(shù)進(jìn)行功率分 配，無法根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得換流站容量使用率較低、直流母線電壓質(zhì) 量較差，甚至出現(xiàn)換流站功率超限顯然，運(yùn)樣的控制策略不能很好的適用于對(duì)穩(wěn)定性有高 要求的直流配電網(wǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種優(yōu)化直流配電網(wǎng)潮流的控制 系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)可保證整個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)各端電壓不越限，使得有功功率分配更加合理，同時(shí) 得到更寬的直流電壓控制范圍和更低的直流網(wǎng)絡(luò)損耗。
[0005] 本實(shí)用新型的優(yōu)化直流配電網(wǎng)潮流的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)中央處理 單元、若干負(fù)荷端及等量的測(cè)控終端、兩個(gè)換流站站控系統(tǒng)、及所有測(cè)控終端之間、中央處 理單元與各測(cè)控終端之間、W及中央處理單元與兩個(gè)換流站站控系統(tǒng)之間的通信網(wǎng)；所述 的測(cè)控終端與負(fù)荷端一一對(duì)應(yīng)，用于采集相應(yīng)負(fù)荷側(cè)的功率，所述的兩個(gè)換流站站控系統(tǒng) 中一個(gè)為定直流電壓控制換流站，另一個(gè)為定直流功率換流站。
[0006] 采用該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化直流配電網(wǎng)潮流的控制方法，該方法將定直流功率端功率劃 分為n個(gè)區(qū)段，依次進(jìn)行潮流計(jì)算后求取最小網(wǎng)絡(luò)損耗情況下對(duì)應(yīng)的電壓值和功率值，采用 了功率值和電壓值分開求解的方法，求解過程簡化且計(jì)算速度較快，可W根據(jù)精度需求靈 活選取功率劃分總區(qū)段數(shù)n的值。使得有功功率分配更加合理，同時(shí)得到更寬的直流電壓控 制范圍和更低的網(wǎng)損。
[0007] 具體是:將定直流功率端的功率劃分為n個(gè)區(qū)段，按W下步驟求解第k個(gè)區(qū)段的直 流網(wǎng)絡(luò)損耗0<k<n，keN:
[0008] (1)獲取配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及節(jié)點(diǎn)功率注入信息，包括:母線編號(hào)、名稱、負(fù)荷有功、 輸電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻；
[0009 ] (2)設(shè)定定直流電壓端初始電壓值為直流系統(tǒng)的額定電壓U = Un，k的初始值為0;
[0010] (3)設(shè)定定直流功率端初始功率為
，其中其中化為定直流功率段額定功率，n 為定直流功率端的功率劃分的區(qū)段總數(shù)，k為此次計(jì)算中所取區(qū)段的對(duì)應(yīng)序號(hào)；
[0011] (4)進(jìn)行潮流計(jì)算，建立直流潮流方程并且迭代求解，獲得各節(jié)點(diǎn)電壓值和各支路 電流值；
[0012] (5)檢查各節(jié)點(diǎn)電壓，分為W下S種情況考慮：
[0013] 情況1、存在節(jié)點(diǎn)電壓低于電壓穩(wěn)定下限值Umin,則令定直流電壓端的電壓U增加 1 %化，若此時(shí)存在節(jié)點(diǎn)電壓高于電壓穩(wěn)定上限值Umax,則令直流網(wǎng)絡(luò)損耗Ail二與。。,，其中 Plnad為負(fù)荷端總功率，進(jìn)入(6);若此時(shí)不存在節(jié)點(diǎn)電壓高于電壓穩(wěn)定上限值Umax,則返回 (4)；
[0014] 情況2、不存在節(jié)點(diǎn)電壓低于電壓穩(wěn)定下限值Umin但存在其他節(jié)點(diǎn)電壓高于電壓穩(wěn) 定上限值Umax,則令定直流電壓端的電壓U減小1%帕，若此時(shí)存在節(jié)點(diǎn)電壓低于電壓穩(wěn)定下 限值Umin,則令A(yù)/1 =巧。^，進(jìn)入(6);若此時(shí)不存在節(jié)點(diǎn)電壓低于電壓穩(wěn)定下限值Umin,則返 回（4);
[0015] 情況3、既不存在節(jié)點(diǎn)電壓高于電壓穩(wěn)定上限值Umax,也不存在其他節(jié)點(diǎn)電壓低于 電壓穩(wěn)定下限值Umin,計(jì)算此時(shí)的直流網(wǎng)絡(luò)損耗:，進(jìn)入(6);
[0016] 上述直流網(wǎng)絡(luò)損耗么戲,為線路損耗A Pu和換流器損耗A Pdc兩部分之和，設(shè)直流 配電網(wǎng)線路只存在電阻，則線路損耗計(jì)算公式如下：
[0017] Ar, = IlR::
[001引式中i，j為支路兩端節(jié)點(diǎn)數(shù)編號(hào)，Ib為i節(jié)點(diǎn)至Ij j節(jié)點(diǎn)的支路電流，Ri功i節(jié)點(diǎn)至Ij j節(jié) 點(diǎn)的支路電阻。
[0019] 換流器損耗的計(jì)算公式如下：
[0020] + 及=巧=馬 ' W + 心 W + (& + Kr). C + 吟.這
[0021] 式中Pcon(i)為換流器通態(tài)損耗，E為換流器開關(guān)損耗，Iac為換流器交流側(cè)電流，Idc 為換流器直流側(cè)電流，Rt為聯(lián)結(jié)變壓器和等效換流器電抗器的總電阻，Ki-4均為常數(shù)。
[0022] (6)令k增加1，如果k含n，則返回步驟3，如果k〉n，則進(jìn)入(7);
[0023 ] (7)將得出的n個(gè)直流網(wǎng)絡(luò)損耗值進(jìn)行排序，采用直流網(wǎng)絡(luò)損耗最小時(shí)對(duì)應(yīng)的功率 值作為定直流功率端的功率值指令，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓作為定直流電壓端的電壓指令值。
[0024]上述技術(shù)方案中，所述的將定直流功率端功率劃分為n個(gè)區(qū)段，其取值可W為:2< n< 1000。其中n可根據(jù)實(shí)際控制需要取值，取值范圍如下:2 <n< 1000。
[0025] 本實(shí)用新型的有益效果是:本系統(tǒng)針對(duì)一端工作于定直流電壓方式，另一端工作 于定直流功率方式的兩個(gè)電源端的柔性直流配電系統(tǒng)，通過負(fù)荷側(cè)測(cè)控終端與換流器的站 控系統(tǒng)獲取各節(jié)點(diǎn)電壓和注入功率，通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳給中央處理單元，中央處理單元據(jù)此 建立換流器及直流線路約束條件，并W整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗最小為目標(biāo)，計(jì)算