[发明专利]一种基于城市多层直流电网的运行架构及控制方法

权利要求书

1.一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：包括两层电压等级的直流电网及DC-DC变换器，每一层直流电网包括采用直流环网拓扑形式布设的多个VSC换流站，相邻的两个VSC换流站之间设置有DC-DC变换器；

高压直流电网采用直流电压偏差控制，且DC-DC变换器上端的VSC换流站采用定交流电压控制DC-DC变换器下端的VSC换流站根据其控制目标在DC-DC变换器自由交换功率和限制DC-DC变换器交换功率之间切换；

低压直流电网的若干VSC换流站连接城市中心负荷区和城郊新能源，低压直流电网内部的直流电压由DC-DC变换器下端的VSC换流站控制，采用定频率控制，保证新能源的完全接纳和对波动负荷的快速响应；

所述基于城市多层直流电网的运行架构包括正常运行模式，限流运行模式以及分层运行模式；

在稳态情况下，城市多层直流电网采取正常运行模式；

当高压交流电网遭遇突发情况，应调度要求，高压直流电网将对其进行功率支援，城市多层直流电网将进入限流运行模式；

当DC-DC变换器出现故障退出运行，两层直流电网之间失去网间功率交换能力，城市多层直流电网将进入分层运行模式；

当DC-DC变换器下端所连接的低压直流电网出现功率缺额，低压直流电网通过DC-DC变换器实时从高压直流电网获取缺额功率；当低压直流电网出现功率冗余，冗余功率可以通过DC-DC变换器实时输送到高压直流电网。

2.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：高压直流电网的VSC换流站的数目依据城市供电需求及电网建设规划决定。

3.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：高压直流电网内的VSC换流站具有一个定直流电压站，M个定直流电压备用站，N-M-1个定功率站，N为高压直流电网的VSC换流站总数。

4.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：在稳态情况下，为了保证两层直流电网内部功率的自由流动，DC-DC变换器的控制目标采用自由交换功率策略，为了保证DC-DC变换器具备实时响应功率波动的能力，其下端的VSC换流站本地控制策略为定直流电压控制。

5.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：当高压直流电网出现故障或高压交流电网需要高压直流电网提供紧急功率支援的时候，DC-DC变换器将采用限制交换功率策略，通过限流锁定下端的VSC换流站的交换电流，从而达到限制两层电网之间功率交换的目的。

6.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：低压直流电网除连接城市中心负荷区和城郊新能源的换流站之外的换流站采用附加有功信号的定功率控制。

7.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：正常运行模式组合控制策略包括本地控制策略和高级控制策略，高级控制在多层直流电网正常运行模式下，每隔一段时间，会基于调度需求和交流电网的运行状态计算有功功率参考值，获得新的有功功率参考值后，高级控制策略利用通信将新的有功功率参考值下发到多层直流电网内的定有功功率站，直到下次调整之前，各换流站将一直维持该参考值运行。

8.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：在限流运行模式下，多层直流电网将限制高压直流电网经DC-DC向低压电网传递的功率：

在正常运行状态下，DC-DC变换器下端换流站有功上下限分别为和P₁，当多层直流电网进入限流运行模式，高压直流电网定直流电压站为保留功率裕度，将通过调度调整DC-DC变换器下端换流站的电流限值，将有功上限由调整为实现限制DC-DC单向功率的目的。

9.如权利要求1所述的一种基于城市多层直流电网的运行架构，其特征是：在分层运行模式下，高压直流电网内部直流电压由定直流电压站控制，低压直流电网内部的直流电压由DC-DC变换器下端的定直流电压换流站进行控制，DC-DC变换器因故障退出运行后，低压直流电网内部的直流电压将直接通过附加有功信号的定功率站控制。