[发明专利]基于主动功率平衡的多端直流配网电压无差控制方法

说明书

本发明公开了基于主动功率平衡的多端直流配网电压无差控制方法，包括如下过程：变电站1用于调节配电系统电压，设置为功率平衡主站，换流器VSC1采用VdcQ控制，换流器VSC2和换流器VSC3采用定功率控制；建立自适应电压无差控制模型，实时反馈系统电压偏差，并进行补偿控制。本发明通过主动功率平衡对主从控制进行了改进研究：基于现有控制方法响应快、电压无偏差的优点，提出主动功率补偿快速调节系统变电站发出和吸收的功率，形成自适应电压无差控制策略，保证系统电压无偏差。摆脱了对通信设备的依赖，根据系统电压偏差，快速准确调整变电站出力，实现系统电压和出力的快速、无差调节。

技术领域

本发明涉及配电网领域，具体是基于主动功率平衡的多端直流配网电压无差控制方法。

背景技术

随着化石能源的枯竭，光伏、风力等可再生能源的开发与利用受到越来越多的关注。由于新能源大多通过直流形式接入现有电网，多端柔性直流配电网(Multi terminalsflexible DC distribution network，MTFDCDN)凭借换流环节少、损耗低、投资省、占地少、容量大、控制灵活等优势，在中低压配电系统得到广泛的关注与应用。但是多端柔性直流配电系统的控制依然存在很多问题，例如直流电压受传输功率和实时潮流的影响，容易产生电压偏差，在阈值附近波动，影响供电可靠性和系统稳定性；其次，当系统发生故障等工况切换时，系统动态响应特性差，过渡时间冗长，过电压现象明显，可能导致系统失衡；最后，某些换流站控制方法需要考虑其他换流站状态，模式切换的判据难以确定，并且高度依赖通信系统进行信号传递，对通信系统的同步能力要求高，增加了系统不确定性。多端柔性直流配电系统的控制模式主要分为主从控制和下垂控制。其中，主从控制的基本控制方法是由一容量足够大的换流站承担主站角色，根据系统潮流实时调整功率出力，稳定系统电压；当主站故障退出时，由另一容量较大的备用主站顶替原主站的位置，调节吞吐功率，稳定系统电压。主从控制能有效控制系统额定电压在给定值附近，但是工况变化的暂态过程调节速度慢，可能导致电压超调、换流站过载等问题，并且高度依赖通信。为了降低主从控制通信设备同步能力的依赖，衍生了电压裕度控制，备用主站通过监测系统电压是否达到电压上下限值，对控制功率进行自动调节，避免了依赖通信设备传递主站退出的信号。但是存在备用主站优先级选择困难、系统电压偏差大、动态响应慢、过电压、过载等问题。下垂控制分为电压-功率控制和电压-电流控制，有多个下垂控制站投入系统运行，根据系统电压动态调节输出功率，能实现系统功率的快速调节，并且便于模块化拓展，但是存在下垂系数整定困难、存在电压偏差等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于主动功率平衡的多端直流配网电压无差控制方法，包括如下过程：

变电站1用于调节配电系统电压，设置为功率平衡主站，换流器VSC1采用VdcQ控制，换流器VSC2和换流器VSC3采用定功率控制；建立自适应电压无差控制模型，实时反馈系统电压偏差，并进行补偿控制；

多端柔性直流配电系统电压的调节由变电站1承担，直流端电压U_dc、功率P_s和i_dref之间的关系如下所示：

i_drefi＝((K_P3i+K_I3i/s)(U_dcrefi-U_dci)+P_srefi-P_si)*(K_P1i+K_I1i/s)

其中K_P3i和K_I3i分别表示补偿电压的比例参数和积分参数，K_P1i和K_I1i分别表示功率环的比例参数和积分参数；系统的无功功率的调节由主站及备用主站承担，直流端无功功率Q_dc和i_qref之间存在如下关系：