CN108964149A - 考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法 - Google Patents

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武志锴
许言路
蒋理
孙健
王丹
孟明
魏怡
朱国林
刘晗
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Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，将多端柔性互联装置的交流侧连接多个交流配电网，直流侧连接直流配电网用作联络开关，构成交直流柔性互联配电网，正常情况，多端柔性互联装置采用主从控制，一端为主控制端，控制直流配电网电压，其他端为从控制端，控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；当多端柔性互联装置任一端口发生故障时，根据端口故障情况，采用对应的调节方式，并保证一个端口控制直流配电网电压，其余端口控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；通过主从控制的调节，交直流柔性互联配电网实现无需信息传递下的系统故障处理。本发明在柔性互联装置某端故障后，可以快速切换控制策略，维持系统稳定运行，保证非故障线路持续运行。

Description

考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法
技术领域
本发明涉及一种交直流柔性互联配电网协调控制方法。特别是涉及一种考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法。
背景技术
能源危机与环境污染是全球共同面对的重要问题，大力发展分布式电源发电是解决上述问题的有效途径。当前配电网主要以交流电网为主，适用于交流负荷与交流分布式电源的接入，光伏发电装置、储能装置、新能源电动汽车、直流负荷的接入需要大量换流装置，在增加系统运行成本的同时降低了配电网的效率。交直流柔性互联配电网可以同时集成交流装置与直流装置，提高了配电网的负荷多样性，是未来智能配电网的重要表现形式之一。
交直流柔性互联配电网利用多端柔性互联装置连接交流线路与直流线路，可以有效提高分布式电源的消纳能力，在降低系统运行成本的同时柔性调控系统潮流，优化配电网的运行方式。交直流互联配电网协调控制方法已有研究，例如已有技术[1]，见中国电机工程学报，第36卷第22期出版的基于VSC的交直流混合中压配电网功率-电压协调控制，该协调控制策略有效调控柔性互联装置的发出功率，使交直流配电网运行在最优工况，但未考虑柔性互联装置故障后，如何协调优化配电网运行，已有技术[2]，见电力系统自动化，第42卷第7期出版的含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法，该协调控制方法针对交流网侧故障，提出了配电系统的协调控制方法，但未考虑互联装置故障情况下，配电系统的调控方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种在柔性互联装置某端发生故障时，能够通过切换柔性互联装置的运行模式，协调控制配电系统，就可保证系统重要负荷的不间断供电，维持配电系统稳定运行的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法。
本发明所采用的技术方案是：一种考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，将多端柔性互联装置的交流侧连接多个交流配电网，直流侧连接直流配电网用作联络开关，从而构成交直流柔性互联配电网，正常情况下，多端柔性互联装置采用主从控制，即一端为主控制端，控制直流配电网电压，其他端为从控制端，控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；当多端柔性互联装置任一端口发生故障时，根据所述端口故障情况，采用对应的调节方式，并保证一个端口控制直流配电网电压，其余端口控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；通过主从控制的调节，交直流柔性互联配电网实现无需信息传递下的系统故障处理。
所述的多端柔性互联装置是由三个电压源换流器并联连接构成，并在三个电压源换流器的直流侧共同连接一个用于滤除直流侧线路谐波的电容。
所述的主控制端是采用电压电流双环控制方法控制直流配电网电压，所述从控制端是采用功率电流双环控制方法控制交直流柔性互联配电网的功率潮流。
所述的电压电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行电压，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。
所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是外环计算给定的电压参考值与交直流柔性互联配电网实际运行电压值的差值，所得差值再经过比例积分器计算后得到电流指令参考值。
所述的功率电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行功率，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。
所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是将外环分别测量得到的交直流柔性互联配电网实际运行功率和实际运行电压有功分量相除得到电流指令参考值。
所述的对应的调节方式，若所述的端口故障是主控制端的端口故障，为保证直流侧线路电压稳定，多端柔性互联装置需要将一个从控制端端口切换为主控制端的端口，控制直流配电网电压；若所述的端口故障是从控制端的端口故障，多端柔性互联装置不需要切换端口，保持初始控制不变。
本发明的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，在柔性互联装置某端发生故障后，通过切换控制策略，可以实现对配电系统的协调控制，保证重要负荷的不间断供电，提高了配电网运行可靠性；通过建模，本发明为交直流柔性互联配电网故障时的运行提供了理论依据；在柔性互联装置某端故障后，可以快速切换控制策略，维持系统稳定运行，保证非故障线路持续运行。
附图说明
图1是本发明中多端柔性互联装置的结构示意图；
图2为本发明的交直流柔性互联配电网示意图；
图3为本发明的柔性互联装置整体控制运行特性图；
图4为本发明的电压电流双环控制图；
图5为本发明的功率电流双环控制图；
图6为本发明的故障情况下控制策略切换示意图；
图7a是本发明多端柔性互联装置交流侧某一端口故障结果仿真图；
图7b是本发明多端柔性互联装置直流侧端口故障结果仿真图；
图7c是本发明多端柔性互联装置直流配电网电压仿真图。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法做出详细说明。
本发明的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，将多端柔性互联装置的交流侧连接多个交流配电网，直流侧连接直流配电网用作联络开关，从而构成交直流柔性互联配电网，正常情况下，多端柔性互联装置采用主从控制，即一端为主控制端，控制直流配电网电压，其他端为从控制端，控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；当多端柔性互联装置任一端口发生故障时，根据所述端口故障情况，采用对应的调节方式，并保证一个端口控制直流配电网电压，其余端口控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；通过主从控制的调节，交直流柔性互联配电网实现无需信息传递下的系统故障处理。本发明所述的联络开关为传统配电网中连接交流与交流配电区域的转换开关，其主要作用为当某条线路故障后，通过调节联络开关的通断，以实现负荷之间的供转，减少停电的不良影响，其存在的问题为实时调节能力不强，存在动作损耗、合环电流冲击，给电网运行的安全性和可靠性带来隐患。
如图1所示，所述的多端柔性互联装置是由三个电压源换流器(VSC)并联连接构成，并在三个电压源换流器(VSC)的直流侧共同连接一个用于滤除直流侧线路谐波的电容，在配电网中可以代替传统联络开关的位置，具有柔性调控系统潮流，实时调整系统运行状态，支持配电网的广泛互联的特点。
所述的主控制端是采用电压电流双环控制方法控制直流配电网电压，所述从控制端是采用功率电流双环控制方法控制交直流柔性互联配电网的功率潮流。其中：
所述的电压电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行电压，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是外环计算给定的电压参考值与交直流柔性互联配电网实际运行电压值的差值，所得差值再经过比例积分器计算后得到电流指令参考值。
所述的功率电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行功率，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是将外环分别测量得到的交直流柔性互联配电网实际运行功率和实际运行电压有功分量相除得到电流指令参考值。
所述的对应的调节方式，若所述的端口故障是主控制端的端口故障，为保证直流侧线路电压稳定，多端柔性互联装置需要将一个从控制端端口切换为主控制端的端口，控制直流配电网电压；若所述的端口故障是从控制端的端口故障，多端柔性互联装置不需要切换端口，保持初始控制不变。
下面结合图详细描述本发明的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法。
图2为本发明中所述的交直流柔性互联配电网示意图，这里的柔性互联是指利用柔性互联装置连接交直流线路所搭建的交直流柔性互联配电网。考虑电网的经济性改造原则，柔性互联装置的直流端搭建直流线路，对于新接入得新能源装置与交、直流负荷可以根据电流的不同需求进行分区域连接，同时为保障故障情况下重要负荷的不间断供电，每条线路均接有储能装置。
图3为本发明的柔性互联整体控制运行特性图，柔性互联装置主要由大功率电力电子器件组成，采用SPMW脉宽调制方法。假设A端控制直流侧电压(VdcQ)，采用电压电流双环控制，通过外环对实时电压的判断，给出电流指令调节内环电流，进而控制实际输出电压；B、C端调节系统功率(PQ)，采用功率电流双环控制，与电压电流双环控制不同的是，外环输出电流参考值仅由线路实时功率决定，内环控制原理与电压电流双环控制相同。
图4为本发明的电压电流双环控制图。图中Udcref表示直流线路电压参考值，Pref、Qref表示系统有功功率、无功功率的参考值，Id、Iq表示系统电流有功分量、无功分量，Ud、Uq表示系统电压有功分量、无功分量，Idref、Iqref表示有功电流指令值、无功电流指令值，Udref、Uqref表示有功电压参考值、无功电压参考值。外环输出电流指令值Idref由两部分组成，一部分由直流线路电压参考值Udcref与实时电压Udc相减后，经过比例积分器PI1得到，一部分由Pref与Ud相除得到；Iqref由Qref与Uq的相反数相除得到。内环电流指令值Idref与电流有功分量Id相减后，经比例积分器PI2与电压有功分量Ud共同组成有功电压参考值Udref；内环电流指令值Iqref与电流有功分量Iq相减后，经比例积分器PI2与电压无功分量Uq共同组成无功电压参考值Uqref。电压电流双环控制，可以根据线路实时电压，有效调控直流线路电压，减小系统电压波动，维持系统稳定运行。
图5为本发明的功率电流双环控制图。图中Pref、Qref表示系统有功功率、无功功率的参考值，Ud、Uq表示系统电压有功分量、无功分量，Id、Iq表示系统电流有功分量、无功分量，Idref、Iqref表示有功电流指令值、无功电流直流值，Udref、Uqref表示有功电压参考值、无功电压参考值。外环输出电流指令值Idref由有功功率Pref与电压有功分量Ud相除得到；Iqref由Qref与Uq的相反数相除得到。电流内环的控制原理与电压电流双闭环控制中的内环控制原理一致。功率电流双环控制，可以根据实时潮流，有效调控系统有功功率、无功功率，合理规划配电网潮流。
图6为本发明的故障情况下控制策略切换示意图。正常情况下，A端控制直流侧电压(VdcQ)控制，B、C端调节系统功率(PQ)控制。A端故障时，为维持直流线路电压稳定，B端切换控制策略，改为VdcQ控制，C端控制策略不变；B端发生故障时，A、C端控制策略不变，由A端维持直流线路电压稳定，C端控制功率平衡；C端发生故障时，A、B端控制策略不变，由A端维持直流线路电压稳定，B端控制功率平衡；直流端发生故障时，A、B、C端控制策略均不变。
图7a为本发明多端柔性互联装置交流侧某一端口故障仿真结果图，图7b为本发明多端柔性互联装置直流侧端口故障仿真结果图，图7c为本发明多端柔性互联装置直流配电网电压仿真图，将三个仿真图结合观察，可以看出4S时多端柔性互联装置交流侧某一端口故障，故障端口输出功率由10MW降为0MW,8S时多端柔性互联装置直流侧端口故障，故障端口输出功率2MW降为0MW，每次故障多端柔性互联装置直流配电网电压都发生微小波动后又重新恢复稳定，从仿真结果图可以看出通过协调控制多端柔性互联装置，本方法可以有效应对系统故障，降低直流侧电压波动，保证重要负荷的不间断供电，维持配电系统的稳定运行。

Claims (8)

1.一种考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，将多端柔性互联装置的交流侧连接多个交流配电网，直流侧连接直流配电网用作联络开关，从而构成交直流柔性互联配电网，正常情况下，多端柔性互联装置采用主从控制，即一端为主控制端，控制直流配电网电压，其他端为从控制端，控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；当多端柔性互联装置任一端口发生故障时，根据所述端口故障情况，采用对应的调节方式，并保证一个端口控制直流配电网电压，其余端口控制交直流柔性互联配电网的功率潮流；通过主从控制的调节，交直流柔性互联配电网实现无需信息传递下的系统故障处理。
2.根据权利要求1所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的多端柔性互联装置是由三个电压源换流器(VSC)并联连接构成，并在三个电压源换流器(VSC)的直流侧共同连接一个用于滤除直流侧线路谐波的电容。
3.根据权利要求1所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的主控制端是采用电压电流双环控制方法控制直流配电网电压，所述从控制端是采用功率电流双环控制方法控制交直流柔性互联配电网的功率潮流。
4.根据权利要求3所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的电压电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行电压，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。
5.根据权利要求4所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是外环计算给定的电压参考值与交直流柔性互联配电网实际运行电压值的差值，所得差值再经过比例积分器计算后得到电流指令参考值。
6.根据权利要求3所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的功率电流双环控制方法，是外环根据交直流柔性互联配电网实际运行功率，分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值；内环根据所述的电流指令参考值调节电压基波分量，进而控制实际输出电压。
7.根据权利要求6所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的分析交直流柔性互联配电网运行目标状态，给出电流指令参考值，是将外环分别测量得到的交直流柔性互联配电网实际运行功率和实际运行电压有功分量相除得到电流指令参考值。
8.根据权利要求1所述的考虑故障情况的交直流柔性互联配电网协调控制方法，其特征在于，所述的对应的调节方式，若所述的端口故障是主控制端的端口故障，为保证直流侧线路电压稳定，多端柔性互联装置需要将一个从控制端端口切换为主控制端的端口，控制直流配电网电压；若所述的端口故障是从控制端的端口故障，多端柔性互联装置不需要切换端口，保持初始控制不变。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109842162A (zh) * 2019-01-24 2019-06-04 国电南瑞科技股份有限公司 一种柔性交直流配电台区及其调度控制策略
CN110247418A (zh) * 2019-07-08 2019-09-17 南京南瑞继保电气有限公司 基于柔性多状态开关的交直流混合配电网及控制试验方法
CN111431166A (zh) * 2020-05-20 2020-07-17 重庆大学 确保直流母线电压稳定运行的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071372A (zh) * 2015-07-20 2015-11-18 清华大学 一种适用于柔性直流配电网的电压控制方法
CN106505567A (zh) * 2016-12-27 2017-03-15 华北电力大学 基于恒压恒频控制的三端柔性环网装置的不间断供电方法
EP3304674A1 (en) * 2015-06-03 2018-04-11 Northrop Grumman Systems Corporation Aircraft dc power distribution systems and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3304674A1 (en) * 2015-06-03 2018-04-11 Northrop Grumman Systems Corporation Aircraft dc power distribution systems and methods
CN105071372A (zh) * 2015-07-20 2015-11-18 清华大学 一种适用于柔性直流配电网的电压控制方法
CN106505567A (zh) * 2016-12-27 2017-03-15 华北电力大学 基于恒压恒频控制的三端柔性环网装置的不间断供电方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109842162A (zh) * 2019-01-24 2019-06-04 国电南瑞科技股份有限公司 一种柔性交直流配电台区及其调度控制策略
CN109842162B (zh) * 2019-01-24 2022-08-16 国电南瑞科技股份有限公司 一种柔性交直流配电台区及其调度控制策略
CN110247418A (zh) * 2019-07-08 2019-09-17 南京南瑞继保电气有限公司 基于柔性多状态开关的交直流混合配电网及控制试验方法
CN110247418B (zh) * 2019-07-08 2022-07-22 南京南瑞继保电气有限公司 基于柔性多状态开关的交直流混合配电网及控制试验方法
CN111431166A (zh) * 2020-05-20 2020-07-17 重庆大学 确保直流母线电压稳定运行的控制方法
CN111431166B (zh) * 2020-05-20 2022-05-06 重庆大学 确保直流母线电压稳定运行的控制方法

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