CN110829448A - 面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法及系统，方法包括一次控制和二次控制构成的双层控制结构，其中：一次控制采用下垂控制，使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；二次控制采用分布式一致性控制，使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。本发明建立了双层控制结构，一次控制下垂控制实现交直流混合配电网的稳定，二次控制分布式一致性，实现交直流功率互动支撑，在恢复系统电压的同时，提高了下垂控制的无功功率均分精度，从而抑制系统无功环流，提高系统运行稳定性。

Description

面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法及 系统

技术领域

本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体涉及一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法及系统。

背景技术

分布式电源是实现可再生能源利用的主要方式，通过将分布式电源接入配电网，从而对各种分布式电源进行管理和控制，使可再生能源充分利用到配电网中。相比于一般的交流配电网，交直流混合配电网拥有运行模式多样、交直流互动支撑使系统能适应各种分布式电源和负荷的接入等优点。但同时，高度随机的分布式能源出力、灵活多样的运行模式又给交直流混合配电网的稳定运行控制提出了诸多挑战。

互联运行方式下交直流配电网中连接交直流子网的双向换流器和分布式电源需采取有效的控制策略，以对系统的交直流子网进行互动支撑和负荷的合理分配，否则会导致部分分布式电源和换流器满载运行。下垂控制是实现负荷均流的有效控制方式，但采用下垂控制对直流负荷分配后会引起直流母线电压的变化，交流子网内的潮流会重新调整引起电压波动，而且由于自然因素和接入的分布式电源地理位置的差异性，使得各分布式电源的馈线长短不一，导致它们的馈线阻抗也不一样，通过下垂控制的分布式电源在各自的阻抗不一致的情况下，很难做到对系统各分布式电源的无功功率进行合理分配，从而导致一些分布式电源过载，系统各处无功电压不平衡，出现无功环流，进而影响系统的稳定运行。

因此，需要对交直流配电网的无功电压互动控制策略开展研究以实现交直流无功电压的有效控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法及系统，解决交直流混合配电网交流子网与直流子网无功电压互动支撑的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向交直流混合配电网的分布式无功电压互动支撑控制方法，其特征是，包括一次控制和二次控制构成的双层控制结构，其中：

一次控制采用下垂控制，使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；

二次控制采用分布式一致性控制，使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

进一步的，所述下垂控制包括以下过程：

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型；

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值；

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功；

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量；

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

进一步的，所述分布式一致性控制包括以下过程：

1)采集交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量；

2)将采集的无功变化量输入分布式一致性控制方程中进行迭代，得到无功迭代值，

分布式一致性控制方程为：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数，且0<m<1，l>0，n≥0；N_i为与第i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体j的通信权重因子，ω_ij≥0；g()为函数，其表达式为：

将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示：

其中，n为迭代次数；

3)将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中，使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑。

进一步的，通过Metropolis算法如式(7)所示，对ω_ij进行自适应调节；

式中，n_i与n_j分别是与第i个和第j个智能体进行通信的智能体的数量；r 是收敛系数。

相应的，本发明还提供了一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制系统，其特征是，包括一次控制模块和二次控制模块，其中：

一次控制模块，用于采用下垂控制使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；

二次控制模块，用于采用分布式一致性控制使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

进一步的，所述一次控制模块中，下垂控制包括以下过程：

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型；

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值；

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功；

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量；

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

进一步的，所述二次控制模块中，分布式一致性控制包括以下过程：

1)采集交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量；

2)将采集的无功变化量输入分布式一致性控制方程中进行迭代，得到无功迭代值，

分布式一致性控制方程为：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数，且0<m<1，l>0，n≥0；N_i为与第 i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体j的通信权重因子，ω_ij≥0；g()为函数，其表达式为：

将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示：

其中，n为迭代次数；

3)将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中，使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、通过对下垂控制的下垂系数进行自适应控制，实现了各分布式电源与双向变流器的无功一次控制，能很好地适应交直流混合配电网可能出现的负荷扰动、分布式电源投切等场景，满足交直流混合配电网可靠性要求；

2、本发明建立了双层控制结构，一次控制下垂控制实现交直流混合配电网的稳定，二次控制分布式一致性，实现交直流功率互动支撑，在恢复系统电压的同时，提高了下垂控制的无功功率均分精度，从而抑制系统无功环流，提高系统运行稳定性。

附图说明

图1是本发明的面向交直流混合配电网的分布式无功电压互动支撑控制策略的流程图；

图2是本发明实施仿真系统结构图；

图3为交直混合配电网在无功负荷增加的场景的无功功率曲线；

图4为交直流混合配电网负荷增加时交流母线电压图；

图5为交直流混合配电网在DG5故障切除的场景的无功功率曲线；

图6为交直流混合配电网DG5故障切除时交流母线电压图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的交直流混合配电网包括交流分布式电源、双向变流器、直流分布式电源；所述交流分布式电源通过逆变器连接到交流母线，所述直流分布式电源通过变流器连接到直流母线；交流母线和直流母线通过所述双向变流器连接形成交直流混合配电网。即交直流混合配电网包括交流配电网(交流子网)和直流配电网(直流子网)。

本发明的一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法，配电网采用双层控制结构，一次控制为下垂控制，二次控制即为本发明中的分布式一致性控制。

参见图1所示，本发明的一种面向交直流混合配电网的分布式无功电压互动支撑控制方法，包括一次控制和二次控制构成双层控制结构，具体包括以下过程：

步骤1)一次控制采用下垂控制，实现配电网正常稳定运行。

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型。

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值。

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功。下垂控制为使电源发出的无功和电压按下垂直线变化，两点确定一条直线，一点为额定运行点，另一点任意选定就确定了相应的下垂直线。

通过对下垂系数中的U₁进行控制，使其能够自适应配电网负荷变化，使下垂控制的输出对交直流混合配电网的交流负荷变化作出相应的响应，改变交流分布式电源输出，恢复交流母线电压。

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量。

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

步骤2)二次控制使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

1)交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量采集；

具体包括以下步骤：

步骤A，通过电力系统仿真软件PSCAD对交直流混合配电网模型进行仿真，采集系统稳定后各交流分布式电源和双向变流器的无功电压信息并将其通过电气连接传送到分布式一致性控制系统中，作为控制变量；

步骤B，在系统稳定后增加无功负荷，模拟无功负荷变化的场景，等系统再次稳定后采集各交流分布式电源和双向变流器无功电压信息，作为配电网负荷变化后进行分布式一致性控制的变量；

步骤C，控制系统通过步骤A与步骤B采集的无功信息的差值得到各交流分布式电源和双向变流器在配电网负荷扰动时输出的无功变化量，进而对各交流分布式电源的无功变化量进行分布式一致性迭代；

2)分布式一致性控制方法即为面向交直流混合配电网的分布式无功电压互动支撑控制策略.

将配电网中的各个交流分布式电源看作一个智能体，每个智能体只和与自身相邻的智能体进行无功通信，在下垂控制的一次控制基础上，通过分布式一致性的二次控制，实现交直流混合配电网中交流子网与直流子网的无功电压互动，且使所有智能体无功增量达到一致。

如下式所示，为分布式一致性控制方程：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数(可根据经验确定数值)，且0<m<1， l>0，n≥0；N_i为与第i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体 j的通信权重因子，ω_ij≥0，当任意两个交流分布式电源间不进行通信时，它们的权重因子为零；g()为函数，其表达式为：

g()函数的含义为：对于第i个智能体当j>i时函数为正，迭代值为正，补偿为正，即增加无功，j＝i时为0，不补偿，j<i时为负，减少。

一致性算法中，系统的通信拓扑由权重因子ω_ij反应。可以通过一种优化的Metropolis算法如式(7)所示，对ω_ij进行自适应调节。

式中，n_i与n_j分别是与第i个和第j个智能体进行通信的智能体的数量；r 是收敛系数，其大小能决定同一拓扑下系统收敛的快慢，0<r<1。

式(5)中的权重因子通过式(7)计算，实现权重因子根据系统拓扑变化作自适应变化。

进行分布式一致性控制具体包括以下步骤：

步骤A，将1)中采集的无功变化量输入如式(5)所示的分布式一致性控制中进行迭代，得到无功迭代值，将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示

其中，n为迭代次数。

步骤B，将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中(这样能使各个交流分布式电源和双向变流器的无功增量相同，从而抑制无功环流)，使直流子网通过双向变流器在向交流子网提高功率支撑的同时，实现各交流分布式电源与双向变流器的无功增量均衡分配，减少配电网负荷扰动带来的无功环流，最终使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑，从而提高交直流混合配电网稳定性。

本发明的有益效果为：

1、本发明构建了计及交直流互动的混合配电网分布式控制模型，建立了无功控制的一次控制，满足了分布式电源即插即用的需求(即插即用是指分布式电源的切除与投入，仿真场景中有分布式电源的切除)，提高了系统控制的可靠性；

2、本发明在下垂控制的基础上，提出无功控制的分布式二次控制，在恢复系统电压的同时，提高了下垂控制的无功功率均分精度，从而抑制系统无功环流，提高系统运行稳定性。

实施案例

图2为基于PSCAD搭建交直流混合配电网，配电网中含有5个交流分布式电源，4个直流分布式电源，配电网中各分布式电源采用下垂控制，在各分布式电源的下垂控制中设置相应的电压、功率等参数。

1)数据采集

基于PSCAD仿真模型，对交直流混合配电网的负荷变化和交流分布式电源故障切除的场景进行仿真，采集配电网出现扰动变化前后各分布式电源输出的无功功率变化量。

具体采集过程为：

在配电网稳定运行时，记录各分布式电源实际输出的无功功率；在系统稳定后的某个时间点投上一定的无功负荷(切除一个交流分布式电源)，模拟无功负荷变化(分布式电源故障切除)的场景，待系统再次稳定后，记录各分布式电源此时发出的实际无功功率，从而计算出系统无功负荷变化时，各分布式电源发出的无功变量。

2)利用分布式一致性对无功变化量进行迭代

将采集的无功变化量输入分布式一致性控制(式6)中进行迭代，得到无功迭代值；将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源中，最终使系统在无功负荷变化(分布式电源故障切除)时各分布式电源的无功变化量相同，从而实现交直流无功电压互动。

图3为交直混合配电网在无功负荷增加的场景的无功功率曲线。横坐标为仿真时间，纵坐标为各控制单元输出无功功率，其中Q₁-Q₅为交流分布式电源输出的无功功率，Q₆为双向变流器由直流向交流输出的无功功率。t＝3s时，交流子网无功负荷增加10kvar，分布式电源进行下垂控制增发无功功率。此时，双向变流器IC启动运行于逆变状态，交流子网对于直流子网相当于一个负荷。直流子网二次控制启动，各分布电源协同增发功率，为交流子网提供功率支持，交直流子网间进行协调控制。

图4为交直流混合配电网负荷增加时交流母线电压图，3s时配电网出现扰动，母线电压出现波动，下垂控制策略启动，调整下垂系数，使分布式电源输出适应新的负荷，母线电压恢复至额定电压0.38kV。

交直流混合配电网稳定运行，3s时配电网交流负荷增加，下垂控制自适应改变下垂系数，直流子网通过变流器向交流子网提供无功支撑，交直流子网间进行协调控制，各交流分布电源和双向变流器输出的无功功率增加；此时各交流分布式电源增发的无功功率均有差异，在4.5s时系统分布式一致性控制策略启动，各分布式电源和双向变流器与相邻通信单元进行无功信息交互和迭代计算，交流子网与直流子网互动运行，得到自身无功出力修正值，修正自身无功出力，交流子网与直流子网无功电压协调控制。

图5为交直流混合配电网在DG5故障切除的场景的无功功率曲线。横坐标为仿真时间，纵坐标为各控制单元输出无功功率，其中Q₁-Q₅为交流分布式电源输出的无功功率，Q₆为双向变流器由直流向交流输出的无功功率。t＝3s时，DG5 故障切除，分布式电源进行下垂控制增发无功功率。此时，双向变流器启动运行于逆变状态，交流子网对于直流子网相当于一个负荷。直流子网二次控制启动，各分布电源协同增发功率，为交流子网提供功率支持，交直流子网间进行协调控制。

图6为交直流混合配电网DG5故障切除时交流母线电压图，3s时配电网 DG5故障切除，母线电压出现波动，下垂控制策略启动，调整下垂系数，使分布式电源输出适应新的配电网环境，母线电压恢复至额定电压0.38kV。

交直流混合配电网稳定运行，3s时系统切除DG5，下垂控制自适应改变下垂系数，直流子网通过变流器向交流子网提供无功支撑，交直流子网间进行协调控制，各分布电源和双向变流器输出的无功功率增加；此时系统增加的无功功率均有差异，在4.5s时系统分布式一致性控制策略启动，各分布式电源和双向变流器与相邻通信单元进行无功信息交互和迭代计算，交流子网与直流子网互动运行，得到自身无功出力修正值，修正自身无功出力，交流子网与直流子网无功电压协调控制。

相应的，本发明还提供了一种面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制系统，其特征是，包括一次控制模块和二次控制模块，其中：

一次控制模块，用于采用下垂控制使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；

二次控制模块，用于采用分布式一致性控制使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

进一步的，所述一次控制模块中，下垂控制包括以下过程：

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型；

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值；

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功；

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量；

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

进一步的，所述二次控制模块中，分布式一致性控制包括以下过程：

1)采集交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量；

2)将采集的无功变化量输入分布式一致性控制方程中进行迭代，得到无功迭代值，

分布式一致性控制方程为：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数，且0<m<1，l>0，n≥0；N_i为与第 i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体j的通信权重因子，ω_ij≥0；g()为函数，其表达式为：

将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示：

其中，n为迭代次数；

3)将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中，使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法，其特征是，包括一次控制和二次控制构成的双层控制结构，其中：

一次控制采用下垂控制，使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；

二次控制采用分布式一致性控制，使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

2.根据权利要求1所述的面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法，其特征是，所述下垂控制包括以下过程：

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型；

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值；

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功；

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量；

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

3.根据权利要求1所述的面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法，其特征是，所述分布式一致性控制包括以下过程：

1)采集交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量；

2)将采集的无功变化量输入分布式一致性控制方程中进行迭代，得到无功迭代值，

分布式一致性控制方程为：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数，且0<m<1，l>0，n≥0；N_i为与第i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体j的通信权重因子，ω_ij≥0；g()为函数，其表达式为：

将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示：

其中，n为迭代次数；

3)将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中，使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑。

4.根据权利要求3所述的面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制方法，其特征是，通过Metropolis算法如式(7)所示，对ω_ij进行自适应调节；

式中，n_i与n_j分别是与第i个和第j个智能体进行通信的智能体的数量；r是收敛系数。

5.面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制系统，其特征是，包括一次控制模块和二次控制模块，其中：

一次控制模块，用于采用下垂控制使无功电压下垂控制自适应配电网负荷变化；

二次控制模块，用于采用分布式一致性控制使配电网出现扰动时调节各分布式电源分配无功，恢复电压。

6.根据权利要求5所述的面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制系统，其特征是，所述一次控制模块中，下垂控制包括以下过程：

根据交流分布式电源中无功功率和电压的下垂关系，如式(1)所示，在各交流分布式电源中建立无功电压下垂控制模型；

式中f、U为交流分布式电源的频率、电压的实际值，f₀、U₀为频率、电压的参考值，K₁、K₂为有功频率下垂控制系数和无功电压下垂控制系数，P₀、Q₀为有功功率、无功功率参考值，P、Q为交流分布式电源的有功功率、无功功率实际值；

其中无功电压下垂系数K₂为：

其中U₀、Q₀为下垂控制的电压参考值和无功参考值，U₁、Q₁为确定下垂系数而设置的另一点的电压、无功；

由式(1)得

ΔQ＝K₂·Δu (3)

其中ΔQ为交直流混合配电网无功负荷变化量，Δu为交流分布式电源的电压变化量；

由式(2)和(3)，则对交直流混合配电网做出自适应调节下垂系数的U₁为：

将式(4)代入式(2)则可根据无功负荷变化量ΔQ进行无功电压下垂系数K₂控制，使无功电压下垂控制系数能自适应配电网负荷变化。

7.根据权利要求5所述的面向交直流混合配电网的分布式电压互动支撑控制系统，其特征是，所述二次控制模块中，分布式一致性控制包括以下过程：

1)采集交直流混合配电网出现负荷扰动时各交流分布式电源和双向变流器输出的无功功率变化量；

2)将采集的无功变化量输入分布式一致性控制方程中进行迭代，得到无功迭代值，

分布式一致性控制方程为：

式中，ΔQ_i为每次迭代的无功补偿值，Q_i、Q_i为第i和j个交流分布式电源的无功功率；l,m,n是分布式一致性控制系数，且0<m<1，l>0，n≥0；N_i为与第i个智能体进行通信的智能体集合，ω_ij是智能体i与智能体j的通信权重因子，ω_ij≥0；g()为函数，其表达式为：

将无功迭代值输入下垂控制中，如式(8)所示：

其中，n为迭代次数；

3)将无功迭代值与采集的各分布式电源无功变化量的差值作为二次控制的补偿值输入到各分布式电源和双向变流器中，使系统在扰动时各分布式电源实现无功电压互动支撑。

Images