CN112398157B - 一种基于损耗最优的多端直流系统运行控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于损耗最优的多端直流系统运行控制方法和装置，步骤二，测量主站功率P ₁；步骤三，若P ₁≥β _min·P _N +ΔP ₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设其功率为P _set=β _min·P _N ；N=N+1，转二；如果N>N_max，判断P ₁≥β _max·P _N ，若是，则如果N≤2·N_max‑1，设定第N‑N_max+1号从站功率为P _set=β _max·P _N ，N=N+1，转二，如果N>2·N_max‑1，所有变流器满载，结束；若P ₁<β _max·P _N ，转二；若P ₁<β _min·P _N +ΔP ₁，如果P ₁≤ΔP ₂，关闭第N‑1号从站，N=N‑1，转二；如果P ₁>ΔP ₂，转二。本发明实现交直流系统损耗优化运行。

Description

一种基于损耗最优的多端直流系统运行控制方法和装置

技术领域

本发明涉及配用电技术领域，具体涉及一种基于损耗最优的多端直流系统运行控制方法和装置。

背景技术

多端直流系统的运行控制的目标主要是维持系统的稳定，在系统安全稳定运行的前提下，通过与直流与交流电网的交互，实现功率、能量平衡。多端直流系统运行控制的经济性主要是靠调节电网的峰谷差电价，或是分布式电源通过直流并网向交流售电实现运行收益。

变流器在不同的功率下运行损耗不一，相比变压器而言，整体损耗较大，但是现有的运行控制策略都较少将变流器的损耗考虑到系统的经济运行方案中。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于损耗最优的多端直流系统运行控制方法和装置，解决了现有的运行控制未考虑变流器运行损耗的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，包括以下步骤：

步骤一，启动变流器主站，所述变流器主站编号N＝1；变流器从站编号N＝2,3,…,N_max，其中，N_max为交直流系统的变流器个数；当前N设置为N＝2；

步骤二，测量主站实时功率记为P₁；

步骤三，若P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设定其功率为P_set＝β_min·P_N；N＝N+1，转步骤二；

如果N>N_max，判断P₁≥β_max·P_N，若是，则如果N≤2·N_max-1，则设定第N-N_max+1号从站功率为P_set＝β_max·P_N，N＝N+1，转步骤二，否则如果N>2·N_max-1，所有变流器满载，结束本方法；若P₁<β_max·P_N，转步骤二；

若P₁<β_min·P_N+ΔP₁，则如果P₁≤ΔP₂，则关闭第N-1号从站，N＝N-1，转步骤二；如果P₁>ΔP₂，转步骤二；

ΔP₁为功率上升控制误差裕度，ΔP₂为功率下降控制误差裕度，P_N为第N个从机的额定功率；β_min,β_max分别为变流器最优工作区间的下限和上限值。

进一步的，β_min和β_max分别取40％和90％。

进一步的，ΔP₁取4％*P_N，ΔP₂取6％*P_N。

进一步的，所述多端直流系统包括若干个AC/DC变流器和与AC/DC变流器连接的直流负载，AC/DC变流器设备连接交流电网，一台AC/DC变流器作为主机，其余AC/DC变流器作为从机。

一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，包括：

主站启动模块，用于启动主站，主站编号N＝1；从站编号N＝2,3,…,N_max，其中，N_max为交直流系统的变流器个数；将当前N设置为N＝2；

主站功率测量模块，用于测量主站实时功率记为P₁；

运行优化模块，若P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设定其功率为P_set＝β_min·P_N；N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块；

如果N>N_max，判断P₁≥β_max·P_N，若是，则如果N≤2·N_max-1，则设定第N-N_max+1号从站功率为P_set＝β_max·P_N，N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块，否则如果N>2·N_max-1，所有变流器满载，结束运行优化；若P₁<β_max·P_N，转主站功率测量模块和运行优化模块；

若P₁<β_min·P_N+ΔP₁，则如果P₁≤ΔP₂，则关闭第N-1号从站，N＝N-1，转主站功率测量模块和运行优化模块；如果P₁>ΔP₂，转主站功率测量模块和运行优化模块；

ΔP₁为功率上升控制误差裕度，ΔP₂为功率下降控制误差裕度，P_N为第N个从机的额定功率；β_min,β_max分别为变流器最优工作区间的下限和上限值。

进一步的，β_min和β_max分别取40％和90％。

进一步的，ΔP₁取4％*P_N，ΔP₂取6％*P_N。

进一步的，所述多端直流系统包括若干个AC/DC变流器和与AC/DC变流器连接的直流负载，AC/DC变流器设备连接交流电网，一台AC/DC变流器作为主机，其余AC/DC变流器作为从机。

本发明所达到的有益效果：本发明可实现交直流系统在配电网中的损耗优化运行，满足直流侧负载的同时可以实现整个系统的经济效益最高；本发明采用逻辑判断便于工程实现，避免复杂的最优化问题在实际运行中可能出现的无法求解，系统控制系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种典型交直流系统结构图；

图2是本发明实施例中的一种多端直流系统运行控制方法流程图。

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。

典型交直流系统结构如图1所示。交直流系统包括若干AC/DC变流设备、储能系统和直流负载(充电桩、充电站)；交直流系统采用主从控制(有且只有一台AC/DC变流器控制直流电压，作为主机，其余AC/DC变流器控制功率，作为从机)。

实施例1：

如图2所示，一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，包括以下步骤：

步骤1，启动主站，设定主站编号N＝1，控制直流电压为U_e；

步骤2，对从站进行编号，编号N＝2,3,…,N_max，其中N_max为交直流系统的变流器个数；当前N＝2；

按容量编号或者距离主站电气距离/物理距离等方式编号。

步骤3，实时测量主站功率记为P₁；

步骤4，如果P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果是转步骤5，如果不是转步骤11，其中β_min是变流器最优工作区间{β_min,β_max}的下限值，ΔP₁为误差裕度；β_min、β_max一般取40％、90％，ΔP₁一般取4％P_N，P_N为第N个从机的额定功率；

所有的负荷波动均由主站承担，当主站功率增加到经济运行区间时，可用于承担负荷波动的剩余容量响应减少，需要将主站的部分负荷转移给其余从站。

步骤5，如果N≤N_max，若是则转步骤6，若不是则转步骤8；

步骤6，启动第N台变流器设备，设定功率P_set＝β_min·P_N；保证每一次开启的从机变流器均可以运行在最优工作状态区间中。

步骤7，N＝N+1，转步骤3；

步骤8，如果P₁≥β_max·P_N，若是则转步骤9，若不是则转步骤3；第一次轮询均是以最优区间下限为功率设定值；当负荷继续增加时，主站功率势必继续上升，到达经济运行区间上限值。那么从站的功率设定指令从下限值上升到上限值，从站既可以帮助主站继续分担负荷，还能够继续保证运行在经济区间。

步骤9，如果N≤2·N_max-1，若是则转步骤10，若不是则转步骤14；本步骤判断第二轮轮询是否结束；

步骤10，设定第(N-N_max+1)号从站功率为P_set＝β_max·P_N，转步骤7；

步骤11，如果P₁≤ΔP₂，若是则转步骤12，若不是则转步骤3；ΔP₂为ΔP₂为功率下降控制误差裕度，一般取取6％*P_N。

步骤12，关闭第(N-1)号从站；

步骤13，N＝N-1，转步骤3；

步骤14，所有变流器满载，无法继续进行损耗优化，结束本方法。

实施例2：

一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，包括：

主站启动模块，用于启动主站，主站编号N＝1；从站编号N＝2,3,…,N_max，其中，N_max为交直流系统的变流器个数；将当前N设置为N＝2；

主站功率测量模块，用于测量主站实时功率记为P₁；

运行优化模块，若P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设定其功率为P_set＝β_min·P_N；N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块；

如果N>N_max，判断P₁≥β_max·P_N，若是，则如果N≤2·N_max-1，则设定第N-N_max+1号从站功率为P_set＝β_max·P_N，N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块，否则如果N>2·N_max-1，所有变流器满载，结束运行优化；若P₁<β_max·P_N，转主站功率测量模块和运行优化模块；

若P₁<β_min·P_N+ΔP₁，则如果P₁≤ΔP₂，则关闭第N-1号从站，N＝N-1，转主站功率测量模块和运行优化模块；如果P₁>ΔP₂，转主站功率测量模块和运行优化模块；

ΔP₁为功率上升控制误差裕度，ΔP₂为功率下降控制误差裕度，P_N为第N个从机的额定功率；β_min,β_max分别为变流器最优工作区间的下限和上限值。

进一步的，β_min和β_max分别取40％和90％。

进一步的，ΔP₁取4％*P_N，ΔP₂取6％*P_N。

进一步的，所述多端直流系统包括若干个AC/DC变流器和与AC/DC变流器连接的直流负载，AC/DC变流器设备连接交流电网，一台AC/DC变流器作为主机，其余AC/DC变流器作为从机。

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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，启动变流器主站，所述变流器主站编号N＝1；变流器从站编号N＝2,3,…,N_max，其中，N_max为交直流系统的变流器个数；将当前N设置为N＝2；

步骤二，测量主站实时功率记为P₁；

步骤三，若P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设定其功率为P_set＝β_min·P_N；N＝N+1，转步骤二；

如果N>N_max，判断P₁≥β_max·P_N，若是，则如果N≤2·N_max-1，则设定第N-N_max+1号从站功率为P_set＝β_max·P_N，N＝N+1，转步骤二，否则如果N>2·N_max-1，所有变流器满载，结束本方法；若P₁<β_max·P_N，转步骤二；

若P₁<β_min·P_N+ΔP₁，则如果P₁≤ΔP₂，则关闭第N-1号从站，N＝N-1，转步骤二；如果P₁>ΔP₂，转步骤二；

ΔP₁为功率上升控制误差裕度，ΔP₂为功率下降控制误差裕度，P_N为第N个从机的额定功率；β_min,β_max分别为变流器最优工作区间的下限和上限值。

2.根据权利要求1所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，其特征是：β_min和β_max分别取40％和90％。

3.根据权利要求1所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，其特征是：ΔP₁取4％*P_N，ΔP₂取6％*P_N。

4.根据权利要求1所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行方法，其特征是：所述多端直流系统包括若干个AC/DC变流器和与AC/DC变流器连接的直流负载，AC/DC变流器设备连接交流电网，一台AC/DC变流器作为主机，其余AC/DC变流器作为从机。

5.一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，其特征是：包括：

主站启动模块，用于启动主站，主站编号N＝1；从站编号N＝2,3,…,N_max，其中，N_max为交直流系统的变流器个数；将当前N设置为N＝2；

主站功率测量模块，用于测量主站实时功率记为P₁；

运行优化模块，若P₁≥β_min·P_N+ΔP₁，如果N≤N_max，则启动第N台变流器设备，设定其功率为P_set＝β_min·P_N；N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块；

如果N>N_max，判断P₁≥β_max·P_N，若是，则如果N≤2·N_max-1，则设定第N-N_max+1号从站功率为P_set＝β_max·P_N，N＝N+1，转主站功率测量模块和运行优化模块，否则如果N>2·N_max-1，所有变流器满载，结束运行优化；若P₁<β_max·P_N，转主站功率测量模块和运行优化模块；

若P₁<β_min·P_N+ΔP₁，则如果P₁≤ΔP₂，则关闭第N-1号从站，N＝N-1，转主站功率测量模块和运行优化模块；如果P₁>ΔP₂，转主站功率测量模块和运行优化模块；

ΔP₁为功率上升控制误差裕度，ΔP₂为功率下降控制误差裕度，P_N为第N个从机的额定功率；β_min,β_max分别为变流器最优工作区间的下限和上限值。

6.根据权利要求5所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，其特征是：β_min和β_max分别取40％和90％。

7.根据权利要求5所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，其特征是：ΔP₁取4％*P_N，ΔP₂取6％*P_N。

8.根据权利要求5所述的一种基于损耗最优的多端直流系统运行装置，其特征是：所述多端直流系统包括若干个AC/DC变流器和与AC/DC变流器连接的直流负载，AC/DC变流器设备连接交流电网，一台AC/DC变流器作为主机，其余AC/DC变流器作为从机。

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