CN112952892A - 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法 - Google Patents

适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112952892A
CN112952892A CN202110411391.6A CN202110411391A CN112952892A CN 112952892 A CN112952892 A CN 112952892A CN 202110411391 A CN202110411391 A CN 202110411391A CN 112952892 A CN112952892 A CN 112952892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
droop
direct
power
voltage
direct current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110411391.6A
Other languages
English (en)
Inventor
班国邦
张露松
李永忠
闫桂航
马晓红
刘丽
李义
曾华荣
欧阳泽宇
杨柳青
李欣
毛先胤
牛唯
杨文勇
杨旗
佟刚
邹雕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Power Grid Co Ltd filed Critical Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110411391.6A priority Critical patent/CN112952892A/zh
Publication of CN112952892A publication Critical patent/CN112952892A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，当多端直流系统的直流母线电压偏差时，分别通过在原有下垂控制的基础上加上横功率补偿分量和纵电压补偿分量改变系统的原有稳定运行点，实现直流母线电压的恢复和各个VSC的功率协调分配；解决了由新能源发电随机性和负荷变动引起的直流母线电压偏差过大，影响系统的稳定运行甚至产生振荡；而现有技术的下垂控制方式不能解决这个问题，而且在稳态电压与额定值之间存在偏差以及单个换流器无法实现功率精确分配的缺陷，影响系统的稳定运行等技术问题。

Description

适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法
技术领域
本发明属于直流配电网技术领域，尤其涉及一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法。
技术背景
在多端柔性直流配电网中，传统下垂控制因其控制简单、可以灵活并网、孤岛运行以及良好的扩展性和无需通讯等众多优点；在多端柔性直流配电网中得到了广泛的应用。但是由于多端直流系统各端由直流线路互连，由新能源发电随机性和负荷变动引起的直流母线电压偏差过大，影响系统的稳定运行甚至产生振荡；而现有技术的下垂控制方式不能解决这个问题，而且在稳态电压与额定值之间存在偏差以及单个换流器无法实现功率精确分配的缺陷，影响系统的稳定运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，以解决由新能源发电随机性和负荷变动引起的直流母线电压偏差过大，影响系统的稳定运行甚至产生振荡；而现有技术的下垂控制方式不能解决这个问题，而且在稳态电压与额定值之间存在偏差以及单个换流器无法实现功率精确分配的缺陷，影响系统的稳定运行等技术问题。
本发明具体采用以下技术方案：
一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，当多端直流系统的直流母线电压偏差时，分别通过在原有下垂控制的基础上加上横功率补偿分量和纵电压补偿分量改变系统的原有稳定运行点，实现直流母线电压的恢复和各个VSC的功率协调分配。
所述下垂协调控制方法的具体实现步骤包括：
步骤1、改进下垂系数设置及测量装置采集多端直流系统相关模拟量；
步骤2、输出功率满载判据以及中间变量的处理；
步骤3、改进下垂协调控制器对系统的稳定运行点进行调整。
所述步骤(1)改进下垂系数要求与VSC至负载距离成正比K1:K2:…:Kn＝l1:l2:…:ln，其中Ki与li分别为第i个换流站VSC的下垂系数与到负荷的线路长度；设置各个VSC的输出容量Si。
所述测量装置采集的相关模拟量包含第i个VSC的直流侧电压Vi，输出有功功率Pi。
所述步骤(2)根据输出功率满载判据，若第i个VSC功率越限则其功率定值取为1pu,否则，功率测量值取相对值Pi *＝Pi/Pmax_i；然后，通过通讯设备获取系统中其他VSC的有功数据Pj，j＝1,…n且j≠i；生成中间功率均值变量
Figure BDA0003024241260000021
最大输出有功功率Pmax_i＝90％Si。
步骤3所述改进下垂协调控制器对系统的稳定运行点进行调整的方法为：针对经典下垂控制方法引入了横功率补偿分量和纵电压补偿分量，对多端柔性直流配电网的运行状态进行修正，在负荷变动的情况下实现直流配电网直流侧母线电压的恢复和多端VSC的功率分配。
所述改进下垂协调控制器表达式为：
Vref_i＝Vn-Ki[Pi *+ΔPi *]+ΔVi
式中，Vn为端口输出电压幅值的额定值，Vref_i为实际端口输出电压幅值给定值；
Figure BDA0003024241260000031
为横功率补偿分量，kp_e、ki_e分别为横功率补偿分量PI控制参数；ΔVi＝(kp_v+ki_v/s)(ξVn-Vi)为纵电压补偿分量，kp_v、ki_v分别为纵电压补偿分量PI控制参数；ξ为输出电压调整系数>1。
本发明有益效果：
本发明是当系统负载变化引起直流母线电压偏差过大时，在改进下垂协调控制器的作用下可以改变系统原有的稳态运行点，实现直流母线电压的恢复和各个VSC的功率协调分配。
本发明在原有下垂控制的基础上加上横功率补偿分量和纵电压补偿分量改变系统的原有稳定运行点，能够在换流站之间实现有功功率分配的同时还能保持直流母线电压基本为额定值，可以大大提高直流系统的可靠性。
解决了由新能源发电随机性和负荷变动引起的直流母线电压偏差过大，影响系统的稳定运行甚至产生振荡；而现有技术的下垂控制方式不能解决这个问题，而且在稳态电压与额定值之间存在偏差以及单个换流器无法实现功率精确分配的缺陷，影响系统的稳定运行等技术问题。
附图说明：
图1是本发明下垂协调控制方法基于主电路示意图；
图2是本发明下垂协调控制方法基于的控制原理示意图；
图3是本发明下垂协调控制方法的控制回路框图。
具体实施方式：
为使本发明的控制方案，控制思想和结构更加明晰，下面将结合附图对本发明做详细的解释说明。
为了便于理解本申请的技术方案，改进下垂协调控制方法所基于的主回路结构采用简单的双端结构(见图1)，包含两个换流站：VSC1、VSC2；两条直流输电线路line1、line2；一个负载LOAD。
一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，当多端直流系统的直流母线电压偏差时，分别通过在原有下垂控制的基础上加上横功率补偿分量和纵电压补偿分量改变系统的原有稳定运行点，实现直流母线电压的恢复和各个VSC的功率协调分配。
所述下垂协调控制方法的具体实现步骤包括：
(1)改进下垂系数设置及测量装置采集多端直流系统相关模拟量；
(2)输出功率满载判据以及中间变量的处理；
(3)改进下垂协调控制器对系统的稳定运行点进行调整。
所述步骤(1)改进下垂系数要求与VSC至负载距离成正比K1:K2:…:Kn＝l1:l2:…:ln，其中Ki与li分别为第i个换流站VSC的下垂系数与到负荷的线路长度；设置各个VSC的输出容量Si。测量装置采集的相关模拟量包含第i个VSC的直流侧电压Vi，输出有功功率Pi。
所述步骤(2)根据输出功率满载判据，若第i个VSC功率越限则其功率定值取为1pu,否则，功率测量值取相对值Pi *＝Pi/Pmax_i；然后，通过通讯设备获取系统中其他VSC的有功数据Pj，j＝1,…n且j≠i；生成中间功率均值变量
Figure BDA0003024241260000041
其中最大输出有功功率Pmax_i＝90％Si，之所以取90％容量是为了留出充足无功裕度，维持交流输出端的电压稳定。
所述步骤(3)针对经典下垂控制引入了横功率补偿分量和纵电压补偿分量，对多端柔性直流配电网的运行状态进行修正，可以在负荷变动的情况下实现直流配电网直流侧母线电压的恢复和多端VSC的功率分配(见图2)。
改进下垂协调控制器(见图3)可以表达如下式：
Vref_i＝Vn-Ki[Pi *+ΔPi *]+ΔVi
其中，Vn为端口输出电压幅值的额定值，Vref_i为实际端口输出电压幅值给定值；
Figure BDA0003024241260000051
为横功率补偿分量，kp_e、ki_e分别为横功率补偿分量PI控制参数；ΔVi＝(kp_v+ki_v/s)(ξVn-Vi)为纵电压补偿分量，kp_v、ki_v分别为纵电压补偿分量PI控制参数；ξ为输出电压调整系数>1。

Claims (8)

1.一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：当多端直流系统的直流母线电压偏差时，分别通过在原有下垂控制的基础上加上横功率补偿分量和纵电压补偿分量改变系统的原有稳定运行点，实现直流母线电压的恢复和各个VSC的功率协调分配。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：所述下垂协调控制方法的具体实现步骤包括：
步骤1、改进下垂系数设置及测量装置采集多端直流系统相关模拟量；
步骤2、输出功率满载判据以及中间变量的处理；
步骤3、改进下垂协调控制器对系统的稳定运行点进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：所述步骤(1)改进下垂系数要求与VSC至负载距离成正比K1:K2:…:Kn＝l1:l2:…:ln，其中Ki与li分别为第i个换流站VSC的下垂系数与到负荷的线路长度；设置各个VSC的输出容量Si。
4.根据权利要求2所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：所述测量装置采集的相关模拟量包含第i个VSC的直流侧电压Vi，输出有功功率Pi。
5.根据权利要求2所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：所述步骤(2)根据输出功率满载判据，若第i个VSC功率越限则其功率定值取为1pu,否则，功率测量值取相对值Pi *＝Pi/Pmax_i；然后，通过通讯设备获取系统中其他VSC的有功数据Pj，j＝1,…n且j≠i；生成中间功率均值变量
Figure FDA0003024241250000021
6.根据权利要求5所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：最大输出有功功率Pmax_i＝90％Si。
7.根据权利要求2所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：步骤3所述改进下垂协调控制器对系统的稳定运行点进行调整的方法为：针对经典下垂控制方法引入了横功率补偿分量和纵电压补偿分量，对多端柔性直流配电网的运行状态进行修正，在负荷变动的情况下实现直流配电网直流侧母线电压的恢复和多端VSC的功率分配。
8.根据权利要求7所述的一种适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法，其特征在于：所述改进下垂协调控制器表达式为：
Vref_i＝Vn-Ki[Pi *+ΔPi *]+ΔVi
式中，Vn为端口输出电压幅值的额定值，Vref_i为实际端口输出电压幅值给定值；
Figure FDA0003024241250000022
为横功率补偿分量，kp_e、ki_e分别为横功率补偿分量PI控制参数；ΔVi＝(kp_v+ki_v/s)(ξVn-Vi)为纵电压补偿分量，kp_v、ki_v分别为纵电压补偿分量PI控制参数；ξ为输出电压调整系数>1。
CN202110411391.6A 2021-04-16 2021-04-16 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法 Pending CN112952892A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110411391.6A CN112952892A (zh) 2021-04-16 2021-04-16 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110411391.6A CN112952892A (zh) 2021-04-16 2021-04-16 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112952892A true CN112952892A (zh) 2021-06-11

Family

ID=76232771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110411391.6A Pending CN112952892A (zh) 2021-04-16 2021-04-16 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112952892A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115833183A (zh) * 2023-02-16 2023-03-21 中国科学院电工研究所 一种主动支撑场景下柔性交直流配电系统协调控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115833183A (zh) * 2023-02-16 2023-03-21 中国科学院电工研究所 一种主动支撑场景下柔性交直流配电系统协调控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106849172B (zh) 光储交直流微网中的并离网无缝切换策略
CN109274113B (zh) 一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法
CN110198045B (zh) 一种vsc-mtdc附加频率自适应下垂控制方法
CN113067357B (zh) 交直流混合配电网直流电压自适应下垂控制方法和系统
CN109617112B (zh) 适用于多端柔性直流系统的改进型直流电压控制策略
CN112003291A (zh) 一种提高微电网下垂无功补偿性能的方法
CN109713717B (zh) 一种配电网光伏电压协调控制方法
CN112086985B (zh) 考虑有功传输能力的混合双馈入系统的协调控制策略
CN111900710A (zh) 一种并网型直流微电网协调控制方法
CN112290582A (zh) 新能源电站和直流耦合离网制氢系统及其控制方法
Chen et al. An improved coordination method of multi-terminal MMC-HVDC system suitable for wind farm clusters integration
CN116131276A (zh) 基于功率因素的海上风电无功补偿优化计算方法及系统
CN105406488A (zh) 一种基于光伏逆变器无功调节的过电压抑制方法
CN112952892A (zh) 适用于多端柔性直流配电网直流稳压的下垂协调控制方法
CN109802423B (zh) 一种直流式互联微网系统及频率与电压控制方法
CN109586305B (zh) 一种基于柔性多状态开关的配电网运行控制策略
CN108695892A (zh) 一种基于光伏逆变器调节的配电网电压控制方法
CN111092443A (zh) 一种风电场内dfig和svc无功紧急协调控制方法
CN113852099B (zh) 一种直驱风电机组快速频率响应控制系统及方法
CN111628491B (zh) 一种基于线路阻抗检测的直流微网改进下垂控制方法
CN112186816A (zh) 一种利用新型下垂无功补偿控制提高光伏微网动态性能的方法
CN113489044A (zh) 考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法
CN113381431A (zh) 一种应用于多端柔性直流输电系统的自适应下垂控制策略
CN108462209B (zh) 基于虚拟同步发电机的频率电压一体鲁棒优化控制方法
CN112600239A (zh) 一种风电并网控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination