CN113991757A - 无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质，其方法包括：获取配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率，并计算配电变压器负载率；获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；将实际直流电压指令输入电压控制环，得到各变流器有功电流指令，并进行变流器功率控制；本发明能够保证无通信情况下，互联系统正常工作。

Description

无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及 存储介质
技术领域
本发明涉及一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质，属于电力电子控制技术领域。
背景技术
对负荷波动比较大、供电可靠性要求高的工业园区或农产品加工区，多个配电台区通过AC/DC变流器直流柔性互联，突破单台区固有容量的限制，实现台区动态增容、直流源荷灵活接入、互联台区负载率均衡，并保障重要负荷的安全可靠供电。
多端互联系统通常采用主从控制方式，一台AC/DC变流器负责稳定直流电压Udc、其他AC/DC变流器以PQ模式(电流源)运行，即包含一个主控电压源和多个可控电流源，依靠系统层协调控制进行功率动态分配，对通信有较高的要求，具体表现为：
1)当通信线老化或者意外断开后系统无法进行功率动态分配，故障停机。
2)在台区间距离较远、现场环境复杂等不方便布通信线的应用场景下，多端互联系统无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质，解决无通信情况下，互联系统无法正常工作的问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法，包括：
基于获取的配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率计算配电变压器负载率；
获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；
获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
将实际直流电压指令输入电压控制环得到各变流器有功电流指令，并基于有功电流指令进行变流器功率控制。
可选的，所述配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
可选的，所述获取调制参数包括
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure BDA0003328085880000021
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
所述预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
第二方面，本发明提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
负载率获取模块，用于基于获取的配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率计算配电变压器负载率；
乘积运算模块，用于获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；
直流电压指令调制模块，用于获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
功率控制模块，用于将实际直流电压指令输入电压控制环得到各变流器有功电流指令，并基于有功电流指令进行变流器功率控制。
可选的，所述配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
可选的，所述获取调制参数包括
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure BDA0003328085880000031
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
所述预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
第三方面，本发明提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法、系统、装置及存储介质，互联功率控制不依赖通信，解决了复杂应用场景下布线困难或通信故障系统无法正常工作的难题；同时，通过合理设置虚拟电阻与线路电阻的关系，使直流线路阻抗引起的压降对控制效果影响小。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法的原理图；
图3是本发明实施例提供的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统的结构图。
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。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法，包括以下步骤：
步骤1、获取配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率，并计算配电变压器负载率；配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
如图2所示，以一种无通信下台区低压直流柔性互联系统一次拓扑图为例：
直流源荷指直流侧的分布式电源(光伏、储能)和负荷，交流源荷指交流侧的分布式电源(光伏、储能)和负荷。直流源荷和交流源荷为本发明控制方法面向的外部条件，直流电网与交流电网依赖AC/DC变流器相互关联，直流侧分布式电源和负荷的缺额由多端AC/DC变流器从交流电网补足，影响交流侧配电变压器的负载率。
步骤2、获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；
获取调制参数包括：
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure BDA0003328085880000051
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
步骤3、获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
步骤4、将实际直流电压指令输入电压控制环，得到各变流器有功电流指令，并进行变流器功率控制。
如图3所示，采用本实施例提供的控制方法的控制策略图：
通过直流电压指令调制模块得到包含配电变压器负载率信息Ratio_T的实际直流电压指令
Figure BDA0003328085880000061
根据实际直流电压指令
Figure BDA0003328085880000062
与直流电压反馈值Udc，经电压控制环PI调节器得到正序有功电流指令id*_P。
id_P为正序有功电流反馈值，iq_P为正序无功电流反馈值，ωL为角频率ω与并网电感L的乘积，ed_P为正序d轴电压前馈值，eq_P为正序q轴电压；id_N为负序d轴电流反馈值，iq_N为负序q轴电流反馈值，ed_N为负序d轴电压前馈值，eq_N为负序q轴电压前馈值；θ为电网电压正序锁相角，-θ为电网电压负序锁相角。
电流环为常规的正、负序分离PI调节器，其中，为保证AC/DC变流器交流电流三相平衡，即不含负序分量，负序d轴和q轴电流指令id_N*，iq_N*均为0。
电流环正、负序PI调节器分别得到d轴、q轴电压指令，经过dq-αβ变换，得到α轴和β轴电压指令，进行SVPWM调制，生成PWM信号驱动开关器件。
实施例二：
本发明实施例提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统，包括：
负载率获取模块，用于获取配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率，并计算配电变压器负载率；配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
乘积运算模块，用于获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；获取调制参数包括
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure BDA0003328085880000071
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
所述预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
直流电压指令调制模块，用于获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
功率控制模块，用于将实际直流电压指令输入电压控制环，得到各变流器有功电流指令，并进行变流器功率控制。
实施例三：
本发明实施例提供了一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
存储介质用于存储指令；
处理器用于根据指令进行操作以执行根据上述任一项方法的步骤。
实施例四：
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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)

1.一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法，其特征在于，包括：
基于获取的配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率计算配电变压器负载率；
获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；
获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
将实际直流电压指令输入电压控制环得到各变流器有功电流指令，并基于有功电流指令进行变流器功率控制。
2.根据权利要求1所述的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法，其特征在于，所述配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
3.根据权利要求1所述的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制方法，其特征在于，所述获取调制参数包括
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure FDA0003328085870000011
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
所述预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
4.一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
负载率获取模块，用于基于获取的配电变压器交流负载有功功率和变流器有功功率计算配电变压器负载率；
乘积运算模块，用于获取调制参数，并计算调制参数与配电变压器负载率的乘积值；
直流电压指令调制模块，用于获取额定直流电压指令，通过额定直流电压指令减去乘积值得到实际直流电压指令；
功率控制模块，用于将实际直流电压指令输入电压控制环得到各变流器有功电流指令，并基于有功电流指令进行变流器功率控制。
5.根据权利要求4所述的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统，其特征在于，所述配电变压器负载率为：
Ratio_T＝(PAC+PVSC)/STN
其中，Ratio_T为配电变压器负载率，PAC为配电变压器交流负载有功功率，PVSC为变流器有功功率，STN为配电变压器额定容量。
6.根据权利要求4所述的一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制系统，其特征在于，所述获取调制参数包括
以配电变压器负载率均衡为目标，根据预设判定规则，确定虚拟电阻；
获取配电变压器额定容量、直流母线电压，并结合虚拟电阻确定调制参数，其表达式如下：
Figure FDA0003328085870000031
其中，f为调制参数，R为虚拟电阻，STN为配电变压器额定容量，Udc为直流母线电压；
所述预设判定规则为：各变压器调制参数近似相等，根据变流器与公共直流母线连接点间的线路电阻确定虚拟电阻，虚拟电阻的选取值大于线路电阻。
7.一种无通信下台区低压直流柔性互联功率控制装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
8.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
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