CN114285066B - 多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法及系统,功率均衡协调控制方法,包括:获取多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的输出功率;计算多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率;选择多端柔性互联配电系统中柔直互联设备容量最大的端口作为定电压端口,控制多端柔性互联配电系统的直流母线电压稳定;调节多端柔性互联配电系统中柔直互联设备各个端口的有功功率,使所述端口所接入交流线路连接的交流电源的输出功率,始终跟踪所述平均输出功率。通过调整柔直互联装置各个端口的功率交换,实现了对交流配电线路各个电源的负载均衡。
Description
技术领域
本发明属于电力系统控制技术领域,具体涉及一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法及系统。
背景技术
基于电压源型换流器的柔性直流配电技术因具有传输容量大、传输损耗率小、电缆造价低、供电质量高、灵活友好接入、控制灵活等优势,可在配电网升级改造、交流系统异步互联、分布式电源并网运行等方面发挥重要作用。研究表明,由于目前直流断路器、直流电缆等关键设备的不成熟以及建设标准的不完善,利用背靠背柔性环网装置改造已有的交流配电系统更符合现代城市配电系统的发展方向,是未来配电系统升级的重要措施。在充分发挥配电网已有网络结构和设备潜力的基础上,通过在关键节点安装柔性环网控制装置,可以显著提高系统的运行控制和优化性能。
在采用柔性直流技术进行互联的配电网系统,特别是多端柔性互联配电网中,利用柔性互联装置灵活的有功功率和无功功率控制能力,对各端口之间的交流潮流进行人为的调控,以实现接入区域交流配电网的潮流优化,均衡交流配电网中各个电源的负载,提高系统的运行效率,是柔性互联配电的重要功能。目前,关于柔性直流配电网的功率调度及控制方式主要以完成直流系统内部的控制目标如:直流电压、直流功率等作为控制目标,其协调控制策略也多针对多个端口或多种变流设备之间的协调配合;而在交流电网中,众多以优化交流电网潮流为目标的控制调度策略研究大多以交流电网为控制和改造的对象,通过加装潮流控制器等装备实现整个交流系统的潮流调优。而以采用了直流技术的多端柔性互联配电网作为一个整体,统筹考虑交流系统潮流优化策略以及直流互联系统协调控制策略的综合功率均衡协调控制方法,目前还鲜有提出。显然,在交直流配电技术广泛发展,交流互联配电成为发展趋势的未来,上述多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法将成为自然而然的技术路线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法及系统,用以简洁、有效地实现多端柔性互联配电网的功率优化协调控制,实现柔性互联设备对所接入交流配电网各个电源的负载均衡。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明的第一个方面,提供了一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法,包括如下步骤:
获取多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的输出功率;
计算多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率;
选择多端柔性互联配电系统中柔直互联设备容量最大的端口作为定电压端口,控制多端柔性互联配电系统的直流母线电压稳定;
调节多端柔性互联配电系统中柔直互联设备各个端口的有功功率,使各个端口所接入交流线路连接的交流电源的输出功率,始终跟踪所述交流电源的平均输出功率。
进一步的,获取多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的输出功率,具体方法为:对交流电源出口处输出的交流有功功率进行测量采集,并汇总到系统功率均衡协调控制器。
进一步的,计算多端柔性互联配电系统中所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率,具体方法如下:
其中,Pi为第i条交流线路所连接交流电源的输出功率;N为交流线路的数量;Pave即为所述各交流线路所连接交流电源的平均输出功率。
进一步的,所述柔直互联设备为AC/DC换流器。
进一步的,选择多端柔性互联配电系统中柔直互联设备容量最大的端口作为定电压端口,控制多端柔性互联配电系统的直流母线电压稳定;具体方式如下:
选择容量最大的AC/DC换流器,指定其为定直流电压控制方式,直流电压参考值为系统额定直流电压;其余AC/DC换流器则指定为定交流功率控制方式。
进一步的,调节多端柔性互联配电系统中柔直互联设备各个端口的有功功率,使所述端口所接入交流线路连接的交流电源的输出功率,始终跟踪所述平均输出功率,具体方式如下:
对于第i个端口,以第i个端口所在交流线路所连接交流电源的实际输出功率Pi,与多端柔性互联配电系统各线路所连接交流电源的平均输出功率Pave的差值作为误差信号,输入PI控制器,PI控制器的输出作为第i个端口换流器的有功功率参考值,调整该端口换流器与交流线路间的功率交换,实现对该端口所在交流线路所连接交流电源实际输出功率的控制。
进一步的,若当前选定的定电压端口换流器发生故障,或定电压端口所连接的交流线路发生故障或失电时,当前定电压端口闭锁,则柔直互联装置重新制定定电压控制策略,选择除闭锁端口外容量最大的端口作为定电压端口,控制柔性互联系统的直流母线电压稳定。
进一步的,平均功率计算及PI控制过程中不计入闭锁互联装置所在线路的功率。
本发明的另一个方面,提供了一种用于所述多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法的系统,包括:交流电源、交流线路、直流母线、直流线路、互联装置和直流断路器;
第一交流电源通过第一交流线路和第一互联装置与第一直流母线相连,通过第八交流线路和第八互联装置与第四直流母线相连;
第二交流电源通过第二交流线路和第二互联装置与第一直流母线相连,通过第三交流线路和第三互联装置与第二直流母线相连;
第三交流电源通过第六交流线路和第六互联装置与第三直流母线相连,通过第七交流线路和第七互联装置与第四直流母线相连;
第四交流电源通过第四交流线路和第四互联装置与第二直流母线相连,通过第五交流线路和第五互联装置与第三直流母线相连;
第一直流母线通过三端口的第一直流断路器与第四直流母线相连,第二直流母线通过三端口的第二直流断路器与第三直流母线相连;第一直流断路器与第二直流断路器通过直流配电线路相连。
本发明的有益效果如下:
本发明实施例提供的功率均衡协调控制方法,通过调整柔直互联装置各个端口的功率交换,实现对交流配电线路各个电源的负载均衡,优化了多端柔性互联配电系统中各线路的潮流分布,平衡了系统中各个交流电源的利用率,提高了系统总体的运行效率,并有利于系统整体供电容量的增加。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例功率均衡协调控制方法所应用的多端柔性互联配电网系统示意图。
图2为本发明实施例功率均衡协调控制方法的控制框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明,旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明,本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明提供了一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法及系统,用以简洁、有效地实现多端柔性互联配电网的功率优化协调控制,实现柔性互联设备对所接入交流配电网各个电源的负载均衡。本发明功率均衡协调控制方法的应用场景为包含两个及两个以上交流线路的柔性互联配电系统,控制目标为实现各条交流线路所连接电源的负载均衡,控制对象为系统中的柔性互联装置。
如图1所示,为本发明功率均衡协调控制方法的一个典型应用场景,一个四端柔性直流互联双环网配电系统架构,包括第一交流电源~第四交流电源共四端交流配电电源、第一交流线路~第八交流线路共八条交流配电线路、第一直流母线~第四直流母线共四条公共直流母线、一条直流线路、第一柔直互联装置~第八柔直互联装置(本发明中简称互联装置)共八套柔直互联装置,以及第一直流断路器和第二直流断路器共两台三端口直流断路器。
各组成部分的相互连接关系如下:
第一交流电源通过第一交流线路和第一互联装置与第一直流母线相连,通过第八交流线路和第八互联装置与第四直流母线相连;第二交流电源通过第二交流线路和第二互联装置与第一直流母线相连,通过第三交流线路和第三互联装置与第二直流母线相连;第三交流电源通过第六交流线路和第六互联装置与第三直流母线相连,通过第七交流线路和第七互联装置与第四直流母线相连;第四交流电源通过第四交流线路和第四互联装置与第二直流母线相连,通过第五交流线路和第五互联装置与第三直流母线相连;第一直流母线通过三端口的第一直流断路器与第四直流母线相连,第二直流母线通过三端口的第二直流断路器与第三直流母线相连;第一直流断路器与第二直流断路器通过直流配电线路相连。
如图2所示,本发明一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法,包括如下步骤:
S1、对系统中所有交流线路所连接交流电源的输出功率进行测量;具体实施方式为:对第一交流电源~第四交流电源共四个交流电源出口处输出的交流有功功率进行测量采集,并汇总到系统功率均衡协调控制器。
S2、计算系统中所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率;具体实施方式为:在系统功率均衡协调控制器,对采集到的交流电源有功功率测量值P1~P8进行统计计算,得到交流电源平均输出功率为
S3、选择系统中柔直互联设备容量最大的端口作为定电压端口,控制柔性互联系统的直流母线电压稳定。具体实施方式为:功率均衡协调控制器根据第一互联装置~第八互联装置的设计容量,选择其中容量最大的AC/DC换流器,指定其为定直流电压控制方式,直流电压参考值为系统额定直流电压;其余AC/DC换流器则指定为定交流功率控制方式,交流功率参考值根据步骤S4给定。
S4、调节系统中柔直互联设备各个端口的有功功率,使该端口所接入交流线路连接的交流电源的输出功率始终跟踪所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率。具体实施方式为:在系统功率均衡协调控制器中,分别计算P1~P8与Pave间的误差,并将这些误差分别输入8个PI控制器,8个PI控制器P1ref~P8ref的输出作为系统功率均衡协调控制器的输出,分别输入到第一互联装置~第八互联装置;除所述S3指定的定直流电压运行的互联装置外,其余7个互联装置将该输入值作为其有功功率控制指令。
当指定的定直流电压运行的互联装置或其所在交流线路发生故障,该互联装置闭锁,当前定电压端口闭锁,功率均衡协调控制器收到闭锁信号后,在其余的7个柔直互联装置中再次选择容量最大的AC/DC换流器作为定直流电压运行的换流器,并在S1、S3、S4的测量、计算、PI控制过程中不再计入闭锁互联装置所在线路的功率。
通过上述多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法的各个步骤,调整柔直互联装置各个端口的功率交换,实现对交流配电线路各个电源的负载均衡,优化了多端柔性互联配电系统中各线路的潮流分布,平衡了系统中各个交流电源的利用率,提高了系统总体的运行效率,并有利于系统整体供电容量的增加。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (3)
1.一种多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法,其特征在于,多端柔性互联配电系统包括:交流电源、交流线路、直流母线、直流线路、互联装置和直流断路器;
第一交流电源通过第一交流线路和第一互联装置与第一直流母线相连,通过第八交流线路和第八互联装置与第四直流母线相连;
第二交流电源通过第二交流线路和第二互联装置与第一直流母线相连,通过第三交流线路和第三互联装置与第二直流母线相连;
第三交流电源通过第六交流线路和第六互联装置与第三直流母线相连,通过第七交流线路和第七互联装置与第四直流母线相连;
第四交流电源通过第四交流线路和第四互联装置与第二直流母线相连,通过第五交流线路和第五互联装置与第三直流母线相连;
第一直流母线通过三端口的第一直流断路器与第四直流母线相连,第二直流母线通过三端口的第二直流断路器与第三直流母线相连;
第一直流断路器与第二直流断路器通过直流配电线路相连;
功率均衡协调控制方法,包括如下步骤:
S1、对系统中所有交流线路所连接交流电源的输出功率进行测量:对第一交流电源~第四交流电源共四个交流电源出口处输出的交流有功功率进行测量采集,并汇总到系统功率均衡协调控制器;
S2、计算系统中所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率:在系统功率均衡协调控制器,对采集到的交流电源有功功率测量值P1~P8进行统计计算,得到交流电源平均输出功率为
S3、选择系统中柔直互联设备容量最大的端口作为定电压端口,控制柔性互联系统的直流母线电压稳定:功率均衡协调控制器根据第一互联装置~第八互联装置的设计容量,选择其中容量最大的互联装置并指定为定直流电压控制方式,直流电压参考值为系统额定直流电压;其余互联装置则指定为定交流功率控制方式,交流功率参考值根据步骤S4给定;
S4、调节系统中柔直互联设备各个端口的有功功率,使端口所接入交流线路连接的交流电源的输出功率始终跟踪所有交流线路所连接交流电源的平均输出功率:在系统功率均衡协调控制器中,分别计算P1~P8与Pave间的误差,并将这些误差分别输入8个PI控制器,8个PI控制器P1ref~P8ref的输出作为系统功率均衡协调控制器的输出,分别输入到第一互联装置~第八互联装置;除所述S3指定的定直流电压运行的互联装置外,其余7个互联装置将该输入值作为其有功功率控制指令;
当指定的定直流电压运行的互联装置或其所在交流线路发生故障,该互联装置闭锁,当前定电压端口闭锁,功率均衡协调控制器收到闭锁信号后,在其余的7个柔直互联装置中再次选择容量最大的AC/DC换流器作为定直流电压运行的换流器,并在S1、S3、S4的测量、计算、PI控制过程中不再计入闭锁互联装置所在线路的功率。
2.根据权利要求1所述的多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法,其特征在于,所述柔直互联设备为AC/DC换流器。
3.根据权利要求1所述的多端柔性互联配电系统的功率均衡协调控制方法,其特征在于,平均功率计算及PI控制过程中不计入闭锁互联装置所在线路的功率。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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