CN116526482A - 一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置，其中方法包括：获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；判断直流出口电压是否低于低压柔性互联装置对应的电压阈值；若直流出口电压低于低压柔性互联装置对应的电压阈值，则进行计时；当计时的时间超过低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时的时间内运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于低压柔性互联装置对应的电压阈值，则将低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。本发明多台互联装置并网时的模式切换通过电压阈值与时间阈值配合实现，能够提高系统运行的稳定性和快速功率响应能力。
Description
技术领域
本发明涉及低压交直流混合配电技术领域，特别是涉及一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置。
背景技术
在配电台区柔性互联系统中，多台低压柔性互联装置（以下简称互联装置）通过共直流母线形式（集中式），或直流母线分段形式（分散式）进行互联以实现负荷具备时空特性互补的台区互联互供。互联系统的协调控制可以按照不同工作时间尺度划分为设备级别和系统级控制。其中，设备级控制主要是针对互联系统内部的电力电子设备，包括互联装置本体、光伏、储能并网变换器等电气设备控制，其性质为本地控制且动态响应快，因此可以根据实时跟踪实际值与参考值对比实现功率、电压、电流等控制。而系统级控制是在保证互联系统内部所有电气设备有序配合的基础上，实现多台装置协同稳定运行，可以基于通讯实现、也可在弱通讯或者无通讯的条件下实现，主要包括潮流优化控制、电压调节控制和模式切换控制等。
在互联系统中，直流母线电压能够直观地反映互联系统内有功功率平衡，因此直流母线电压稳定是保证系统内各互联装置及分布式电源功率协同控制的前提。为保证功率精准互济，达到负载均衡及新能源高效消纳的效果，同时考虑分布式储能直流并网，低压台区柔性互联系统在正常运行时往往有且仅有一台互联装置运行于并网定直流电压（UdcQ）模式，而其他互联装置则运行于并网恒功率控制（PQ）模式，在有台区配变或高压侧出现故障需要进行应急保供时，对应装置则运行于离网恒压恒频（Vf）模式或离网VSG模式。
欧阳丽等提出了《无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略》（电网技术,2015,39(12):3449-3456.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2015.12.018.），该控制策略只能在有储能单元，及有备用直流源的情况下实现，针对无储能型的直流微电网不具有通用性。赵忠斌等提出的《互联直流微电网多模式协调控制策略》（智慧电力,2020,48(04):28-35），其并网状态下并网PCS的下垂调压区与离网状态下储能系统的充电调压区重叠，若没有集中式通信，可能引起系统振荡，因此并非严格意义上的分散式控制；此外，该控制策略也只能在有储能单元，及有备用直流源的情况下实现，针对无储能型的直流微电网不具有通用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置，能够提高柔性互联系统运行的稳定性和快速功率响应能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，包括以下步骤：
获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则进行计时；
判断所述计时的时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述计时的时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法还包括以下步骤：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的低压柔性互联装置的状态；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的低压柔性互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
所述将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式，具体为：
判断互联系统中是否有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置；
若互联系统中没有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置，则将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至并网定直流电压模式，故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至离网恒压恒频控制模式；
若互联系统中有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置，则将故障台区对应的运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至离网恒压恒频控制模式。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法还包括以下步骤：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
第一判断模块，用于判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
计时模块，用于在所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，进行计时；
第二判断模块，用于判断计时的时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
第一切换模块，用于在计时的时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置还包括：
第二获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第三获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的状态；
第二切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的低压柔性互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
所述第二切换模块包括：
判断单元，用于判断互联系统中是否有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置；
第一执行单元，用于在互联系统中没有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至并网定直流电压模式，将故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至离网恒压恒频控制模式；
第二执行单元，用于在互联系统中有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将故障台区对应的运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至离网恒压恒频控制模式。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置还包括：
第四获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第五获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
第三切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明基于分散式控制结构，系统中任一柔性互联装置根据其直流出口电压及相应电压持续时间，不依赖通讯即可自主自切换其定电压（UdcQ）运行模式和并网恒功率控制（PQ）模式，由此即使在没有储能配置的系统中，运行于直流稳压模式（UdcQ模式）的互联装置在发生故障、检修或在工作模式切换时，系统均能满足N-1运行能力的要求，正常运行的互联装置可继续参与多台区间的能量精准互济和功率分配，由此提高柔性互联系统运行的稳定性和快速功率响应能力，同时针对台区高压侧、变压器本体故障或需要检修工况，提出装置并离网切换策略及触发条件，由此提高了故障台区负荷的供电可靠性。
附图说明
图1是应用本发明实施方式的三台区分散式互联系统的结构示意图；
图2是各坐标系关系示意图；
图3是dq坐标系下的恒功率控制示意图；
图4是αβ坐标系下的恒功率控制示意图；
图5是dq坐标系下的恒压/频控制示意图；
图6是αβ坐标系下的恒压/频控制示意图；
图7是并网运行时DC-AC定直流电压UdcQ控制示意图；
图8是本发明实施方式的单台并网互联装置的模式切换控制框图；
图9是本发明实施方式的单台并网互联装置的并网转离网模式切换控制框图；
图10是本发明实施方式的单台并网互联装置的离网转并网模式切换控制框图；
图11是本发明实施例中台区转供时各装置直流输出功率及直流侧电压波形图；
图12是本发明实施例中台区失电时各装置直流输出功率、直流侧电压及装置2交流电压电流波形图；
图13是本发明实施例中装置1因故停机时各装置直流输出功率及直流侧电压波形图；
图14是本发明实施例中装置2正常切换时各装置直流输出功率及直流侧电压波形图；
图15是本发明实施例中Udcref3=600V，tdcref3=0s切换时各装置直流输出功率及直流侧电压波形图；
图16是本发明实施例中Udcref3=700V，tdcref3=0.02s时各装置直流输出功率及直流侧电压波形图；
图17是本发明实施例中Vf重启时各装置直流输出功率、直流侧电压及装置1交流电压波形图。
实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，该方法基于分散式控制结构，系统中任一柔性互联装置根据其直流出口电压及相应电压持续时间，自主自切换其并网定直流电压控制（UdcQ）模式和并网恒功率控制（PQ）模式，由此即使在没有储能配置的系统中，运行于并网定直流电压控制模式的互联装置在发生故障、检修或在工作模式切换时，系统均能满足N-1运行能力的要求，正常运行的互联装置可继续参与多台区间的能量精准互济和功率分配，由此提高柔性互联系统运行的稳定性和快速功率响应能力，同时针对台区高压侧、变压器本体故障或需要检修工况，提出装置并离网切换策略及触发条件，由此提高了故障台区负荷的供电可靠性。
本实施方式的自适应协调控制方法主要应用于多台低压柔性互联装置并网的互联系统中，以图1所示的柔性互联典型拓扑结构为例，系统中包含了典型低压配电台区，低压柔性互联装置（内置双向AC/DC变换单元），直流母线及直流侧模拟负荷、光伏等源、荷功率单元。
单台互联装置（内置双向DC/AC变流单元）存在功率控制、直流电压控制和交流电压/频率控制等多种控制模式，可以实现电压变换和功率双向流动的目的。三相三线制系统中存在多种形式的坐标系，如图2所示，abc为三相静止坐标系，αβ为两相静止坐标系，dq为以角频率ω旋转的同步坐标系，定义q轴超前于d轴90°，d轴与a轴(α轴)的夹角为θ。三相四线制系统中由于零序回路的存在使αβ坐标系和dq坐标系增加了零轴分量。基于恒幅值变换，不同坐标系之间的转换关系可表示为：
（1）
（2）
其中，x abc 、x αβ0 和x dq0 分别表示表示abc、αβ0和dq0坐标系下的电压瞬时值。
根据不同控制目标，三电平互联装置主要有三种控制策略：并网恒功率控制(PQ控制模式)、离网恒压恒频(Vf)控制和并网定直流电压（UdcQ）控制。一般采用双环控制结构，外环控制由具体控制目标决定，内环控制为静止坐标系或者同步旋转坐标系下的电流控制。得到参考电压后，通过三电平SVPWM或正弦脉宽调制(Sinusodal Pulse WidthModulaiton, SPWM)生成调制信号实现开关管的驱动。
（1）并网恒功率控制(PQ控制)
并网控制首先需要使用锁相环对电网进行定向，首先，根据式(1)和式(2)将电网电压u abc 转换为u dq 。然后，采用比例积分控制GPLL处理q轴电压u q ，如式(3)所示，其中k p_PLL为比例增益，k i_PLL为积分增益。控制器GPLL输出加入额定角频率值ω rated后得到电网电压角频率ω，进一步对ω积分得到电网电压相角θ。
（3）
并网恒功率控制(PQ控制)下逆变器输出恒定的有功功率和无功功率。根据瞬时功率理论，三相逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率可表达为：
（4）
其中，P和Q分别为瞬时有功功率和无功功率，i d 和i q 分别为d轴和q轴电流。通过锁相环对电网电压进行定向，可得到电网电压d轴和q轴的参考方向，以及相角θ和频率ω。当电网电压恒定时u q =0，式(4)简化为：
（5）
功率外环的目标是实现输出功率的无差控制，可基于比例积分控制或者基于式(5)直接计算得到d轴和q轴的电流参考。本实施方式采用后者方法，如图3和图4所示，u d 经过时间常数为T ud_LPF的低通滤波环节得到u d_LPF，有功功率参考P ref除以1.5u d_LPF得到d轴电流参考i d_ref，无功功率参考Q ref除以1.5u d_LPF得到q轴电流参考i q_ref。电流内环可分为dq坐标系和αβ坐标系下的控制，图3所示采用dq坐标系下的电流内环控制，比例积分控制器G i_PI如式(6)所示，其中k pi 为比例增益，k ii 为积分增益；图4所示采用αβ坐标系下的电流内环控制，多比例谐振(Proportional Resonant, PR)控制器G i_PR如式(7)所示，其中k pi 为比例增益，k ri 为基频处的谐振增益，k rhi 为h次谐波处的谐振增益，通常设计于5倍和7倍工频等等，以实现电网电压存在背景谐波时并网电流谐波的抑制。
(6)
(7)
（2）离网恒压恒频控制(V-f控制)
离网恒压恒频控制(V-f控制)下逆变器输出恒定幅值和恒定频率的三相交流电压，满足交流负荷的用电需求。控制器对角频率参考ω进行积分得到相角参考θ。电压幅值参考U和相角参考θ根据式(8)生成dq坐标系下的电压参考u dq_ref，根据式(9)生成αβ坐标系下的电压参考u αβ_ref。
(8)
(9)
电压电流双环的目标是实现输出电压的无差控制。dq坐标系下的电压电流双环控制如图5所示。电压外环采用比例积分控制器G u_PI，如式(10)所示，其中k pu 为比例增益，k iu 为积分增益。电压外环得到i dq_ref作为电流内环的参考，电流内环采用比例积分控制器G i_PI，与式(10)一致。αβ坐标系下的电压电流双环控制如图6所示。电压外环采用准比例谐振控制器G u_PR，如式(11)所示，其中k pu 为比例增益，k ru 为基频处的谐振增益，ω c为截止频率。电压外环得到i αβ_ref作为电流内环的参考，电流内环采用比例控制G i_P，如式(12)所示，其中k pi 为比例增益，电流内环采用比例控制的原因是实现阻尼作用，而不是实现电流指令的无静差跟踪。
(10)
(11)
(12)
（3）并网定直流电压控制（UdcQ控制）
通过对DC-AC变流器进行相应控制，维持直流母线电压恒定。在这种控制方式下，变流器通常工作在联网运行模式。DC/AC双向变流器通常采用“U dc Q”的双环控制策略，控制框图如图7所示，其中外环为直流母线电压闭环，内环为基于电网电压定向和空间矢量调制（SVPWM）的dq电流解耦闭环控制，其中d轴电流参考i dref由直流母线电压外环控制得到，q轴电流参考i qref可由变流器无功控制目标直接得到。
在多台互联装置并网的系统中，直流母线电压能够直观地反映互联系统内有功功率平衡，因此直流母线电压稳定是保证系统内各互联装置及分布式电源功率协同控制的前提。为保证功率精准互济，达到负载均衡及新能源高效消纳的效果，系统在正常运行时往往有且仅有一台互联装置运行于并网定直流电压控制（UdcQ）模式，而其他互联装置则运行于并网恒功率控制（PQ）模式，在有台区配变或高压侧出现故障需要进行应急保供时，对应装置则运行于离网恒压恒频控制（Vf）模式。
为减少运行于并网定直流电压控制模式（UdcQ模式）互联装置在发生故障、检修或在工作模式切换时发生直流母线电压震荡对互联系统整体运行的影响，本实施方式拟定系统中任一柔性互联装置根据其直流出口电压及相应电压持续时间，自主自切换其并网定直流电压控制（UdcQ）运行模式和并网恒功率控制（PQ）模式，单台并网互联装置的控制框如图8所示，具体包括以下步骤：
获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则启动计时器进行计时；
判断所述计时器的计时时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述计时器的计时时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
图8中Udc为装置直流侧量测电压，Udcref为设定模式切换的电压阈值，时间单元t为装置直流出口电压量测值低于设定阈值电压的时间，tref为设定模式切换的时间阈值，当单台装置满足电压量测值低于电压阈值且电压跌落低于阈值的时间大于时间阈值时，装置即切换至并网定直流电压控制（UdcQ）模式；
在多台区互联系统中，涉及到多台装置的电压切换阈值和时间切换阈值的配合，各装置对应的电压切换阈值和时间切换阈值需满足至少其一不同的条件，并根据系统实际源、荷接入情况进行整定。
本实施方式拟定系统正常运行时有一台装置运行于直流稳压（UdcQ）模式，其余装置运行于PQ模式或Vf模式，而非在直流微电网中的多变流器统一直流电压下垂控制模式，由此实现功率合理分配，满足台区负载率精准调节需求。本实施方式中互联装置根据其直流出口量测电压及相应电压持续时间，不依赖通讯即可自主自切换定电压（UdcQ）运行模式和定功率（PQ）模式，同时不同装置之间的电压阈值和时间阈值需根据系统实际接入源、荷情况进行配合，且两个阈值中至少有一个不相等。由此可保证系统中始终有且仅有一台装置能够运行于定直流电压（UdcQ）模式并稳定系统直流电压，满足系统N-1运行要求，为系统内各互联装置及分布式电源功率协同控制奠定基础
系统中原运行于PQ模式或Vf模式的装置停机本身不会影响系统直流母线电压的稳定性，若运行于UdcQ模式的装置因故停机，原运行于PQ模式的装置可在无通讯的情况下自适应切换至UdcQ模式，由此稳定系统直流电压，为系统内各互联装置及分布式电源功率协同控制奠定基础。
以图1所示的三台区互联系统为例，在台区高压侧、变压器本体故障，或需要检修时，为提高台区负荷的供电可靠性，故障/检修台区对应的装置需运行于离网Vf模式，拟定装置并离网切换策略如下：
制定台区失电启动控制器进行快速模式切换的策略有三：1）低压总进线开关欠压脱扣（分闸）；2）低压总进线开关上端口三相无压；3）台区对应的互联装置已停机，若三个条件都满足即可自动触发互联装置从并网模式至离网模式的切换启动过程，转换过程为分钟级。如图9所示，具体步骤为：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的互联装置的状态；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
在进行切换时，还需要判断互联系统中是否有运行于UdcQ模式的低压柔性互联装置，若互联系统中没有运行于UdcQ模式的低压柔性互联装置，则将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至UdcQ模式，故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至Vf模式；若互联系统中有运行于UdcQ模式的低压柔性互联装置，则将故障台区对应的运行于PQ控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至Vf控制模式。
通过上述方式进行切换，系统中原运行于PQ模式的装置可在并离网切换策略下自主运行至Vf模式，若原运行于UdcQ模式的装置所接台区故障/检修，则在其停机时由原运行于PQ模式的装置先切换至UdcQ模式稳定直流电压，其再进行切换至Vf模式的操作流程，由此保证了系统的N-1运行能力，并提高负荷的供电可靠性。
当台区变压器出口侧故障恢复，即重新获得电源时，制定执行离网转并网策略的触发条件为：1）低压总进线开关欠压脱扣；2）低压总进线开关上端口有压；3）装置运行于Vf模式。若两个个条件都满足即可自动触发互联装置离网Vf模式至并网PQ模式的切换启动过程，转换过程为分钟级。如图10所示，具体步骤为：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
本实施方式针对台区高压侧、变压器本体故障或需要检修工况，提出装置并离网切换策略及触发条件，由此提高了故障台区负荷的供电可靠性。
为验证本实施方式的自适应协调控制方法的有效性，搭建了拓扑结构如图1所示的三台互联装置并网的柔性互联系统，三个10kV/400V配变台区在直流侧通过低压柔性互联装置进行，直流侧电压为750V。其中，装置1与装置2，装置2与装置3的距离分别为0.2km、1km。三台区交流侧负荷均为120kW，直流负荷为0~120kW。
三台区正常运行
三台区正常运行时，装置1采用UdcQ控制保持直流侧电压恒定，装置2、装置3采用PQ控制，在台区需要重载缓解的工况下，系统能够输出稳定功率，调节台区负载；
当台区3重载，交流负荷为300kW时，此时触发转供逻辑，将装置3的参考有功功率，即P指令由0kW设定为-100kW，装置1运行于并网定直流电压控制模式，实际由台区1向台区3输出功率，各装置直流输出功率和直流侧电压波形如图11所示。因台区3距离台区1较远，因长距离直流电缆传输功率导致互济时装置3直流电压跌落幅值较装置1和装置2更大。
自适应并、离网模式切换单个台区失电（故障/检修）工况
仿真模拟单个台区失电（故障/检修）工况，拟定台区2失电，装置1保持正常运行时的UdcQ模式保持直流侧电压恒定，装置2在满足策略触发条件下切换至Vf控制模式，装置3维持PQ控制模式输出稳定功率。各装置直流输出功率、直流侧电压及装置2交流侧电压电流波形如图12所示。由图12可知，台区2交流侧负荷由台区1稳定供电，由此提高负荷的供电可靠性，装置3直流输出功率与参考功率（P=0kW）相等，装置2交流侧产生稳定380V，50Hz电压。
自适应并网模式切换- PQ模式切换至UdcQ模式
设置装置1因故停机的时刻为1s，系统正常运行时的直流侧负荷为120kW。当装置2和装置3均未配置自适应并网模式切换策略时，各装置直流输出功率和电压如图13所示，此时直流侧电压迅速跌落，失电0.01s后跌落至约700V，0.02s跌落至约650V。
若给定装置2电压切换阈值Udcref2为700V，时间切换阈值tref2为0，当装置检测其直流侧电压Udc2小于700V时，自动由PQ模式切换至定UdcQ模式，如图14所示。仿真结果表明，装置2模式正常切换时，直流侧电压跌落至约670V开始回升，并在故障发生后0.02s内回升至700V以上。
因此，可设置当直流侧电压跌落至600V（装置3的电压切换阈值Udcref3=600V，tref3=0s）或者当装置2动作条件触发0.02s后电压仍低于700V（装置3的Udcref3=700V且时间切换阈值tdcref3=0.02s）时，装置3动作，如图15和图16所示。此条件下，装置2正常动作时，装置3能够不误动；当装置2不能正常切换时，装置3动作。
仿真结果表明当装置1因故停机时，直流侧电压跌落，装置2自动由PQ模式切换至定UdcQ模式，保证装置3不误动。若装置2不能正常切换，由装置3切换至定UdcQ模式保持直流侧电压恒定。
自适应并网模式切换及并离网模式
当装置1因故停机时（t=1s），直流侧电压跌落，装置2在直流侧电压量测值低于上述电压切换阈值时，由PQ模式切换至定UdcQ模式，此时系统直流侧电压回升，装置1在满足并离网切换启动判据后，以Vf模式重新启动。各装置直流侧功率、直流电压及装置1交流侧电压波形如图17所示。
本实施方式中以3台装置并网系统为例说明了多台装置在UdcQ模式和PQ模式自主切换时的电压切换阈值和时间切换阈值的配合逻辑，对于三台以上装置并网的系统本实施方式同样适用。本实施方式中提出并离网切换触发条件是针对现有标准化台区配置，若对现有台区进行改造，在低压总进线开关与母排之间串联电力电子静态开关，或者增加刀闸，本实施方式也同样适用。另外，上述实施方式中的并离网切换策略的执行过程省略了每一条指令下发后的返读判据，若在流程的每一条指令后都增加状态反馈，本实施方式也同样适用。
不难发现，本发明基于分散式控制结构，系统中任一柔性互联装置根据其直流出口电压及相应电压持续时间，自主自切换其定电压（UdcQ）运行模式和并网恒功率控制（PQ）模式，由此即使在没有储能配置的系统中，运行于直流稳压模式（UdcQ模式）的互联装置在发生故障、检修或在工作模式切换时，系统均能满足N-1运行能力的要求，正常运行的互联装置可继续参与多台区间的能量精准互济和功率分配，由此提高柔性互联系统运行的稳定性和快速功率响应能力，同时针对台区高压侧、变压器本体故障或需要检修工况，提出装置并离网切换策略及触发条件，由此提高了故障台区负荷的供电可靠性。
本发明的第二实施方式涉及一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
第一判断模块，用于判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
计时模块，用于在所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，进行计时；
第二判断模块，用于判断所述计时的时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
第一切换模块，用于在计时的时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值相同，且所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同；或者，所述多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同，且所述多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置还包括：
第二获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第三获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的状态；
第二切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的低压柔性互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
所述第二切换模块包括：
判断单元，用于判断互联系统中是否有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置；
第一执行单元，用于在互联系统中没有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至并网定直流电压模式，将故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至离网恒压恒频控制模式；
第二执行单元，用于在互联系统中有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将故障台区对应的运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至离网恒压恒频控制模式。
所述的低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置还包括：
第四获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第五获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
第三切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
本发明的第三实施方式涉及一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一实施方式的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
本发明的第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
值得一提的是，上述实施方式中柔性互联系统拓扑包括共直流母线集中配置模式、直流母线分段分散配置模式、以及直流分段环网模式，本实施方式的自适应协调控制方法对这三种模式均适用。
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。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则进行计时；
判断计时的时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
若所述计时的时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值，则将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
2.根据权利要求1所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，其特征在于，多台低压柔性互联装置对应的电压阈值相同，且多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同；或者，多台低压柔性互联装置对应的时间阈值相同，且多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同；或者，多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同，且多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同。
3.根据权利要求1所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的低压柔性互联装置的状态；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的低压柔性互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
4.根据权利要求3所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，其特征在于，所述将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式，具体为：
判断互联系统中是否有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置；
若互联系统中没有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置，则将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至并网定直流电压模式，故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至离网恒压恒频控制模式；
若互联系统中有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置，则将故障台区对应的运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至离网恒压恒频控制模式。
5.根据权利要求1所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
当所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
6.一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的实时直流出口电压；
第一判断模块，用于判断所述直流出口电压是否低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
计时模块，用于在所述直流出口电压低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，进行计时；
第二判断模块，用于判断所述计时的时间是否超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且在计时的时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压是否始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值；
第一切换模块，用于在所述计时的时间超过所述低压柔性互联装置对应的时间阈值，且计时时间内所述运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的直流出口电压始终低于所述低压柔性互联装置对应的电压阈值时，将所述低压柔性互联装置的运行模式自动切换为并网定直流电压模式。
7.根据权利要求6所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，其特征在于，多台低压柔性互联装置对应的电压阈值相同，且多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同；或者，多台低压柔性互联装置对应的时间阈值相同，且多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同；或者，多台低压柔性互联装置对应的电压阈值不同，且多台低压柔性互联装置对应的时间阈值不同。
8.根据权利要求6所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第三获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的状态；
第二切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相无压、且所述台区对应的低压柔性互联装置处于停机状态时，则将台区内对应的低压柔性互联装置切换至离网恒压恒频控制模式。
9.根据权利要求8所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，其特征在于，所述第二切换模块包括：
判断单元，用于判断互联系统中是否有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置；
第一执行单元，用于在互联系统中没有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将除故障台区外的其余低压柔性互联装置中的一台切换至并网定直流电压模式，将故障台区对应的低压柔性互联装置由并网控制模式自动切换至离网恒压恒频控制模式；
第二执行单元，用于在互联系统中有运行于并网定直流电压模式的低压柔性互联装置时，将故障台区对应的运行于并网恒功率控制模式的低压柔性互联装置的运行模式切换至离网恒压恒频控制模式。
10.根据权利要求6所述的多低压柔性互联装置并网自适应协调控制装置，其特征在于，还包括：
第四获取模块，用于获取台区低压总进线开关的状态，并检测台区低压总进线开关的电压值；
第五获取模块，用于获取台区对应的低压柔性互联装置的运行模式；
第三切换模块，用于在所述台区低压总进线开关为分闸状态、台区低压总进线开关上端口三相有压、且台区对应的低压柔性互联装置的运行模式为离网恒压恒频控制模式时，将台区内对应的低压柔性互联装置切换至并网恒功率控制模式。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一所述多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
12.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230801 |