一种优化直流配电网潮流的控制方法

文档序号:9507839
一种优化直流配电网潮流的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化直流配电网潮流的控制方法,尤其涉及一种用于优化带两个 电源端的直流配电网潮流的控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着大功率电力电子器件、高压换流技术的高速发展,高压直流输电技术也得到 了不断的完善。直流配电网是一个具有先进的能源管理系统的智能、稳定的交直流混合广 域网络。与交流配电网相比,直流配电网存在着如下的明显优点:在绝缘水平相同的情况 下,直流配电网的传输功率约为交流配电网的1. 5倍;直流配电网能够方便各种分布式电 源和电动汽车充电站的接入;不同于交流配电网,直流配电网并不存在涡流损耗以及线路 的无功损耗,直流配电网的损耗仅为交流网络的15%~50% ;理论上直流系统没有频率偏 差、三相电压不平衡和无功补偿等问题,因此能够有效避免电压波动与闪变、频率偏移、谐 波污染等问题,能够有效地改善电能质量,提尚电网可靠性。
[0003] 直流配电系统的主要控制目的是维持母线电压的稳定,目前有一种电压下垂式控 制的控制策略。它指的是所有具备功率调节能力的变换器均运行于直流电压的控制方式。 在这种控制模式下,电压调节和功率分配由多个换流站共同承担,根据换流站P-V特性曲 线斜率,决定该节点功率分配和电压调节能力且其控制特性为非线性(双曲线)。当换流器 端电压跌落时,其出力增加用以维持电压稳定,但是能否恢复到正常状态则得根据其特性 曲线斜率判断。因此此种控制方式的不足之处在于存在电压静差,且随系统规模的扩大,其 稳定运行区间将变窄,功率分配灵活性有所欠缺。此外,当系统检修或故障导致某一换流站 退出运行、风力发电场输入功率波动等时,传统下垂控制策略仍然按照原有系数进行功率 分配,无法根据系统运行的实际情况进行调节,使得换流站容量使用率较低、直流母线电压 质量较差,甚至出现换流站功率超限显然,这样的控制策略不能很好的适用于对稳定性有 高要求的直流配电网。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种优化直流配电网潮流的控制方 法。该方法将定直流功率端功率划分为η个区段,依次进行潮流计算后求取最小网络损耗 情况下对应的电压值和功率值,采用了功率值和电压值分开求解的方法,求解过程简化且 计算速度较快,可以根据精度需求灵活选取功率划分总区段数η的值。使得有功功率分配 更加合理,同时得到更宽的直流电压控制范围和更低的网损。
[0005] 为实现上述发明的目的,本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0006] 将定直流功率端的功率划分为η个区段,按以下步骤求解第k个区段的直流网络 损耗 0<k<n,keN:
[0007] (1)获取配电网网络参数及节点功率注入信息,包括:母线编号、名称、负荷有功、 输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻;
[0008] (2)设定定直流电压端初始电压值为直流系统的额定电压U = UN,k的初始值为 〇 ;
[0009] (3)设定定直流功率端初始功率为
,其中其中PN为定直流功率段额定功率,η 为定直流功率端的功率划分的区段总数,k为此次计算中所取区段的对应序号;
[0010] (4)进行潮流计算,建立直流潮流方程并且迭代求解,获得各节点电压值和各支路 电流值;
[0011] (5)检查各节点电压,分为以下三种情况考虑:
[0012] 情况1、存在节点电压低于电压稳定下限值1]_,则令定直流电压端的电压U增加 1 % UN,若此时存在节点电压高于电压稳定上限值U_,则令直流网络损耗
,其中 PlciadS负荷端总功率,进入(6);若此时不存在节点电压高于电压稳定上限值1]_,则返回 ⑷;
[0013] 情况2、不存在节点电压低于电压稳定下限值1]_但存在其他节点电压高于电压 稳定上限值1]_,则令定直流电压端的电压U减小1% UN,若此时存在节点电压低于电压 稳定下限值1]_,则令
,进入(6);若此时不存在节点电压低于电压稳定下限值 U_,则返回(4);
[0014] 情况3、既不存在节点电压高于电压稳定上限值U_,也不存在其他节点电压低于 电压稳定下限值1]_,计算此时的直流网络损耗Ail.,进入(6);
[0015] 上述直流网络损耗Δ/t为线路损耗A P、,和换流器损耗Δ P d。两部分之和,设直流 配电网线路只存在电阻,则线路损耗计算公式如下:
[0017] 式中i,j为支路两端节点数编号,IA i节点到j节点的支路电流,R ^为i节点 到j节点的支路电阻。
[0018] 换流器损耗的计算公式如下:
[0020] 式中P_(i)为换流器通态损耗,E为换流器开关损耗,Ia。为换流器交流侧电流, Id。为换流器直流侧电流,RT为联结变压器和等效换流器电抗器的总电阻,K i 4均为常数。
[0021] (6)令k增加1,如果k彡n,则返回步骤3,如果k>n,则进入(7);
[0022] (7)将得出的η个直流网络损耗值进行排序,采用直流网络损耗最小时对应的功 率值作为定直流功率端的功率值指令,此时对应的电压作为定直流电压端的电压指令值。
[0023] 上述技术方案中,所述的将定直流功率端功率划分为η个区段,其取值可以为: 2 彡 η 彡 1000。
[0024] 本发明的有益效果是:本发明采用使两个电源端一端工作于定直流电压方式,另 一端工作于定直流功率方式,将定直流功率端功率划分为η个区段后依次进行潮流计算后 求取最小网络损耗情况下对应的电压值和功率值,保证了直流配电网的各节点电压不越 限,满足静态稳定性的要求。在此基础上实现了配电网直流网络损耗最低的优化运行模式, 满足了经济性的要求。根据系统控制需求合理地选取功率划分总区段数η,实现灵活控制。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例中直流配电网的硬件示意图。
[0026] 图2是本发明所述的直流配电网潮流优化控制方法的算法流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0028] 参照图1,以该图表示的直流配电网为例:该直流配电网带两端电源和四个直流 负荷,负荷侧接入电流传感器和电压传感器用以测量负荷侧电流值和电压值给测控终端, 经由通信网传送给中央处理器,在中央处理器中进行运算得出计算结果后通过通信网下发 控制命令至对应端的换流器。首先读入配电网网络参数以及节点注入功率信息。假定四 个负荷LD1、LD2、LD3和LD4所需功率依次为I\D1、P^、PU3、PU4,母线上各支路电阻依次为 R12、R23、R34;VSC1、VSC2分别连接于节点1、4上。假定VSC1为定直流电压端且电压为U VSC1, VSC2为定直流功率端且功率为Pvse2,节点编号如图1所示。设定定直流电压端初始电压值 为额定电压Uvs"= U N,设定定直流
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