一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法与流程

本发明涉及一种直流配电系统中母线电压稳态控制，更具体的说涉及一种适用于直流配电网根据母线所连接负载或电源的变化情况改变首端变流器电压参考值的控制方法。

背景技术：

随着现代电力系统的发展，分布式能源和直流负载的数量逐年增多，而电力电子技术的发展也使得高效率直流配电网的建设成为可能。因此直流配电网具有良好的可行性和应用前景。为了提高系统中线路电压合格率，改变单纯将并网变流器直流母线电压维持某恒定值的做法，使连接变流器的控制更符合特定场景，有效控制直流线路电压分布最优，需改变变流器电压参考值的获取方式。因此，对并网点的潮流进行有效控制非常必要，可根据负载或电源的变化情况，合理调节并网点输出电压。本发明提出了一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法，可进一步实现线路电压分布良好，提高电压质量。本发明提出一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立直流配电网均匀分布负荷或电源模型。直流配电网均匀分布负荷或电源模型如下：由于直流配电网负荷分布复杂，难以考虑，可将其按照线路均匀分布进行分析，即单位长度线路上的负荷或电源均分，电源情况与负载类似。

假设均匀分布负载为纯电阻负载且密度为p(w/km),单位长度导线电阻为r0，线路额定电压为un，则总负载大小为:p＝p·l。

考虑ab中长为dx的任意一段长度近似为0的短线路，则dx上的功率可由集中参数表示为p·dx，线路dx上产生的电压损耗计算公式为：

根据公式1-2，可得线路ab上的电压损耗为：

根据公式3所示，均匀分布电阻负载产生的电压损耗，可用位于均匀负载中央的集中负载(其大小等于总负载)产生的电压损耗代替。

步骤2：获取均匀分布负荷或电源功率变化数据δp并计算系统的电压灵敏度δ。所述电压灵敏度为：

且可采用检测装置得到并网负载和分布式电源的功率变化情况，其中，δp＞0表示负载功率增大或分布式电源功率减小；δp＜0表示负载功率减小或分布式电源功率增大；表示因负载或分布式电源功率变化带来的电压影响忽略不计。

步骤3：结合电压灵敏度δ与功率变化数据δp计算并网点所需电压参考值ua。本发明为了满足线路电压分布最优，通过负载功率变化与电压灵敏度的乘积测算电压损耗变化而改变ac/dc变流器的电压参考值，可达到精准调节直流线路电压的目的。在改变并网点电压参考值时，为使全线路电压合格率更高，电能质量最优，结合电压灵敏度与系统功率变化状况得出并网点所需电压参考值

步骤4：根据ua的大小调节并网变流器输出直流电压。

进一步的，所述步骤(1)中可知当系统中分布式电源均匀分布时，均匀分布电源产生的电压升高，可用位于均匀电源中央的集中电源(其大小等于总电源)产生的电压升高代替。

所述步骤(4)中并网变流器采用电压电流双闭环结构控制，根据ua的大小改变并网变流器直流电压输出参考值udcref，可实时调节并网点电压趋向ua，

采用电压电流双闭环可使电压以较快速度进行调整，从而跟上输出电压参考值的变化。

本发明有益效果：方法简单、有效且可操作，在分析直流配电网的负载和分布式电源的基础上，改变了传统控制模式中恒定并网点电压的变流器控制方法；减小了运行损耗；提高了直流线路电压合格率；进而有效保证了负载和分布式电源变化情况下的可靠接入和系统稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1基于并网点潮流的线路电压控制流程图。

图2均匀分布负荷模型。

图3任意短线路上的功率模型。

图4并网ac/dc变流器控制框图。

图5不同负载时两种调压方式下全线路电压对比。

图6不同功率电源接入时全线路电压。

图7不同负载及电源同时接入时全线路电压。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明提供的基于并网点潮流的线路电压控制流程图，详细说明如下：

本发明的目的是提供一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法，可进一步实现线路电压分布良好，提高电压质量。本发明提出一种基于并网点潮流的直流配电网线路电压控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立直流配电网均匀分布负荷或电源模型。所述步骤(1)中，直流配电网均匀分布负荷或电源模型如下：由于直流配电网负荷分布复杂，难以考虑，可将其按照线路均匀分布进行分析，即单位长度线路上的负荷或电源均分，如图2所示，电源情况与负载类似。

假设均匀分布负载为纯电阻负载且密度为p(w/km),单位长度导线电阻为r0，线路额定电压为un，则总负载大小为:p＝p·l。

考虑ab中长为dx的任意一段长度近似为0的短线路，则dx上的功率可由集中参数表示为p·dx，如图3所示，线路dx上产生的电压损耗计算公式为：

根据公式1-2，可得线路ab上的电压损耗为：

根据公式3所示，均匀分布电阻负载产生的电压损耗，可用位于均匀负载中央的集中负载(其大小等于总负载)产生的电压损耗代替。

所述步骤(1)中可知当系统中分布式电源均匀分布时，均匀分布电源产生的电压升高，可用位于均匀电源中央的集中电源(其大小等于总电源)产生的电压升高代替。

步骤2：获取均匀分布负荷或电源功率变化数据δp并计算系统的电压灵敏度δ。判断直流配电网中均匀分布负荷或电源功率是否变化，若未变化，则保持母线电压，否则计算均匀分布负荷或电源功率变化数据δp大小和方向，并进入下一步骤。

所述步骤(2)中，所述电压灵敏度为：且可采用检测装置得到并网负载和分布式电源的功率变化情况，其中，δp＞0表示负载功率增大或分布式电源功率减小；δp＜0表示负载功率减小或分布式电源功率增大；表示因负载或分布式电源功率变化带来的电压影响忽略不计。

步骤3：结合电压灵敏度δ与功率变化数据δp计算并网点所需电压参考值ua。

本发明为了满足线路电压分布最优，通过负载功率变化与电压灵敏度的乘积测算电压损耗变化而改变ac/dc变流器的电压参考值，可达到精准调节直流线路电压的目的。在改变并网点电压参考值时，为使全线路电压合格率更高，电能质量最优，结合电压灵敏度与系统功率变化状况得出并网点所需电压参考值

步骤4：根据ua的大小调节并网变流器输出直流电压。并网变流器采用电压电流双闭环结构控制，如图4所示，根据ua的大小改变并网变流器直流电压输出参考值udcref，可实时调节并网点电压趋向ua，

采用电压电流双闭环可使电压以较快速度进行调整，从而跟上输出电压参考值的变化。

本发明方法简单、有效且可操作，在分析直流配电网的负载和分布式电源的基础上，改变了传统控制模式中恒定并网点电压的变流器控制方法；减小了运行损耗；提高了直流线路电压合格率；进而有效保证了负载和分布式电源变化情况下的可靠接入和系统稳定运行。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。