一种配电网的直流改造控制方法
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电网的直流改造控制方法及系统。
背景技术：
低压配电网作为与用户直接相连的底层供电网络，其供电质量和供电可靠性的高低直接关系到居民的日常生活。然而，三相负荷和线路参数的不平衡会引起三相不平衡问题，导致电压质量恶化和网络损耗增加。随着单相户用光伏和电动汽车充电负荷的增长，低压配电网的不平衡问题会进一步加剧。此外，分布式电源和负荷快速增长可能会导致配电变压器和低压线路过载。由于交流低压配电网的功率容量和电压控制能力有限，分布式电源和负载的间歇性会增加电压越限风险。因此，亟需一种解决低压配电网三相不平衡、过载和电压越限等多种电能质量问题的方法。
现有技术中，普遍通过新建配电线路和变压器缓解电能质量问题，但该方法的投资成本较高且城市供电空间有限，并且难以有效缓解三相不平衡问题。或是通过svg等电力电子设备控制无功功率；然而低压配电网的高r/x比使电压-无功控制的性能受到了限制。再或是通过低压线路间和三相间有功无功功率的控制解决三相不平衡、过载和电压越限问题，然而低压交流配电网多为辐射状网络、无法实现多条线路的互联，且换相开关只能安装在有三相供电条件的地方，开关运行可能会导致电压暂降问题。又或是针对三相三线中压配电网的直流改造，由于低压交流配电网通常为三相四线制结构，现有的改造方法无法充分利用低压线路的容量。
上述技术均存在无法对三相不平衡、过载和电压越限等目标协调控制的问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在无法协调控制的问题，本发明实施例提供一种配电网的直流改造控制方法。
本发明提供一种配电网的直流改造控制方法，包括：利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网，包括：针对城市低压配电网，采用第一预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；针对城镇低压配电网，采用第二预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；针对乡村低压配电网，采用第三预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；第一预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为并联单极结构的交直流混合线路；第二预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为有回路的双极结构的交直流混合线路；第三预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为改进的有回路双极结构的交直流混合线路。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；包括：
步骤1，在交直流混合低压配电网运行过程中，在交直流混合低压配电网有通信的情况下，基于通信网络，获取交直流混合低压配电网中所有配电变压器的有功功率，并执行步骤2；在交直流混合低压配电网无通信的情况下，则执行步骤3；
步骤2，在确定所有配电变压器均未过载的情况下，执行步骤3；
步骤3，获取交直流混合低压配电网中直流线路的直流电压；在确定直流电压处于预设直流电压区间的情况下，则执行步骤4；
步骤4，获取交直流混合低压配电网中交流线路的交流电压，在确定交流电压处于预设交流电压区间的情况下，则执行步骤5；
步骤5，在交直流混合低压配电网无通信的情况下，在预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在有通信的情况下，基于通信网络，获取交直流混合低压配电网中各预设节点的三相不平衡度，在确定任一预设节点的三相不平衡度未处于阈值区间的情况下，则获取vsc的无功容量；
在确定无功容量充足的情况下，调节电压源换流器的无功功率，直至三相不平衡度处于阈值区间，在预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在确定无功容量不足的情况下，调节电压源换流器的有功功率和无功功率，直至三相不平衡度处于阈值区间，在预设时间间隔后，重新执行步骤1。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，步骤2还包括：在确定存在配电变压器过载的情况下，则调节电压源换流器的有功功率，直至所有配电变压器均不过载，执行步骤3。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，步骤3还包括：在确定直流电压超出预设直流电压区间的情况下，则获取电压源换流器的有功功率调节量；在确定有功功率调节量未超出电压源换流器容量约束的情况下，调节电压源换流器的有功功率，直至直流电压处于预设直流电压区间，执行步骤4；在确定有功功率调节量超出电压源换流器容量约束的情况下，调节电压源换流器的有功功率和无功功率，直至直流电压处于预设直流电压区间，执行步骤4。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，步骤4还包括：在确定交流电压超出预设交流电压区间的情况下，则获取电压源换流器的无功功率调节量；在确定无功功率调节量未超出电压源换流器容量约束的情况下，调节电压源换流器的无功功率，直至交流电压处于预设交流电压区间，执行步骤5；在确定无功功率调节量超出电压源换流器容量约束的情况下，调节电压源换流器的有功功率和无功功率，直至交流电压处于预设交流电压区间，执行步骤5。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，步骤5还包括：在确定所有预设节点的三相不平衡度均不超过阈值的情况下，在预设时间间隔后，重新执行步骤1。
根据本发明提供的一种配电网的直流改造控制系统，包括：
改造单元，用于利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；
控制单元，用于在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种配电网的直流改造控制方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种配电网的直流改造控制方法的步骤。
本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法及系统，充分利用低压交流配电网的现有资源，通过对交流电网进行直流改造，调节vsc的有功功率和无功功率，实现三相不平衡、过载和电压越限多种电能质量问题的协调控制和综合治理，提高了电能质量和电网的供电可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的配电网的直流改造控制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的本发明提供的有回路的单极非对称结构示意图；
图3是本发明提供的单极对称结构示意图；
图4是本发明提供的并联单极结构示意图；
图5是本发明提供的双极结构示意图；
图6是本发明提供的有回路的双极结构示意图；
图7是本发明提供的改进的有回路双极结构；
图8是本发明提供的城市低压配电网直流改造前的结构示意图；
图9是本发明提供的城市低压配电网交直流改造的方案示意图；
图10是本发明提供的城镇低压配电网直流改造前的结构示意图；
图11是本发明提供的城镇低压配电网交直流改造的方案示意图；
图12是本发明提供的乡村低压配电网直流改造前的结构示意图
图13是本发明提供的乡村低压配电网交直流改造的方案示意图
图14是本发明提供的配电网的直流控制方法的流程示意图；
图15是本发明提供的典型的交直流混合低压配电网的结构示意图；
图16是本发明提供的配电网的直流改造控制系统的结构示意图；
图17是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
直流配电网的传输容量大、具有灵活的功率控制能力，能够应对光伏和电动汽车的不确定性。交流线路可与直流线路互联，实现线路间的功率调度。此外，在交直流混合配电网中，三相功率可以通过电压源换流器(voltagesourceconverter，vsc)单独进行调节。交直流混合低压配电网可以作为打破传统交流低压配电网瓶颈的替代方案，实现低压线路间和三相间灵活的功率控制。
下面结合图1至图17描述本发明实施例所提供的配电网的直流改造控制方法。
图1是本发明提供的配电网的直流改造控制方法的流程示意图之一，如图1所示，包括但不限于：
s1，利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；
s2，在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
本发明是针对三相四线制的交流配电网进行改造并控制。
其中，三相四线制低压配电网包括有通信电网和无通信电网。
步骤s1中，在原有电网中的三相四线制低压配电网中，利用vsc将一部分交流线路改造成直流线路，获取交直流混合低压配电网。
可选地，vsc可以安装于低压配电网改造的交界处。
进一步地，步骤s2中，在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器向直流侧注入的直流有功功率，向交流侧注入的交流有功功率和交流无功功率；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
其中，低压配电网的运行参数可以包括配电变压器出口处的有功功率，直流线路侧的直流电压，交流线路侧的交流电压，以及各节点的三相不平衡度。在有通信的情况下，vsc可以通过通信网络获取配电变压器出口处的有功功率，以及各通信节点的交流电压、直流电压和三相不平衡度；在无通信的情况下，vsc可以获取所在位置的交流电压、直流电压和三相不平衡度。
本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，充分利用低压交流配电网的现有资源，对交流电网进行直流改造，再通过调节vsc的有功功率和无功功率控制改造后的电网，实现三相不平衡、过载和电压越限多种电能质量问题的协调控制和综合治理，提高了电能质量和电网的供电可靠性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网，包括：
针对城市低压配电网，采用第一预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；
针对城镇低压配电网，采用第二预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；
针对乡村低压配电网，采用第三预设改造方案，获取交直流混合低压配电网；
第一预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为并联单极结构的交直流混合线路；
第二预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为有回路的双极结构的交直流混合线路；
第三预设改造方案包括：将三相四线制低压配电网改造为改进的有回路双极结构的交直流混合线路。
首先，本发明提供的改造方案将三相四线制低压配电网改造成交直流混合低压配电网。由于低压交流配电网普遍采用三相四线制供电，因此低压配电网的直流改造与三相三线制中压配电网存在明显的差异。
本发明提供了多种由vsc组成的改造结构，通过改造结构，将三相四线制低压配电网中的一部分交流线路改造成直流线路。改造结构包括：单极不对称结构、单极对称结构、并联单极结构、双极结构、有回路的双极结构和改进的有回路双极结构。
图2是本发明提供的有回路的单极非对称结构示意图，如图2所示，单极非对称结构包括一台vsc，vsc的交流侧可以与交流线路连接，低压配电网中的原有的四根导线可以作为直流线路的正极，并与vsc直流侧的正极相连。再新建一条线路作为直流线路负极回路线，与vsc直流侧的负极相连，且新建线路容量需要满足负载的额定电流。由于新建回路线对地电压为零、绝缘要求可以相对较低。负载可以连接在任何直流导体和零线之间。当原有任意一条线路发生故障后，系统停运，可靠性较低。由于需要一台vsc且新建一条线路，经济投入水平高。
图3是本发明提供的单极对称结构示意图，如图3所示，单极对称结构包括一台vsc，vsc的交流侧与交流线路连接，vsc直流侧的正负极之间通过两个串联的电容设备相连，两个电容设备相连的一极接地处理。低压配电网中原有的四根导线任意组合，其中两根导线与vsc直流侧的正极相连作为直流线路的正极，另外两根导线与vsc直流侧的负极相连作为直流线路的负极。负载可以连接在直流线路的任何正极和负极导线之间。这种直流结构不需要新建线路，且只需要一台vsc，因此成本低。当原有任意一条线发生故障后，系统停运，可靠性较低。由于仅需一台vsc，经济投入低。
图4是本发明提供的并联单极结构示意图，如图4所示，并联单极结构中包括交流侧均与交流线路连接的两台vsc，任一台vsc直流侧的正负极之间通过两个串联的电容设备相连，每两个串联的电容设备相连的一极接地。低压配电网中原有的四根导线随机分为组合，每台vsc直流侧的正负极分别与一组线路对应连接，作为直流线路的正负极。这种结构比图3所示的单极对称结构可靠性更高，因为一个回路的故障不会影响另一个回路的运行。在这种结构中，并联单极结构不需要新建线路，但是需要两个容量为原始交流线路最大传输容量一半的vsc。由于需要两台vsc，经济投入中等。
图5是本发明提供的双极结构示意图，如图5所示，双极结构包括交流侧均与交流线路连接的两台vsc，每台vsc的正负极之间均通过两个串联的电容设备相连，其中，vsc5-1直流侧的负极与vsc5-2直流侧的正极均接地。低压配电网中原有的四根导线随机组合，任意两根导线与vsc5-1直流侧的正极相连作为直流线路的正极，另外两根导与vsc5-2直流侧的负极相连线作直流线路为负极。负载可以接在任何正极和负极导线之间。这种高阻抗直流接地的双极结构没有中性线，如果一极发生故障则双极停运。因此，该结构的可靠性低于图7所示的有回路的双极系统。由于需要两台vsc，经济投入中等。
图6是本发明提供的有回路的双极结构示意图，如图6所示，有回路的双极结构包括交流侧均与交流线路连接的两台vsc，每台vsc的正负极之间均通过两个串联的电容设备相连，其中，vsc6-1直流侧的负极与vsc6-2直流侧的正极均接地。低压配电网中原有的四根导线中的任意三根分别被用作直流线路的正极、负极和零线，剩余的一根导线可作为备用导线使用。直流线路的正极与vsc6-1直流侧的正极相连，直流线路的负极与vsc6-2直流侧的负极相连，零线接地处理。负载可接在正极与零线之间，也可接在负极与零线之间。如果正极和负极的电流平衡，则零线没有电流。其中一极发生故障不会影响另一极的正常运行，可靠性高。由于需要两台vsc，经济投入中等。
图7是本发明提供的改进的有回路双极结构，如图7所示，为了充分利用现有的四根导线，可以在图6中有直流线路的正极或负极添加一根导线，得到改进的有回路双极结构。图7以在直流线路的正极添加一根导线为例进行说明，其不视为对本发明保护范围的限定。该结构与图6所示的有回路的双极结构类似，可靠性高。在这种结构下，正极和负极之间的负载电流差不能超过零线的最大电流容量。例如，当所有的负载都连接在正极的两根导线上，且正极是满负载运行的，那么零线可能会由于不平衡电流而过载。这种结构同样需要两个容量为原始交流线路最大传输容量一半的vsc。由于需要两台vsc，经济投入中等。
进一步地，针对现有技术中对于直流改造对供电能力和电压降落的改善程度尚无定量的评价方法。本实施例提供了对各个改造结构的方案量化分析方法。
对于改造后线路来说，其供电能力、电压降落以及线路损耗相较交流线路均有所变化，直流改造后的电阻关系公式(1)如下所示：
rdc＝0.98rac；
式中，rdc为直流线路的电阻，rac为交流线路的电阻；
直流改造后的电流关系公式(2)如下所示：
idc＝1.01iac；
idc为直流线路的最大电流，iac为交流线路的最大电流。
本实施例中，低压直流配电网的选用电压为±375v，方便与380v低压交流系统连接。基于此，不同直流改造结构的供电能力和电压降落的具体计算如下。
第一方面，低压配电网的最大供电能力是指三相平衡状态下能带的最大负荷，改造前交流线路的最大供电能力pmax-ac的计算公式(3)如下：
其中，un为交流线路的相电压，iac为交流线路的最大电流，uac为交流线路的线电压、
改造后的直流网络供电能力计算公式(4)为：
pmax-dc＝udcidc；其中，pmax-dc为直流线路的最大供电能力，udc为直流线路的电压，idc为直流线路的最大电流。
针对不同改造结构的供电能力计算结果如表1所示。
表1不同改造情况的供电能力对比
第二方面，对于给定的负荷的有功功率pl和无功功率ql，低压三相四线制低压配电网的电压降落δuac的计算公式(5)如下：
其中，zac为线路阻抗矩阵；
其中，
假设直流改造后负荷有功功率pl均匀分布在各条直流线路上。对于图2-图5的结构，直流电压降落δudc的计算公式(7)为：
δudc＝pl/4udc·rdc；
其中，pl为直流改造后负荷有功功率，udc为直流线路的电压，rdc为直流线路的电阻。
对于图6所示的结构，直流电压降落δudc的计算公式(8)为：
δudc＝pl/2udc·rdc；
其中，pl为直流改造后负荷有功功率，udc为直流线路的电压，rdc为直流线路的电阻。
对于图7所示的结构，直流电压降落δudc的计算公式(9)为：
δudc＝pl/3udc·rdc；
其中，pl为直流改造后负荷有功功率，udc为直流线路的电压，rdc为直流线路的电阻。
本实施例以下低压配电网参数为例，其中线路为4芯电缆，阻抗矩阵zac为：
三相负荷分别为4kw、2kw和0kw，功率因数均为0.9。例如，在图2中，新建导线的电阻为0.1384ω，为原有交流线路电阻的1/4。根据上述分析计算了交直流线路的供电能力和电压降落，并且对这些直流改造结构的可靠性和投资成本进行了比较，如表2所示：
表2不同改造情况对比
图8是本发明提供的城市低压配电网直流改造前的结构示意图，如图8所示，针对城市低压配电网，由于城市的电力线路走廊空间有限，城市低压配电网广泛采用四芯电缆，四芯电缆的零线和相线的载流能力相同。由于城市低压配电网负荷的快速增长可能会导致变压器和线路过载，且电动汽车等直流负荷的增加，可能会进一步加剧电压越限和三相不平衡。因此，城市低压配电网的直流改造方案需要满足日益增长的负荷需求以及高可靠性和电能质量的要求。在城市地区使用四芯电缆时，采用第一预设改造方案，根据图4所示的并联单极结构，将低压配电网改造为如图9所示的交直流混合线路。将交流线路转换为直流运行后，可以将电动汽车等直流负荷连接到直流线路上，并通过vsc实现交流和直流线路的互联。
针对城镇低压配电网，如图10所示，城镇地区的低压配电网通常采用三相四线架空线路，其中零线为裸的铜导体，比其他相线细。城镇地区户用光伏并网数量的增加可能会导致电压越限和电压波动。因此，提升光伏消纳是城镇低压配电网亟待解决的问题。在直流系统中，零线由于载流量小于其他相线，不能用于输电。因此，充分利用现有的三条交流线路，采用第二预设改造方案，根据图6所示的有回路的双极结构，将低压配电网改造为如图11所示的交直流混合线路，其中两条线路通过vsc相连。
针对乡村低压配电网，在部分乡村地区，低压配电网三相线路单独供电，如图12所示。从配电变压器出口处分为a-n、b-n和c-n三回供电线路，这种结构可能会造成严重的三相不平衡问题。在这种结构中，三相分离后零线与其他相线的载流量是相同的。这种结构的直流改造方案需要保证有三个回路。因此，乡村低压配电网采用第三预设方案，根据图7所示的改进的有回路双极结构，将低压配电网改造为如图13所示的交直流混合线路，可以充分利用现有的交流线路。
本发明提供的配电网的直流改造控制方法，量化和分析了不同低压配电网直流改造结构的传输能力、电压降落、可靠性和投资成本，针对三种典型交流低压配电网的结构和需求以及各种直流改造结构的特点，提出了适用于城市、城镇和农村交流低压配电网的直流改造方案，可为实际中三相四线低压配电网的直流改造提供指导。
对于配电变压器过载、三相不平衡和电压越限多种电能质量问题同时发生的情况，考虑多种电能质量问题间的相互影响，需要对改造后的交直流混合配电网进行控制。图14是本发明提供的配电网的直流控制方法的流程示意图，如图14所示，在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；包括：
步骤1，在交直流混合低压配电网运行过程中，在交直流混合低压配电网有通信的情况下，基于通信网络，获取交直流混合低压配电网中所有配电变压器的有功功率，并执行步骤2；在交直流混合低压配电网无通信的情况下，则执行步骤3；
步骤2，在确定所有配电变压器均未过载的情况下，执行步骤3；
步骤3，获取交直流混合低压配电网中直流线路的直流电压；在确定直流电压处于预设直流电压区间的情况下，则执行步骤4；
步骤4，获取交直流混合低压配电网中交流线路的交流电压，在确定交流电压处于预设交流电压区间的情况下，则执行步骤5；
步骤5，在所述交直流混合低压配电网无通信的情况下，在预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在有通信的情况下，基于所述通信网络，获取所述交直流混合低压配电网中各预设节点的三相不平衡度，在确定任一预设节点的三相不平衡度未处于阈值区间的情况下，则获取vsc的无功容量；
在确定所述无功容量充足的情况下，调节所述电压源换流器的无功功率，直至三相不平衡度处于所述阈值区间，在所述预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在确定所述无功容量不足的情况下，调节所述电压源换流器的有功功率和无功功率，直至三相不平衡度处于所述阈值区间，在所述预设时间间隔后，重新执行步骤1。
在本实施例中，通过调节第二改造结构中vsc三相有功无功功率，可以实现互联线路的功率转供从而缓解配变过载，同时可以改善三相不平衡度和电压越限问题。
线路改造结构根据区域的不同，在城市和城镇地区为如图9所示的两台变压器并联运行，在乡村地区为单台变压器独立供电，后续说明均以如图15的两台变压器并联运行为例，其不视为对保护范围的限定。
针对低压配电网的通信条件，将控制策略分为有通信和无通信两种。无通信是指vsc只能量测本地电压，根据本地电压值调节vsc的有功无功功率。
当配电网里有通信时，vsc可以跟配电变压器及线路中的重要节点及配电变压器进行通信，此时vsc根据配变功率及可通信节点的电压进行调节。
本发明首先基于三相四线灵敏度提出了多模式控制策略，分别用于缓解配电变压器过载、电压越限和三相不平衡问题。以此为基础，针对交直流混合低压配电网中同时发生的多种电能质量问题，提出了一种自适应多模式控制策略。
图15是本发明提供的典型的交直流混合低压配电网的结构示意图，其中第一改造结构采用vdc-q的控制方式稳定直流侧电压，第二改造结构采用p-q的控制方式控制交直流线路间的有功无功功率。第一改造结构用于稳定直流侧电压，以下主要通过调节第二改造结构中的vsc实现对交直流混合低压配电网的控制。
在对三相四线制低压配电网的直流改造完成后，对交直流混合低压配电网的控制是在电网运行中进行的，在步骤1中，由于三相四线制低压配电网包括有通信电网和无通信电网，在交直流混合低压配电网有通信的情况下，改造结构中的vsc可以通过通信功能在低压出口处获得配电变压器的有功功率，并执行步骤2。
进一步地，在步骤2中，在确定所有配电变压器均未过载的情况下，执行步骤3。
所述步骤2还包括：在确定存在配电变压器过载的情况下，则调节所述电压源换流器的有功功率，直至所述所有配电变压器均不过载，执行所述步骤3。
对有通信的低压配电网而言，vsc可以通过通信网络获得配变出口三相有功功率的量测值，通过调节第二改造结构中vsc的有功功率缓解配变过载问题。第二改造结构中vsc的
其中，
图15中互联的两台变压器的容量是可以互补的，在任一台变压器存在过载的情况下，只要另一侧配变还有多余容量，都可以通过调整vsc的功率实现配电变压器过载问题的治理。
在交直流混合低压配电网无通信的情况下，则执行步骤3。
本发明提供的配电网的直流改造控制方法，在有通信的情况下，通过控制改造结构中vsc的功率输出，解决电变压器过载的问题，延长配电变压器的使用寿命，保障低压配电网的安全运行，提高供电可靠性。此外，也考虑了无通信情况，适用范围更广。
进一步地，在步骤3中，获取交直流混合低压配电网中直流线路的直流电压；在确定直流电压处于预设直流电压区间的情况下，则执行步骤4；
步骤3还包括：在确定所述直流电压超出所述预设直流电压区间的情况下，则获取所述电压源换流器的有功功率调节量；
在确定所述有功功率调节量未超出所述电压源换流器容量约束的情况下，调节所述电压源换流器的有功功率，直至所述直流电压处于所述预设直流电压区间，执所述行所述步骤4；
在确定所述有功功率调节量超出所述电压源换流器容量约束的情况下，调节所述电压源换流器的有功功率和无功功率，直至所述直流电压处于所述预设直流电压区间，执行所述步骤4。
第二改造结构中直流侧的电压调节方程(11)如下所示：
其中，δvdc为第二改造结构中vsc交流侧量测电压与电压上限或下限之间的偏差；
第二改造结构中vsc交流侧有功功率调节量
当交流线路发生电压越限时，首先调节第二改造结构中vsc的无功功率，这是因为调节第二改造结构中vsc交流侧的无功功率不会影响直流线路电压。
第二改造结构中vsc的三相无功功率调节量
其中，
由于vsc的容量固定，在vsc的有功功率确定的情况下，无功功率的可调节量也是确定的，故形成了容量约束。
如果第二改造结构中vsc的三相无功调节量
其中，
为了减小对直流侧的影响，vsc的有功功率调节量
本发明提供的配电网的直流改造控制方法，通过控制改造结构中vsc的功率输出，解决直流电压越限的问题，并进一步设计了有通信和无通信的运行模式，适用面广，同时保障低压配电网的安全运行，提高供电可靠性。
步骤4，获取交直流混合低压配电网中交流线路的交流电压，在确定交流电压处于预设交流电压区间的情况下，则执行步骤5；
所述步骤4还包括：在确定所述交流电压超出所述预设交流电压区间的情况下，则获取所述电压源换流器的无功功率调节量；
在确定所述无功功率调节量未超出所述电压源换流器容量约束的情况下，调节所述电压源换流器的无功功率，直至所述交流电压处于所述预设交流电压区间，执行所述步骤5；
在确定所述无功功率调节量超出所述电压源换流器容量约束的情况下，调节所述电压源换流器的有功功率和无功功率，直至所述交流电压处于所述预设交流电压区间，执行所述步骤5。
由于低压线路r/x较高，有功和无功均能对电压造成比较显著的影响，因此本文提出基于逆变器有功无功调节的电压控制方法。考虑到低压配电网的计算能力有限，采用电压灵敏度方法可以实现低压配电网电压快速调节。第二改造结构将交直流混合低压配电网解耦成交流部分和直流部分，直流和交流部分可分别采用灵敏度方法进行控制。
交流侧采用三相四线电压灵敏度，第二改造结构交流侧的电压调节方程(15)为：
其中δvac为交流侧量测电压与电压上限或下限之间的偏差，sv-p为量测节点与第二改造结构之间的电压-有功灵敏度，
当直流线路发生电压越限时，首先计算第二改造结构中vsc的有功功率调节量
其中，
如果有功容量不足，则通过削减无功功率绝对值来释放有功容量，此时第二改造结构中vsc有功和无功功率按照如下所示的公式(17)进行调节：
其中，
对于无通信的低压配电网，公式(13)-(17)中的δv为第二改造结构中vsc交流侧和直流侧所连接节点的电压越限偏差；
对于有通信网络，公式(13)-(17)中的δv则为第二改造结构中vsc所能量测到的最大电压越限偏差。
本发明提供的配电网的直流改造控制方法，通过控制改造结构中vsc的功率输出，解决交流电压越限的问题，并进一步设计了有通信和无通信的运行模式，适用面广，同时保障低压配电网的安全运行，提高供电可靠性。
进一步地，在步骤5中，在所述交直流混合低压配电网无通信的情况下，在预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在有通信的情况下，基于所述通信网络，获取所述交直流混合低压配电网中各预设节点的三相不平衡度，在确定任一预设节点的三相不平衡度未处于阈值区间的情况下，则获取vsc的无功容量；
在确定所述无功容量充足的情况下，调节所述电压源换流器的无功功率，直至三相不平衡度处于所述阈值区间，在所述预设时间间隔后，重新执行步骤1；
在确定所述无功容量不足的情况下，调节所述电压源换流器的有功功率和无功功率，直至三相不平衡度处于所述阈值区间，在所述预设时间间隔后，重新执行步骤1。
所述步骤5还包括：
在确定所有预设节点的三相不平衡度均不超过阈值的情况下，在所述预设时间间隔后，重新执行所述步骤1。
低压配电网的三相不平衡度定义公式(18)如下所示：
其中，vufi代表节点i的电压三相不平衡度；
当三相不平衡度vufi超过上限时，通过调节vsc2的功率将三相电压均调节为平均电压从而实现电压平衡。采用电压灵敏度方法进行控制，为了减小对直流侧的影响，先根据公式(13)调节无功功率，当无功容量不足时，采用公式(14)实现vsc有功无功协调控制。需要注意的是，在改善三相不平衡的控制中，公式(13)-(14)中的
对于无通信的低压配电网，
本发明提供的一种配电网的直流改造控制方法，基于三相四线灵敏度，使用多模式控制方法缓解交直流混合低压配电网中同时发生的配电变压器过载、电压越限和三相不平衡等多种电能质量问题，可以实现三相不平衡、过载和电压越限问题的综合治理，为低压配电网的电能质量问题治理提供新手段，并进一步设计了有通信和无通信的运行模式，适用面广。
图16是本发明提供的配电网的直流改造控制系统的结构示意图，如图16所示，该系统包括：
改造单元1，用于利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；
控制单元2，用于在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
在实际应用中，改造单元1利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；控制单元2在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
本发明是针对三相四线制的交流配电网进行改造并控制。
其中，三相四线制低压配电网包括有通信电网和无通信电网。
在原有电网中的三相四线制低压配电网中，改造单元1利用vsc将一部分交流线路改造成直流线路，获取交直流混合低压配电网。
可选地，vsc可以安装于低压配电网改造的交界处。
进一步地，在交直流混合低压配电网运行过程中，控制单元2获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器向直流侧注入的直流有功功率，向交流侧注入的交流有功功率和交流无功功率；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
其中，低压配电网的运行参数可以包括配电变压器出口处的有功功率，直流线路侧的直流电压，交流线路侧的交流电压，以及各节点的三相不平衡度。在有通信的情况下，vsc可以通过通信网络获取配电变压器出口处的有功功率，以及各通信节点的交流电压、直流电压和三相不平衡度；在无通信的情况下，vsc可以获取所在位置的交流电压、直流电压和三相不平衡度。
本发明提供的一种配电网的直流改造控制系统，充分利用低压交流配电网的现有资源，对交流电网进行直流改造，再通过调节vsc的有功功率和无功功率控制改造后的电网，实现三相不平衡、过载和电压越限多种电能质量问题的协调控制和综合治理，提高了电能质量和电网的供电可靠性。
需要说明的是，本发明提供的配电网的直流改造控制系统，在具体执行时，可以基于上述任一实施例所述的配电网的直流改造控制方法来实现，对此本实施例不作赘述。
图17是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图17所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1710、通信接口(communicationsinterface)1720、存储器(memory)1730和通信总线1740，其中，处理器1710，通信接口1720，存储器1730通过通信总线1740完成相互间的通信。处理器1710可以调用存储器1730中的逻辑指令，以执行配电网的直流改造控制方法，该方法包括：在电力无线专网运行过程中，获取终端网络流量；基于终端网络流量的属性信息，在确定终端网络流量中包含异常流量的情况下，获取异常流量的阻断点，并对异常流量进行解析以获取产生异常流量的异常业务终端；在阻断点对异常流量进行阻断处理，并对异常业务终端进行接入阻断处理。
此外，上述的存储器1730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的配电网的直流改造控制方法，该方法包括：利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的配电网的直流改造控制方法，该方法包括：利用电压源换流器对三相四线制低压配电网进行直流改造，获取交直流混合低压配电网；在交直流混合低压配电网运行过程中，获取交直流混合低压配电网的运行参数，以确定交直流混合低压配电网的运行异常状态；并根据交直流混合低压配电网的运行异常状态，调整电压源换流器的输出状态；运行异常状态包括配电变压器过载、电压越限以及三相不平衡。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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