一种适用于直流式互联微网系统的功率协调控制方法   0    0

本发明属于电力领域，公开了一种适用于直流式互联微网系统的功率协调控制方法，包括有功功率协调控制方法和无功功率协调控制方法，所述有功功率协调控制方法是通过交流子网内电源的有功功率与互联换流器的有功功率协调控制进行交流子网的频率调节，所述无功功率协调控制方法是通过交流子网内电源的无功功率与互联换流器的无功功率协调控制进行交流子网的电压调节，直流联络线中输送指定有功功率，无功功率在交流子网内部平衡。本发明的方法能够保证交流子网内部频率稳定、维持联络线输送的有功功率为指定值；充分利用互联换流器的无功调节容量，实现交流子网内部无功率的就地平衡及公共交流母线电压的有效控制。

1.一种直流式互联微网系统的功率协调控制方法，所述直流式互联微网系统，包括多个交流子网、直流联络线和多个互联换流器，每个交流子网由DG单元、DC/AC逆变器、交流母线和交流负荷Z组成；DG单元连接DC/AC逆变器，DC/AC逆变器连接交流母线；交流子网的公共交流母线与互联换流器连接；直流联络线连接各互联换流器的直流端口；交流子网间通过直流联络线进行能量交换；所述控制方法包括有功功率协调控制方法和无功功率协调控制方法，其特征在于，所述有功功率协调控制方法是通过交流子网内电源的有功功率与互联换流器的有功功率协调控制进行交流子网的频率调节，所述无功功率协调控制方法是通过交流子网内电源的无功功率与互联换流器的无功功率协调控制进行交流子网的电压调节，直流联络线中输送指定有功功率，无功功率在交流子网内部平衡；所述有功功率协调控制方法包括如下具体步骤：
步骤1：根据直流联络线中有功功率输送方向，确定送/受端互联换流器及送/受端交流子网；输出有功功率的互联换流器为送端互联换流器，相连交流子网为送端交流子网，记为m网；接收有功功率的互联换流器为受端互联换流器，相连交流子网为受端交流子网，记为n网；
步骤2：根据互联换流器有功功率、交流子网电源有功容量及有功负荷确定交流子网的有功运行状态；
步骤3：计算交流子网电源及互联换流器有功功率参考值；
①根据交流子网运行状态及直流式互联微网系统的连接方式，确定有功状态矩阵A，对于所述直流式互联微网系统，共存在5种有功运行状态：m网轻载‑n网轻载，m网中载‑n网轻载，m网重载‑n网轻载，m网重载‑n网中载，m网重载‑n网重载，分别记录为SP1～SP5，各运行i
状态下的有功状态矩阵为A(i＝1,2,3,4,5)，
当直流式互联微网系统处于SP1状态时，m、n网各自承担网内有功负荷增量，联络线功
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率保持不变，有功状态矩阵A的表达式为：
当直流式互联微网系统处于SP2状态时，m网需削减联络线外送有功功率，优先满足本地有功负荷，削减量为m网内的有功功率缺额，n网因直流联络线功率的削减出现有功功率
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缺额，网内DG有功功率输出增加相应值，以保持网内有功功率平衡，有功状态矩阵A的表达式为：
当直流式互联微网系统处于SP3状态时，m网的有功功率容量小于有功负荷总量，需将直流连联络功率削减为零，同时需n网的有功功率支撑，由此达到有功功率平衡，有功状态
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矩阵A的表达式为：
当直流式互联微网系统处于SP4状态时，m网为保持有功功率平衡需将直流联络线功率削减为零，并且需n网的有功功率支撑，有功功率支撑视处于中负载状态的n网的有功备用
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容量而定，有功状态矩阵A的表达式为：
当直流式互联微网系统处于SP5状态时，两网输出达到上限，均无有功备用容量，直流联络线功率削减为零，但仍无法满足各网的有功负荷需求，因此需削减部分负荷，以维持微
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网系统的有功功率平衡，有功状态矩阵A的表达式为：
②确定有功参数矩阵Psys：
T
Psys＝[PL,m,PL,n,ΔPL,m,ΔPL,n,PG,m,max,PG,n,max,Pc,0]；
其中，PL,m、PL,n为m网、n网的有功负荷；ΔPL,m、ΔPL,n为m网、n网的有功负荷增量；PG,m,max、PG,n,max为m网和n网的电源有功容量；PC,0为直流联络线功率；
③根据下式计算各交流子网电源有功功率参考值及互联换流器有功功率参考值：
i
P＝A·Psys；
T
式中，P＝[PG,m,PG,n,PC,1] ，PG,m、PG,n分别表示m网、n网电源有功功率参考值，PC,1为直流联络线有功功率参考值；
步骤4：将各交流子网电源及互联换流器有功功率参考值发送至各交流子网的中央控制器，更新各交流子网电源有功功率参考值及互联换流器有功功率参考值，交流子网电源及互联换流器调节有功功率输出，实现交流子网内部频率稳定控制。

2.根据权利要求1所述的直流式互联微网系统的功率协调控制方法，其特征在于，步骤
2中交流子网的有功运行状态有：轻载状态、中载状态和重载状态；
当交流子网电源有功容量能满足本网有功负荷及联络线输送功率需求时，交流子网处于轻载状态，即
ΔPL+PL+PC≤PG,max；
式中：PL为交流子网有功负荷；ΔPL为交流子网有功负荷增量；PG,max为交流子网电源有功容量；PC为直流联络线有功功率，送端交流子网PC>0，受端交流子网PC<0；
当交流子网电源有功容量能满足本网有功负荷但不能满足直流联络线输送功率需求时，交流子网处于中载状态，即
ΔPL+PLPG,max；
当交流子网电源有功容量不能满足本网有功负荷时，交流子网处于重载状态，即：
ΔPL+PL>PG,max。

3.根据权利要求1所述的直流式互联微网系统的功率协调控制方法，其特征在于，所述无功功率协调控制方法包括如下具体步骤：
步骤1：根据互联换流器无功功率、交流子网无功容量及无功负荷判断交流子网的无功运行状态；
步骤2：计算各交流子网电源及互联换流器无功功率参考值；
步骤3：将各交流子网电源及互联换流器无功功率参考值发送至各交流子网的中央控制器，更新各电源无功功率参考值及互联换流器无功功率参考值，交流子网电源及互联换流器调节无功功率输出，实现交流子网内部电压稳定及公共交流母线电压稳定。

4.根据权利要求3所述的直流式互联微网系统的功率协调控制方法，其特征在于，步骤
1中交流子网的无功运行状态有：无功轻载状态和无功重载状态；
当交流子网电源无功容量及互联换流器无功容量能够满足本网无功负荷需求时，交流子网处于无功轻载状态，此时有：
ΔQL+QL≤QG,max；
式中：QL为交流子网无功负荷；ΔQL为交流子网无功负荷增量；QG,max为交流子网电源无功容量；
当子网电源无功容量及互联换流器无功容量无法满足本网无功负荷需求时，交流子网处于无功重载状态，此时有：
ΔQL+QL>QG,max。

5.根据权利要求4所述的直流式互联微网系统的功率协调控制方法，其特征在于，步骤
2包括如下具体步骤：
①根据交流子网无功运行状态及互联微网系统连接方式确定无功状态矩阵B；
由于无功不在直流联络线中流动，两微网系统存在4种无功运行状态：m网轻载‑n网轻载、m网轻载‑n网重载、m网重载‑n网轻载、m网重载‑n网重载，简称为SQ1～SQ4，各运行状态j
下的无功状态矩阵B(j＝1,2,3,4)；当互联微网系统处于SQ1状态时，交流子网的无功备用
1
容量能满足交流子网负荷增量，无需互联换流器的无功功率支撑，状态矩阵B的表达式为：
当互联微网系统处于SQ2状态时，n网内的负荷增量大于交流子网无功备用容量，n网无功输出达到上限，但仍存在无功功率缺额，为保持网内无功平衡，需n网侧互联换流器注入
2
无功功率，此时的状态矩阵B为：
当互联微网系统处于SQ3状态时，m网出现重载状态，m网投入全部备用容量，仍存在无功功率缺额，需m网侧互联换流器注入无功功率，n网处于轻载状态，网内无功负荷增量由备
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用容量承担，无需启动互联换流器，状态矩阵B的表达式为：
当互联微网系统处于SQ4时，m网、n网均处于重载状态，为保持系统无功平衡，m网和n网
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均需寻求互联换流器的无功支撑，状态矩阵B的表达式为：
②根据下式计算无功参数矩阵Qsys：
T
Qsys＝[QL,m,QL,n,ΔQL,m,ΔQL,n,QG,m,max,QG,n,max]；
式中，QL,m、QL,n为m网、n网的无功负荷；ΔQL,m、ΔQL,n为m网、n网的无功负荷增量；QG,m,max、QG,n,max表示m网、n网电源无功容量；
③根据下式计算交流子网电源无功功率参考值及互联换流器无功功率参考值：
j
Q＝B·Qsys；
T
式中：Q＝[QG,m,QG,n,QC,m,QC,n] ，QG,m、QG,n分别表示m网和n网电源无功功率参考值；QC,m、QC,n表示m网和n网互联换流器的无功功率参考值。