一種優化直流配電網潮流的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種優化直流配電網潮流的控制方法，尤其涉及一種用于優化帶兩個 電源端的直流配電網潮流的控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著大功率電力電子器件、高壓換流技術的高速發展，高壓直流輸電技術也得到 了不斷的完善。直流配電網是一個具有先進的能源管理系統的智能、穩定的交直流混合廣 域網絡。與交流配電網相比，直流配電網存在著如下的明顯優點：在絕緣水平相同的情況 下，直流配電網的傳輸功率約為交流配電網的1. 5倍；直流配電網能夠方便各種分布式電 源和電動汽車充電站的接入；不同于交流配電網，直流配電網并不存在渦流損耗以及線路 的無功損耗，直流配電網的損耗僅為交流網絡的15%~50% ;理論上直流系統沒有頻率偏 差、三相電壓不平衡和無功補償等問題，因此能夠有效避免電壓波動與閃變、頻率偏移、諧 波污染等問題，能夠有效地改善電能質量，提尚電網可靠性。
[0003] 直流配電系統的主要控制目的是維持母線電壓的穩定，目前有一種電壓下垂式控 制的控制策略。它指的是所有具備功率調節能力的變換器均運行于直流電壓的控制方式。 在這種控制模式下，電壓調節和功率分配由多個換流站共同承擔，根據換流站P-V特性曲 線斜率，決定該節點功率分配和電壓調節能力且其控制特性為非線性（雙曲線）。當換流器 端電壓跌落時，其出力增加用以維持電壓穩定，但是能否恢復到正常狀態則得根據其特性 曲線斜率判斷。因此此種控制方式的不足之處在于存在電壓靜差，且隨系統規模的擴大，其 穩定運行區間將變窄，功率分配靈活性有所欠缺。此外，當系統檢修或故障導致某一換流站 退出運行、風力發電場輸入功率波動等時，傳統下垂控制策略仍然按照原有系數進行功率 分配，無法根據系統運行的實際情況進行調節，使得換流站容量使用率較低、直流母線電壓 質量較差，甚至出現換流站功率超限顯然，這樣的控制策略不能很好的適用于對穩定性有 高要求的直流配電網。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種優化直流配電網潮流的控制方 法。該方法將定直流功率端功率劃分為η個區段，依次進行潮流計算后求取最小網絡損耗 情況下對應的電壓值和功率值，采用了功率值和電壓值分開求解的方法，求解過程簡化且 計算速度較快，可以根據精度需求靈活選取功率劃分總區段數η的值。使得有功功率分配 更加合理，同時得到更寬的直流電壓控制范圍和更低的網損。
[0005] 為實現上述發明的目的，本發明解決技術問題所采用的技術方案是：
[0006] 將定直流功率端的功率劃分為η個區段，按以下步驟求解第k個區段的直流網絡 損耗 0<k<n，keN:
[0007] (1)獲取配電網網絡參數及節點功率注入信息，包括：母線編號、名稱、負荷有功、 輸電線路的支路號、首端節點和末端節點編號、串聯電阻；
[0008] (2)設定定直流電壓端初始電壓值為直流系統的額定電壓U = UN，k的初始值為 〇 ；
[0009] (3)設定定直流功率端初始功率為
，其中其中PN為定直流功率段額定功率，η 為定直流功率端的功率劃分的區段總數，k為此次計算中所取區段的對應序號；
[0010] (4)進行潮流計算，建立直流潮流方程并且迭代求解，獲得各節點電壓值和各支路 電流值；
[0011] (5)檢查各節點電壓，分為以下三種情況考慮：
[0012] 情況1、存在節點電壓低于電壓穩定下限值1]_，則令定直流電壓端的電壓U增加 1 % UN，若此時存在節點電壓高于電壓穩定上限值U_，則令直流網絡損耗
，其中 PlciadS負荷端總功率，進入（6);若此時不存在節點電壓高于電壓穩定上限值1]_，則返回 ⑷；
[0013] 情況2、不存在節點電壓低于電壓穩定下限值1]_但存在其他節點電壓高于電壓 穩定上限值1]_，則令定直流電壓端的電壓U減小1% UN，若此時存在節點電壓低于電壓 穩定下限值1]_，則令
，進入（6);若此時不存在節點電壓低于電壓穩定下限值 U_，則返回（4);
[0014] 情況3、既不存在節點電壓高于電壓穩定上限值U_，也不存在其他節點電壓低于 電壓穩定下限值1]_，計算此時的直流網絡損耗Ail.，進入（6);
[0015] 上述直流網絡損耗Δ/t為線路損耗A P、,和換流器損耗Δ P d。兩部分之和，設直流 配電網線路只存在電阻，則線路損耗計算公式如下：
[0017] 式中i，j為支路兩端節點數編號，IA i節點到j節點的支路電流，R ^為i節點 到j節點的支路電阻。
[0018] 換流器損耗的計算公式如下：
[0020] 式中P_(i)為換流器通態損耗，E為換流器開關損耗，Ia。為換流器交流側電流， Id。為換流器直流側電流，RT為聯結變壓器和等效換流器電抗器的總電阻，K i 4均為常數。
[0021] (6)令k增加1，如果k彡n，則返回步驟3,如果k>n，則進入（7);
[0022] (7)將得出的η個直流網絡損耗值進行排序，采用直流網絡損耗最小時對應的功 率值作為定直流功率端的功率值指令，此時對應的電壓作為定直流電壓端的電壓指令值。
[0023] 上述技術方案中，所述的將定直流功率端功率劃分為η個區段，其取值可以為： 2 彡 η 彡 1000。
[0024] 本發明的有益效果是：本發明采用使兩個電源端一端工作于定直流電壓方式，另 一端工作于定直流功率方式，將定直流功率端功率劃分為η個區段后依次進行潮流計算后 求取最小網絡損耗情況下對應的電壓值和功率值，保證了直流配電網的各節點電壓不越 限，滿足靜態穩定性的要求。在此基礎上實現了配電網直流網絡損耗最低的優化運行模式， 滿足了經濟性的要求。根據系統控制需求合理地選取功率劃分總區段數η，實現靈活控制。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發明實施例中直流配電網的硬件示意圖。
[0026] 圖2是本發明所述的直流配電網潮流優化控制方法的算法流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0028] 參照圖1，以該圖表示的直流配電網為例：該直流配電網帶兩端電源和四個直流 負荷，負荷側接入電流傳感器和電壓傳感器用以測量負荷側電流值和電壓值給測控終端， 經由通信網傳送給中央處理器，在中央處理器中進行運算得出計算結果后通過通信網下發 控制命令至對應端的換流器。首先讀入配電網網絡參數以及節點注入功率信息。假定四 個負荷LD1、LD2、LD3和LD4所需功率依次為I\D1、P^、PU3、PU4，母線上各支路電阻依次為 R12、R23、R34;VSC1、VSC2分別連接于節點1、4上。假定VSC1為定直流電壓端且電壓為U VSC1， VSC2為定直流功率端且功率為Pvse2，節點編號如圖1所示。設定定直流電壓端初始電壓值 為額定電壓Uvs"= U N，設定定直流