本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)，尤其涉及一種分布式電源與柔直變流器協(xié)同的電壓支撐方法。

背景技術(shù)：

1、配電網(wǎng)處于電網(wǎng)末端，承擔(dān)著分配電能的作用。因此，其供電可靠性和供電質(zhì)量對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。在“雙碳”目標(biāo)的推動(dòng)下，配電網(wǎng)逐步朝著“主動(dòng)化”、“多源化”和“閉環(huán)化”的方向發(fā)展，大量的電力電子變流器開始接入配電網(wǎng)，使得原本被動(dòng)、無源和開環(huán)的配電網(wǎng)變成主動(dòng)、有源和閉環(huán)配電網(wǎng)。分布式電源（dg，distribution?generator）的滲透率逐年提高，多端配電網(wǎng)之間也逐漸通過柔性直流變流器（柔直變流器）實(shí)現(xiàn)柔性互聯(lián)。

2、在配電網(wǎng)中，電力電子變流器是低慣量元件，其在電網(wǎng)故障下脫網(wǎng)會對電網(wǎng)造成諸多負(fù)面影響。針對此問題，各國政府和各電力公司紛紛出臺了變流器低電壓故障穿越準(zhǔn)則，要求變流器在電網(wǎng)故障期間保持并網(wǎng)，并且向電網(wǎng)注入足額無功功率，支撐變流器并網(wǎng)點(diǎn)電壓。然而此類準(zhǔn)則基本是針對線路呈感性的輸電網(wǎng)，對于線路呈阻性的配電網(wǎng)適配性差。

3、dg的容量通常只有電網(wǎng)容量的25%，電流輸出能力弱。在配電網(wǎng)上游發(fā)生兩相接地故障時(shí)，dg無法向電網(wǎng)注入足額功率，難以大幅支撐其并網(wǎng)點(diǎn)電壓，造成其因?yàn)椴⒕W(wǎng)點(diǎn)低電壓而脫網(wǎng)。而柔直變流器通常承載了電網(wǎng)的額定功率，其容量大，電流輸出能力強(qiáng)，因此可以利用柔直變流器的強(qiáng)輸出能力協(xié)助dg實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)點(diǎn)電壓支撐。

4、因此，需要研究在配電網(wǎng)上游發(fā)生故障時(shí)，配電網(wǎng)中dg和柔直變流器協(xié)同支撐dg并網(wǎng)點(diǎn)電壓的方法，提高dg的故障穿越能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及其他說明書附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

2、本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供了一種分布式電源與柔直變流器協(xié)同的電壓支撐方法。本發(fā)明優(yōu)化了配電網(wǎng)中各變流器在故障下輸出電流的特征，提高了配電網(wǎng)上游發(fā)生兩相接地故障時(shí)dg的故障穿越能力。

3、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種分布式電源與柔直變流器協(xié)同的電壓支撐方法，包括以下步驟：

4、建立主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的三序網(wǎng)絡(luò)，建立主動(dòng)配電網(wǎng)的正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)以形成主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的三序網(wǎng)絡(luò)；

5、復(fù)合主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的三序網(wǎng)絡(luò)，將分布式電源和柔直變流器等效為正序電流源，并將主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的三序網(wǎng)絡(luò)在故障點(diǎn)處并聯(lián)得到配電網(wǎng)上游發(fā)生兩相接地故障時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)；

6、簡化主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)，對主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡化，以得到主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的簡化復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)；

7、推導(dǎo)分布式電源與柔直變流器的最優(yōu)輸出電流相角，利用得到的主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的簡化復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)，分析分布式電源和柔直變流器對分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響規(guī)律,推導(dǎo)分布式電源與柔直變流器的最優(yōu)輸出電流相角。

8、在一些實(shí)施例中，主動(dòng)配電網(wǎng)包括電網(wǎng)1、電網(wǎng)2、柔直變流器t1、柔直變流器t2，電網(wǎng)1與電網(wǎng)2通過柔直變流器t1、柔直變流器t2互聯(lián)，電網(wǎng)1的中性點(diǎn)通過電阻接地，電網(wǎng)2的中性點(diǎn)通過消弧線圈接地，柔直變流器t1與柔直變流器t2均連接至20kv直流母線。

9、在一些實(shí)施例中，在電網(wǎng)1中，ab區(qū)段長度為 l1，線路阻抗是 z1，bc區(qū)段長度為 l2，線路阻抗是 z2，cd區(qū)段長度為 l3，線路阻抗是 z3，故障點(diǎn) f1位于區(qū)段ab和區(qū)段bc的交界處為故障點(diǎn) f1，該故障是分布式電源dg1的上游故障；在電網(wǎng)2中，ef區(qū)段線路長度為 l4，線路阻抗是 z4，fg區(qū)段長度是 l5，線路阻抗是 z5。

10、在一些實(shí)施例中，柔直變流器t1與柔直變流器t2均采用模塊化多電平變流器結(jié)構(gòu)。

11、在一些實(shí)施例中，在主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的三序網(wǎng)絡(luò)中，故障前的電網(wǎng)電壓相量、分布式電源dg1的電流相量以及柔直變流器t1的電流相量的表達(dá)式為：

12、

13、在式（1）中， us|0|和 θs分別是的幅值和相角，和 αdg1分別是的幅值和相角，和 βt1分別是的幅值和相角。

14、在一些實(shí)施例中，簡化主動(dòng)配電網(wǎng)上游故障的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)包括一次簡化、再次簡化以及三次簡化。

15、在一些實(shí)施例中，一次簡化具體為：將復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)中的故障點(diǎn)f1右側(cè)的電路進(jìn)行簡化形成阻抗za，其表達(dá)式為：

16、

17、在式（2）中，是 z1的負(fù)序阻抗，3 zf是零序故障阻抗，是z1的零序阻抗，3 zn是電網(wǎng)1中性點(diǎn)阻抗的零序阻抗。

18、在一些實(shí)施例中，再次簡化具體為：對阻抗za作進(jìn)一步的簡化，以得到阻抗zb，其表達(dá)式為：

19、

20、在式（3）中，用表示， zeq表示成幅值和相角形式，| zeq|和 δeq分別為其幅值和相角。

21、在一些實(shí)施例中，三次簡化具體為：對阻抗zb作進(jìn)一步的簡化，以得到阻抗zc，其表達(dá)式為：

22、

23、在式（4）中，|zc|和φc分別為zc的幅值和相角，dg1的并網(wǎng)點(diǎn)電壓相量可由，和相加得到，和均表示成幅值和相角形式，和“ αdg1+ φc”分別為的幅值和相角，和“ βt1+ φc”分別為的幅值和相角。

24、在一些實(shí)施例中，當(dāng)且僅當(dāng)、、和平行時(shí)，的幅值“”最大，則dg1和柔直變流器t1輸出電流的最佳相角，其表達(dá)式為：

25、

26、在式（5）中， αdg1_opt和 βt1_opt分別為dg1和柔直變流器t1輸出電流的最佳相角，即分別為 αdg1和 βt1的最佳相角。

27、通過采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明先建立了主動(dòng)配電網(wǎng)的正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)并將dg和柔直變流器等效為正序電流源，使得這三序網(wǎng)絡(luò)在故障點(diǎn)處并聯(lián)得到配電網(wǎng)上游發(fā)生兩相接地故障時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)，簡化該復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)，利用該網(wǎng)絡(luò)分析配電網(wǎng)各電源對dg并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響規(guī)律。并推導(dǎo)出配電網(wǎng)上游發(fā)生故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)dg并網(wǎng)點(diǎn)電壓最大化支撐所需的dg和柔直變流器輸出電流的最佳相角。本發(fā)明優(yōu)化了配電網(wǎng)中各變流器在故障下輸出電流的特征，提高了配電網(wǎng)上游發(fā)生兩相接地故障時(shí)dg的故障穿越能力。

29、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

30、無疑的，本發(fā)明的此類目的與其他目的在下文以多種附圖與繪圖來描述的較佳實(shí)施例細(xì)節(jié)說明后將變?yōu)楦语@見。

31、為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一個(gè)或數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例，并配合所示附圖，作詳細(xì)說明如下。