Page 26 - 电力与能源2024年第二期

166 赵 凯：柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法研究

灵敏度指标参数；U max，U min——输出电压的最大 μ ij——换流器控制下，当前发电机 i 和 j 母线之间
值和最小值； I c——超级电容电流参数； u( t )—— 对应轨迹的灵敏度状态； θ ij——换流器控制下 ，发
通过电压源换流器和直流母线分配的电压参数。 电 机 i 和 j 母 线 之 间 对 应 轨 迹 的 导 通 角 大 小 ；
按照上述所示的方式，实现对柔性直流配电 δ i，δ j——发电机 i和 j母线的触发角大小。
网模型的构建，为后续的配电网暂态电压稳定性 在通过模糊推理算法对触发角和导通角进行
控制提供可靠的基础。 优化调整时，充分考虑到最优的暂态电压控制效

1.2 柔性直流配电网暂态电压控制 果不仅需要降低暂态电压的波动幅度，同时还需
结合所构建的柔性直流配电网模型可以看
要实现波动的快速收敛。为此，本文利用并联电
出，导致电压波动的因素并不唯一，对应的作用方
容器组对柔性直流配电网进行无功补偿。在调整
式也各不相同，但是换流器是决定输出电压和电
换流器的触发角和导通角的基础上，确定最小收
流的核心。为此，本文在具体的柔性直流配电网
敛目标下的无功补偿输出结果，其具体计算方式
暂态电压控制过程中，结合不同线路对应的发电
可以表示如下：
机—母线轨迹灵敏度情况，对换流器的触发角和
|
-|U i sin ( θ ij + δ i + δ j )
导通角进行调节，以此最大限度地降低柔性直流 Q i = （4）
P i (1 - k )
配电网暂态电压的波动程度 ［12］ 。 式中 Q i——最小收敛目标下的无功补偿输出；
在具体的换流器的触发角和导通角调节阶 k——配备并网点的分配电压补偿系数。
段，本文设置的调节策略如下。 按照上述方式，实现对柔性直流配电网暂态
（1）高轨迹灵敏度状态。当发电机-母线轨迹 电压的稳定控制，为整体电力系统的稳定运行和
灵敏度较高时，意味着发电机出力变化对母线电 优质供电提供可靠的基础。

压波动的影响较大。此时，为了降低电压波动，要
2 试验测试与分析
减小触发角和导通角，以降低换流器的输出电压，
同时限制功率传输，从而降低电压波动。并且在 2.1 测试环境
触发角变化时，可引入一定的延迟，以避免电压瞬 在分析本文设计的柔性直流配电网暂态电压
间发生大幅度变化。 稳定性控制方法实际应用性能的过程中，从保障
（2）低轨迹灵敏度状态。当发电机-母线轨迹 测试结果可靠性的角度出发，构建了测试环境。

灵敏度较低时，意味着发电机出力变化对母线电 本文选择了一个 IEEE 29 节点配电系统作为试验
压波动的影响较小。此时，为了提高电压质量和 环境，配电系统的基本配置情况如图 1 所示。该
稳定性，要增大触发角和导通角，以提高换流器的 配电系统使用 100 kWh 容量的锂离子电池作为储
输出电压和功率传输效率，从而增强系统的稳定 能设备，风电并网功率为 200 kW，变换器容量为
性 。 同 时 要 优 化 调 整 速 度 ，以 避 免 过 大 的 电 压 100 kVA。
波动 ［13］ 。 针对图 1 所示的配电系统，评估本文所提出
在上述柔性直流配电网暂态电压控制策略的 的控制方法、文献［3］方法和文献［4］方法的有效

基础上，为了提高控制的精度和适应性，本文引入 性和可行性。电压控制试验现场如图 2 所示。
了模糊控制技术。根据发电机-母线轨迹灵敏度 2.2 测试结果与分析
状态和电压波动情况，制定的模糊规则可以表示 在稳定的电网工作状态下，对不同暂态电压
如下： 稳定性控制方法的性能进行分析时，本文将应用

P i =|U i | | μ ijU j|cos η( θ ij + δ i + δ j ) （3） 后的测试配电网整体输出电压作为具体的评价指
∑
式中 P i——发电机 i 的输出功率； U i， U j——发 标，即配电网整体输出电压的波动程度越小，对应
电 机 i 和 j 母 线 之 间 对 应 轨 迹 的 电 压 波 动 幅 度 ； 的暂态电压稳定性控制方法的效果越好，配电网