中压直流互联配电网络协调控制技术分析

闫洪瑜

（中国三峡新能源(集团)股份有限公司江苏分公司， 江苏 盐城 224000）

引言

电力能源是国民经济发展的核心能源，随着科技的发展，用电设备种类和规模迅速扩大，对供电的稳定性和安全性也提出了更高的要求。目前多数电网系统的馈线间均通过联络开关相连接，不同的供电区域间无法实现供电功率的平衡转换也无法进行灵活的组网，因此极大地限制了科学供电的进一步发展[1]。

针对现有供电系统的不足，并结合城市化扩大对供电网络供电灵活性的需求，本文提出了一种新的中压直流互联配电网络协调控制技术，在该系统中以中压直流互联为核心，将不同区域的供电网络之间建立柔性互联通道，实现环形闭合式的多端并联供电结构。该技术不仅减少了电流在转换过程中的损耗，而且还是实现了不同区域间能量的互补，通过仿真分析表明该系统能够根据各个端口之间的功率情况实现功率的平衡分配，对提升供电系统的运行可靠性具有十分重要的意义。

1 中压直流互联配电网络结构

为了提高供电系统的兼容性，降低电力传输过程中的电能损耗，本文提出了一种新的中压直流互联配电网络，该网络采用了双端并联的供电架构，具有结构简单、适配性强的优点，该中压直流互联配电网络架构如图1 所示，图中HVAC 表示高压交流，MVAC 表示中压交流，LVDC 低压直流电网，PET 表示多端口电力电子变压器[2]。

由图1 可知，在该配电网络架构中，可调节性的电气节点为多端口电力电子变压器，该节点通过中压交流器件端口和交流供电网络相互连通，不同区域之间则可以利用中压直流馈线来作为连通结构，实现不同区域之间的跨区连通。为了满足传输灵活性和兼容性的需求，馈线选取的工作电压等级为±10kV，能够使其同时满足10 kV 和20 kV 交流配电网络的供电需求。

在系统运行过程中低压直流电网主要是由储能装置、光伏、直流负载等构成，由于这些负载装置的接入点的输入电压受最大功率点跟踪的影响极大，考虑到系统运行稳定性和兼容性，最终选择中压直流电网的端子电压为±380 V。

当两个区域内的供电均达到均衡状态时，多端口电力电子变压器开始对各端口所连接的电网进行主动施控，利用中压直流馈线将两个区域你的电能进行平均分配，同时系统利用低压直流网络将两个区域内分散的能量进行连接，使区域内的能量能够进行互换和流动[3]。在供电过程中若一个区域内的负荷出现突然增加，导致供电不足时，临近区域的电能能够通过中压直流馈线迅速的进行能量的传递，达到能量平衡的目的。

该架构的优点在于能够实现不同负荷下的供电稳定性，能够为负载提供不间断的电能支持，而且能够有效地降低发电机组运行时的启停次数，减少供电网络在供电过程中的损失，提高供电柔性和可靠性。

2 中压直流网络柔性配电控制逻辑

中压直流网络柔性配电运行架构需要满足对各区域平衡供电的需求，又需要保证当交流电网供电异常时控制低压直流网络内的直流供电电源为网络内的用电负荷供电，因此在不同情况下的运行控制逻辑对系统能否正常运行的关系极大，根据中压直流网络柔性配电系统的实际工作需求，本文所提出的柔性配电控制逻辑如图2 所示[4]。

2 仿真验证

利用matlab 仿真分析软件建立全电压等级的中压直流互联配电网络结构[5]，对其运行过程中的调控可靠性进行仿真分析，结果如图3 所示，图中正值表示功率从端口处流入，负值表示功率从端口处流出。

由实际仿真分析结果可知，在0～0.2 s 时间内，区域1 内的系统在确保低压直流电网运行所需功率的情况下，还可以通过低压直流端口吸收微电网内的盈余功率，然后供给用电负荷。

在0.2～0.4 s 的范围内，区域1 内的用电负荷开始上升，系统开始出现5 MW 的功率缺口，而此时区域2 内的供电网络开始通过中压直流互联配电系统向区域1 内提供平衡功率。

在0.4～0.6 s 的范围内，区域1 内的用电负荷还存在着约2.5 MW 的功率缺口，同时区域2 内的配电网络则继续向着区域1 内输出同等数量的功率，从而有效填补了微电网运行时的功率缺口。

在0.6～0.8 s 的范围内，区域2 内的用电负荷开始存在2.5 MW 的功率缺口，此时区域1 则开始通过网络向区域2 内输出用电功率，确保系统内功率的平衡性。

通过仿真分析可知，该中压直流互联配电协调控制技术，能够根据各个端口之间的功率情况实现功率的平衡分配，降低了在供电过程中的能量消耗，提高了供电可靠性和经济性。

4 结论

对现有供电系统在进行多端口供电时无法形成功率平衡、调控性能差的不足，提出了一种新的中压直流互联配电网络协调控制技术，对该控制系统的整体结构等进行了分析，结果表明：

1）中压直流互联配电网络，采用了双端并联的供电架构，具有结构简单、适配性强的优点;

2）中压直流网络柔性配电运行架构需要满足对各区域平衡供电的需求，又需要保证当交流电网供电异常时控制低压直流网络内的直流供电电源为网络内的用电负荷供电；

3）仿真分析结果表明，该系统能够实现不同区域功率的频分配，降低了在供电过程中的能量消耗。