(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211221440.0 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 东南大学溧阳研究院 地址 213300 江苏省常州市溧阳市昆仑街 道泓口路218号A幢428室 （江苏中关村 科技产业园内） (72)发明人 张远实　钱文妍　章飞　汤奕　 李扬　周吉　钱俊良　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 薛雨妍 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/48(2006.01) H02J 3/36(2006.01) (54)发明名称 一种基于 分散控制的有功功率-直流电压协 同控制方法 (57)摘要 本发明涉及柔性直流输电领域， 公开了一种 基于分散控制的有功功率 ‑直流电压协同控制方 法， 涉及柔性直流输电领域， 调节平均直流电压 并按比例分担换流器功率的负 担； 本专利所提方 法采用直流电网的损耗模型， 并采用局部电压 ‑ 功率下垂控制策略； 在电网遭遇严重故障后， 本 发明所提控制方法只调节下垂控制的电压参考 点， 在不影 响多端柔性直流系统稳定性的情况下 实现控制目标。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115549192 A 2022.12.30 CN 115549192 A 1.一种基于分散式控制的有功 功率‑直流电压协同控制方法， 其特 征在于： 以直流平均电压的调节和换流器有功功率的分配为控制目标， 通过改变处于下垂控制 的换流器的直流电压参考值来实现； 该控制方法基于直流电网损耗模型 的改进分析算法， 并不依赖于通信系统； 采用分散式控制方案， 在自主控制层， 通过基于直流电网损耗模型的 改进分析算法计算可变电压参考值的调节量， 从而改变初级控制层的直流电压和有功功 率 稳态运行点。 2.根据权利要求1所述的一种基于分散 式控制的有功功率 ‑直流电压协同控制方法， 其 特征在于： 具体步骤为： 1)广义的电压源换流器直 流电压下垂控制方程表示 为： Pi‑Pi*+Ri(Vi‑Vi*)＝0                     (1) 式中Pi和Pi*分别是实际有功功率和有功功率的参考值； Vi和Vi*分别是实际直流电压和 直流电压的参 考值； Ri是下垂控制系数， 其单位是MW/kV。 假设初始运行点由式(1)给出， 在突发事故后假设实际有功功率和直流电压的变化量 分别是ΔPi和ΔVi； ΔVi*和ΔPi*分别是支路电压和有功功率参考值的变化量； 于是， 电压源 换流器故障后的方程可由(1)得 出： Pi+ΔPi‑Pi*‑ΔPi*+Ri(Vi+ΔVi‑Vi*‑ΔVi*)＝0    (2) 式中Pi和Pi*分别是实际有功功率和有功功率的参考值； Vi和Vi*分别是实际直流电压和 直流电压的参考值； Ri是下垂控制系数， 其单位是MW/kV； ΔPi和ΔVi分别是有功功率和直流 电压的变化 量； ΔVi*和ΔPi*分别是支路电压和有功 功率参考值的变化 量。 (2)式减去(1)式， 可以得 出 ΔPi＝ΔPi*+(ΔVi*‑ΔVi)Ri    (3) 式中Ri是下垂控制系数， 其单位是MW/kV； ΔPi和ΔVi分别是有功功率和直流电压 的变 化量； ΔVi*和ΔPi*分别是支路电压和有功 功率参考值的变化 量。 (3)式的矩阵形式可以写为 ΔP＝ΔP*+diag(R)(ΔV*‑ΔV)   (4) 式中， ΔVi*和ΔPi*分别是支路电压和有功功率参考值的变化； Ri是下垂控制系数， 其单 位是MW/kV； ΔPi和ΔVi分别是有功 功率和直 流电压的变化 量。 直流电压的变化 量ΔV和有功 功率的变化 量ΔP可以线性 化的写为 ΔP＝JΔV           (5) 式中， ΔP和ΔV分别是有功 功率和直 流电压的变化 量， J是雅克比矩阵。 根据功率平衡原则,可以得到 式中， 是由突发事件造成的总功率差额， 包括可再生能源引起发电量的波动和换 流器的停运， 并且 是换流器总损耗的变化量； ΔPG,Loss 是总网损的变化 量； ΔPj是有功功率的变化 量 并且作如下定义： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115549192 A 2式中， 是由突发事件造成的总功率差额， 包括可再生能源引起发电量的波动和换 流器的停运， 并且 是换流器总损耗的变化量； ΔPG,Loss 是总网损的变化 量； Pmis是功率变化差额。 换流器的可用功率裕度可以定义 为 Hj＝Pjr‑Pj        (8) 式中， Hj是可用功率裕度； Pjr是换流器的额定功率。 如果功率差额Pmis在处于电压下垂控制的换流器间根据可用功率裕度Hj分配， ΔPj和 Pmis的关系可以表示 为 式中， Pmis是功率变化差额； Hj是可用功率裕度； ΔPj是功率变化 量 于是， 实际电压和电压参 考值变化量的关系可以表示 为 式中， Pmis是功率变化差额； Hj是可用功率裕度； ΔVj和ΔVj*分别是电压和电压参考值变 化量； Rj是下垂控制系数。 3.根据权利要求2所述的一种基于分散 式控制的有功功率 ‑直流电压协同控制方法， 其 特征在于： 具体步骤为： 如果所有第1至第m ‑1个电压源换流器都满足功率分配约束(9)， 那么在电压下垂控制 策略下的第m个换流器的功 率变化量将根据其可用功 率裕度分配； 因此， 实现有功功率按比 例分配只需要m ‑1个等式约束， 那么就剩下一个自由度来调节平均直流电压。 以下是突 发故 障后调节直 流平均电压的表达式： 其中ΔVavg是直流平均电压的实际变化量； Vavg,sch和Vavg,pre分别是平均直流电压的目标 值和初始值； ΔVi是电压变化 量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115549192 A 3