CN105071384A - 一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法，包括：构建分布式光伏接入线路末端电压波动估算模型；获取待测线路各节点接入的光伏容量信息；获取待测线路各线路段的长度以及单位长度电阻信息；获取待测线路的标称电压信息；计算光伏接入前后待测线路末端电压变化范围。本发明通过构建简易模型，实现了光伏接入后线路末端电压波动的便捷估算，并具有较高精度，无需依赖电力系统软件建立详细模型仿真计算，有助于电网规划设计人员快速判定光伏接入对线路末端电压造成的影响，可用于估算线路光伏准入容量。

Description

一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法

技术领域

本发明涉及电网规划技术领域，具体是一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法。

背景技术

在相关政策鼓励下，各区域发展分布式光伏、风电等新能源的积极性很高，但现有的配电网设计基本都假设为单向辐射式网络结构，并未考虑大量分布式电源接入，而大规模的分布式电源接入必将在电压调整、保护配置、电能质量等方面产生重大影响。

本质上分布式电源与常规大型电源接入对电网影响的分析原理是相同的，可基于成熟的电力系统计算软件开展仿真，但分布式光伏的数量极大，且其建设周期短、接入程序简单，依托区域电网规划设计人员建立详细模型仿真计算并不现实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法，依托简易模型便捷、准确地感知光伏接入配电网时线路的末端电压波动，为实际工程应用提供参考。

本发明的技术方案为：

一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法，包括以下步骤：

(1)构建分布式光伏接入线路末端电压波动估算模型：

$\mathrm{\Δ}V=\left(\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{r_k{l}_k{\Σ}_{i=k}^N{P}_{Vi}}{U_n}\right)/U_n$

其中，ΔV表示光伏接入前后线路末端电压波动范围，r_k表示各线路段的单位长度电阻，l_k表示各线路段的长度，U_n表示线路标称电压，P_Vi表示线路各节点接入的光伏容量，节点N为线路末端节点，当N取值为1时，表示光伏单点接入线路；

(2)获取待测线路各节点接入的光伏容量信息；

(3)获取待测线路各线路段的长度以及单位长度电阻信息；

(4)获取待测线路的标称电压信息；

(5)根据构建的估算模型以及获取的待测线路的相关信息，计算得到光伏接入前后待测线路末端电压波动范围。

所述的分布式光伏接入线路电压波动估算方法，还包括采用以下公式对得到的光伏接入前后待测线路末端电压波动范围进行修正：

$V_s=\mathrm{\Δ}V\±\mathrm{\λ}*\left(\frac{U_{N\max }^{\′}+U_{N\min }^{\′}}{2U_{N\max }^{\′}}-1\right)*\mathrm{\Δ}V$

其中，V_s表示修正后的光伏接入前后待测线路末端电压波动范围，λ为一正常数，U′_Nmax表示光伏接入后待测线路末端在最大负荷下的电压值，U′_Nmin表示光伏接入后待测线路末端在最小负荷下的电压值。

由上述技术方案可知，本发明通过构建简易估算模型，实现了光伏接入配电网后线路末端电压波动的便捷估算，并具有较高精度，无需依赖电力系统软件建立详细模型仿真计算，有助于电网规划设计人员快速判定光伏接入对线路末端电压造成的影响，可用于估算线路光伏准入容量。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是光伏接入负荷配电网示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法，包括以下步骤：

S1、构建分布式光伏接入线路末端电压波动估算模型：

如图2所示，在低压配电网(如380V)中，用户侧负荷和分布式光伏通常是分散式接入线路，其中，U₀表示线路始端电压，设定不变，P_V1、P_V2、…、P_VN-1、P_VN分别为节点1、2、…、N-1、N接入的光伏容量(节点N为线路末端节点)；P₁、P₂、…、P_N-1、P_N分别为节点1、2、…、N-1、N的有功负荷；Q₁、Q₂、…、Q_N-1、Q_N分别为节点1、2、…、N-1、N的无功负荷；ΔU₁、ΔU₂、…、ΔU_N分别为各线路段的电压降；R₁、R₂、…、R_N分别为各线路段的电阻值；X₁、X₂、…、X_N分别为各线路段的电抗值。

光伏电站未运行时，各线路段的电压降ΔU_k(k＝1，2，…，N)为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔU}}_k=U_{k-1}-U_k=\frac{R_k{\Σ}_{m=k}^N{P}_m+X_k{\Σ}_{m=k}^N{Q}_m}{U_k}\\ =\frac{r_k{l}_k{\Σ}_{m=k}^N{P}_m+x_k{l}_k{\Σ}_{m=k}^N{Q}_m}{U_k}\end{array}$

其中，U_k-1为各线路段的始端电压，U_k为各线路段的末端电压，r_k为各线路段的单位长度电阻，x_k为各线路段的单位长度电抗，l_k为各线路段的长度。

整条线路的电压降ΔU为：

$\mathrm{\Δ}U=\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ΔU}}_k$

光伏电站运行时，各线路段的电压降ΔU′_k(k＝1，2，…，N)为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔU}}_k^{\′}=U_{k-1}^{\′}-U_k^{\′}=\frac{R_k{\Σ}_{m=k}^N\left(P_m-P_{Vm}\right)+X_k{\Σ}_{m=k}^N{Q}_m}{U_k^{\′}}\\ =\frac{r_k{l}_k{\Σ}_{m=k}^N\left(P_m-P_{Vm}\right)+x_k{l}_k{\Σ}_{m=k}^N{Q}_m}{U_k^{\′}}\end{array}$

整条线路的电压降ΔU′为：

${\mathrm{\ΔU}}^{\′}=\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ΔU}}_k^{\′}$

假设配电网中各线路段的参数相同(r_k＝r)，则光伏电站运行前后，线路末端的电压降波动范围ΔV为：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}V=\left(\mathrm{\Δ}U-{\mathrm{\ΔU}}^{\′}\right)/U_0=\left(\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ΔU}}_k-\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ΔU}}_k^{\′}\right)/U_0\\ \≈\left(\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{{\mathrm{rl}}_k{\Σ}_{i=k}^N{P}_{Vi}}{U_o}\right)/U_0\end{array}$

其中，r为各线路段的单位长度电阻。

由上式可以看出，光伏接入线路后，线路末端电压变化范围与导线型号、各线路段长度、各节点接入的光伏容量相关。

为简化计算，可取U₀＝U_n，U_n为线路的标称电压。

S2、获取待测线路各节点接入的光伏容量信息。

S3、获取待测线路各线路段的长度以及单位长度电阻信息。

S4、获取待测线路的标称电压信息。

S5、将待测线路各线路段的长度、单位长度电阻、标称电压、各节点接入的光伏容量代入以下公式，计算得到光伏电站运行前后待测线路的末端电压波动范围。

$\mathrm{\Δ}V~\left(\underset{k=-}{\overset{N}{\Σ}}\frac{r{1}_k{\mathrm{\Σ}}_{i=k}^N{P}_{Vi}}{U_n}\right){/}^{{/}_{U_n}}$

S6、通过上述公式计算得到的电压波动仅为平均值，为了更精确地分析光伏接入后对线路电压的影响，需要对估算模型进行修正，定义电压波动变化范围为：

$V_{range}=\mathrm{\λ}*\left(\frac{U_{N\max }^{\′}+U_{N\min }^{\′}}{2U_{N\max }^{\′}}-1\right)*\mathrm{\Δ}V$

其中，V_range表示待测线路末端电压波动变化范围，λ为一正常数，U′_Nmax表示光伏电站运行后待测线路末端在最大负荷下的电压值，U′_Nmin表示光伏电站运行后待测线路末端在最小负荷下的电压值。

在相同网络结构条件下λ值恒定，而不同网络结构条件下λ值与线路末端短路电流相关联，推荐参数如表1所示：

短路电流	0.863	1.05	1.349	1.908	3.317
						λ值	1.89	2.13	2.52	3.11	3.87

表1.不同配电系统λ值

因此，实际系统中光伏接入前后待测线路末端电压波动范围为：

$V_s=\mathrm{\Δ}V\±\mathrm{\λ}*\left(\frac{U_{N\max }^{\′}+U_{N\min }^{\′}}{2U_{N\max }^{\′}}-1\right)*\mathrm{\Δ}V$

在实际工程应用中，电网规划设计人员可采用上述简易估算模型快速地计算出拟接入的分布式光伏接入待测线路前后，待测线路末端电压波动范围，若计算得到的波动范围超过了规定的阈值，则需要调整拟接入的分布式光伏，具体可通过调整光伏容量、接入位置等实现。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种分布式光伏接入线路电压波动估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建分布式光伏接入线路末端电压波动估算模型：

$\mathrm{\Δ}V=\left(\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{r_k{l}_k{\Σ}_{i=k}^N{P}_{Vi}}{U_n}\right)/U_n$

其中，ΔV表示光伏接入前后线路末端电压波动范围，r_k表示各线路段的单位长度电阻，l_k表示各线路段的长度，U_n表示线路标称电压，P_Vi表示线路各节点接入的光伏容量，节点N为线路末端节点，当N取值为1时，表示光伏单点接入线路；

(2)获取待测线路各节点接入的光伏容量信息；

(3)获取待测线路各线路段的长度以及单位长度电阻信息；

(4)获取待测线路的标称电压信息；

(5)根据构建的估算模型以及获取的待测线路的相关信息，计算得到光伏接入前后待测线路末端电压波动范围。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏接入线路电压波动估算方法，其特征在于，还包括采用以下公式对得到的光伏接入前后待测线路末端电压波动范围进行修正：

$V_s=\mathrm{\Δ}V\±\mathrm{\λ}*\left(\frac{U_{N\max }^{\′}+U_{N\min }^{\′}}{2U_{N\max }^{\′}}-1\right)*\mathrm{\Δ}V$

其中，V_s表示修正后的光伏接入前后待测线路末端电压波动范围，λ为一正常数，U′_Nmax表示光伏接入后待测线路末端在最大负荷下的电压值，U′_Nmin表示光伏接入后待测线路末端在最小负荷下的电压值。