CN105262102A - 一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置，方法包括：检测公共并网点的电压和有功功率P；由公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；由电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；每个并网子系统根据k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。这样仅通过检测公共并网点的电压和有功功率，便可以控制每个并网子系数输出的无功功率，进而抑制公共并网点的电压波动，简单易行，而且该方法对于感性阻抗和容性阻抗均适用。

Description

一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置

技术领域

本发明涉及电网控制技术领域，尤其涉及一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置。

背景技术

随着化石燃料的不断枯竭，风力发电和光伏发电等新能源越来越被重视。然而随着新能源装机量的持续增加，给电网安全和稳定带来了隐患。由于光伏发电及风力发电的输出功率分别随着日照强度和风速变化而变化，输出功率具有不确定性。当光伏发电和风力发电系统输出功率发生波动时，从公共并网点注入电网的电流就会随着改变，进而造成电网阻抗上的压降发生变化，以至于公共并网点(PCC，PointofCommonCoupling)的电压Vp产生波动。

参见图1，该图为现有技术中的一种并网系统示意图。

从图1中可以看出，多个光伏发电系统通过变压器T连接PCC，多个风力发电系统通过变压器T连接PCC。可以理解的是，也可以仅有多个光伏发电系统通过变压器T连接PCC，或者仅有多个风力发电系统通过变压器T连接PCC。

PCC与电网之间的传输线路可以等效为串联的电阻r和电抗x。其中，电网电压为Vs。

为了PCC点附近用电设备的可靠运行，需要维持PCC点的电压保持稳定，因此，本领域技术人员需要提供一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置，能够有效抑制PCC点的电压波动。

发明内容

为了解决现有技术，本发明提供一种抑制公共并网点电压波动的方法及装置，能够有效抑制PCC点的电压波动。

本发明实施例提供一种抑制公共并网点电压波动的方法，包括：

检测公共并网点的电压和有功功率P；

由所述公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

优选地，在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，还包括：

判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

优选地，在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，还包括：

判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

优选地，所述判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值之前，还包括：

对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

优选地，由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref，具体为：

由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分调节、积分调节或比例积分微分调节生成控制系数k_ref。

本发明实施例还提供一种抑制公共并网点电压波动的装置，包括：检测单元、电压波动量获得单元、控制系数生成单元和控制单元；

所述检测单元，用于检测公共并网点的电压和有功功率P；

所述电压波动量获得单元，用于由所述公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

所述控制系数生成单元，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

所述控制单元，用于每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

优选地，还包括：阈值判断单元；

所述阈值判断单元，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

优选地，还包括：变化率判断单元；

所述变化率判断单元，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

优选地，还包括：低通滤波单元；

所述低通滤波单元，用于在所述判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值之前，对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

优选地，所述控制系数生成单元包括：控制系数生成子单元；

所述控制系数生成子单元，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分调节、积分调节或比例积分微分调节生成控制系数k_ref。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本实施例提供的方法，检测公共并网点的电压和有功功率P，由公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp，对ΔV/P进行控制，这样仅通过检测公共并网点的电压和有功功率，便可以控制每个并网子系数输出的无功功率，进而抑制公共并网点的电压波动，简单易行，而且该方法对于感性阻抗和容性阻抗均适用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的一种并网系统示意图；

图2为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的方法实施例一流程图；

图3为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的方法实施例二流程图；

图4为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的装置实施例一示意图；

图5为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的装置实施例二示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

方法实施例一：

参见图2，该图为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的方法实施例一流程图。

本实施例提供的抑制公共并网点电压波动的方法，包括：

S201：检测公共并网点的电压和有功功率P；

S202：由所述公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

一般地，远端等效的电网电压不便于获取，可用PCC点所要控制的目标电压替代，即Vs在本实施例中为已知量。

需要说明的是，理论上，PCC点的电压与电网电压的幅值应该相等，但是两者的相位不同。当PCC点的电压波动时，PCC点的电压与电网电压的幅值便不相同，将会出现偏差。本发明的目的是通过控制使公共并网点的电压幅值Vp与电网电压幅值Vs相等。

S203：由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

下面说明对ΔV/P进行控制抑制PCC点的电压幅值Vp波动的原理。

继续参见图1，由图1可以得到公共并网点PCC的电压由如下公式(1)表示：

Vp≈Vs+(r*Id-x*Iq)＝Vs+(r*P-x*Q)/Vs(1)

定义ΔV＝Vs-Vp，δ＝r/x，k＝Q/P，可以得到k≈δ+(ΔV*Vs)/(x*P)，那么为了抑制ΔV的波动，只需要对(ΔV*Vs)/(x*P)进行控制即可，一般由于电网电抗x未知，电网电压幅值Vs为远端等效的电网电压幅值，因此本实施例中用ΔV/P替代(ΔV*Vs)/(x*P)作为被控制的对象。

S204：每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

如图1所示，并网子系统包括以下中的至少一种：光伏发电系统和风力发电系统。

由于每个并网子系统输出的有功功率均可能导致PCC点的电压波动，因此，需要每个并网子系统输出无功功率来抑制PCC点的电压波动，具体地，每个并网子系统输出的无功功率可以由Qi＝Pi*k_ref计算获得。

本实施例提供的方法，检测公共并网点的电压和有功功率P，由PCC点的电压幅值和电网电压幅值Vs获得PCC点电压波动量ΔV＝Vs-Vp，对ΔV/P进行控制，这样仅通过检测公共并网点的电压和有功功率，便可以控制每个并网子系数输出的无功功率，进而抑制公共并网点的电压波动，简单易行，而且该方法对于感性阻抗和容性阻抗均适用。

方法实施例二：

参见图3，该图为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的方法实施例二流程图。

本实施例提供的抑制公共并网点电压波动的方法，S301-S302与S201-S202分别相同，在此不再赘述。

S303：对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

需要说明的是，ΔV/P可能包含高频谐波信号，滤除高频信号之后再判断ΔV/P的绝对值是否收敛。

S304：由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref，具体为：

由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分PI调节、积分I调节或比例积分微分PID调节生成控制系数k_ref。

S305：判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

需要说明的是，在本发明提供的另一实施例中，S305还可以由如下步骤来实现：判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

S305的作用是判断ΔV/P的绝对值是否收敛，如果收敛，则不改变k_ref的符号，如果不收敛则需要改变k_ref的符号。

需要说明的是，改变k_ref的符号指的是改变k_ref的方向。

可以理解的是，由于电网阻抗可能为感性阻抗，也可能为容性阻抗，因此，需要对x的方向进行判断。由于系统对ΔV/P进行控制，一般情况下ΔV/P的绝对值会收敛，因此，可以通过判断ΔV/P的绝对值是否收敛来判断x的方向。如果ΔV/P的绝对值收敛，则判断x的方向为正，如果ΔV/P的绝对值不收敛，则判断x的方向为负。因此，本发明提供的方法对感性阻抗和容性阻抗均适用。

S306和S204相同，在此不再赘述。

装置实施例一：

参见图4，该图为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的装置实施例一示意图。

本实施例提供的抑制公共并网点电压波动的装置，包括：检测单元401、电压波动量获得单元402、控制系数生成单元403和控制单元404；

所述检测单元401，用于检测公共并网点的电压和有功功率P；

所述电压波动量获得单元402，用于由所述PCC点电网电压的幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

一般地，远端等效的电网电压不便于获取，可用PCC点所要控制的目标电压替代，即Vs在本实施例中为已知量。

需要说明的是，理论上，PCC点的电压与电网电压的幅值应该相等，但是两者的相位不同。当PCC点的电压波动时，PCC点的电压与电网电压的幅值便不相同，将会出现偏差。本发明的目的是通过控制使公共并网点的电压幅值Vp与电网电压幅值Vs相等。

所述控制系数生成单元403，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

所述控制单元404，用于每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

本实施例提供的装置，检测公共并网点的电压和有功功率P，由公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp，对ΔV/P进行控制，这样仅通过检测公共并网点的电压和有功功率，便可以控制每个并网子系数输出的无功功率，进而抑制公共并网点的电压波动，简单易行，而且该方法对于感性阻抗和容性阻抗均适用。

装置实施例二：

参见图5，该图为本发明提供的抑制公共并网点电压波动的装置实施例二示意图。

本实施例提供的装置，还包括：低通滤波单元501；

所述低通滤波单元501，用于在所述判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值之前，对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

需要说明的是，ΔV/P可能包含高频谐波信号，滤除高频信号之后再判断ΔV/P的绝对值是否收敛。

所述控制系数生成单元403包括：控制系数生成子单元403a；

所述控制系数生成子单元403a，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分调节、积分调节或比例积分微分调节生成控制系数k_ref。

另外，本实施例中，还包括：阈值判断单元502；

所述阈值判断单元502，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

在本发明提供的另一个装置实施例中，还可以包括：变化率判断单元(图中未示出)；

所述变化率判断单元，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

需要说明的是，变化率判断单元和阈值判断单元的作用是相同的，可以理解的是，装置实施例中仅包括阈值判断单元和变化率判断单元中的一个即可。两者均是判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

可以理解的是，由于电网阻抗可能为感性阻抗，也可能为容性阻抗，因此，需要对x的方向进行判断。由于系统对ΔV/P进行控制，一般情况下ΔV/P的绝对值会收敛，因此，可以通过判断ΔV/P的绝对值是否收敛来判断x的方向。如果ΔV/P的绝对值收敛，则确定x的方向为正，如果ΔV/P的绝对值不收敛，则确定x的方向为负。因此，本发明提供的装置对感性阻抗和容性阻抗均适用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种抑制公共并网点电压波动的方法，其特征在于，包括：

检测公共并网点的电压和有功功率P；

由所述公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

2.根据权利要求1所述的抑制公共并网点电压波动的方法，其特征在于，在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，还包括：

判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

3.根据权利要求1所述的抑制抑制公共并网点电压波动的方法，其特征在于，在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，还包括：

判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

4.根据权利要求2或3所述的抑制公共并网点电压波动的方法，其特征在于，所述判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值之前，还包括：

对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

5.根据权利要求4所述的抑制公共并网点电压波动的方法，其特征在于，由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref，具体为：

由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分调节、积分调节或比例积分微分调节生成控制系数k_ref。

6.一种抑制公共并网点电压波动的装置，其特征在于，包括：检测单元、电压波动量获得单元、控制系数生成单元和控制单元；

所述检测单元，用于检测公共并网点的电压和有功功率P；

所述电压波动量获得单元，用于由所述公共并网点的电压幅值Vp和电网电压幅值Vs获得电压波动量ΔV＝Vs-Vp；

所述控制系数生成单元，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过调节生成控制系数k_ref；

所述控制单元，用于每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率Qi＝Pi*k_ref；i＝1，…n；n为并网子系统的个数。

7.根据权利要求6所述的抑制公共并网点电压波动的装置，其特征在于，还包括：阈值判断单元；

所述阈值判断单元，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值，如果否，则改变所述k_ref的符号。

8.根据权利要求6所述的抑制公共并网点电压波动的装置，其特征在于，还包括：变化率判断单元；

所述变化率判断单元，用于在所述每个并网子系统根据所述k_ref和自身当前的有功功率Pi输出无功功率之前，判断ΔV/P的绝对值是否越来越小，如果否，则改变所述k_ref的符号。

9.根据权利要求7或8所述的抑制公共并网点电压波动的装置，其特征在于，还包括：低通滤波单元；

所述低通滤波单元，用于在所述判断ΔV/P的绝对值是否小于预设阈值之前，对所述ΔV/P进行高频信号滤除。

10.根据权利要求9所述的抑制公共并网点电压波动的装置，其特征在于，所述控制系数生成单元包括：控制系数生成子单元；

所述控制系数生成子单元，用于由所述电压波动量ΔV和有功功率P的比值ΔV/P经过比例积分调节、积分调节或比例积分微分调节生成控制系数k_ref。