CN107658909A - 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 - Google Patents
一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107658909A CN107658909A CN201710879978.3A CN201710879978A CN107658909A CN 107658909 A CN107658909 A CN 107658909A CN 201710879978 A CN201710879978 A CN 201710879978A CN 107658909 A CN107658909 A CN 107658909A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- power
- reactive power
- output
- active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 49
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 241001061225 Arcos Species 0.000 claims description 3
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 abstract 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000024121 nodulation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
-
- H02J3/383—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，该方法不需要对线路进行修改，以现有的光伏并网逆变器拓扑结构为基础，增加了功率调节模块，设定好无功功率和并网点电压的Q‑U关系曲线，通过检测并网点电压，对其进行相应的无功功率补偿，起到一定的稳定电压的效果，当无功功率达到调节极限，通过有功功率上限运算，估算出并网点达到最大允许电压时的有功功率值，以该值为有功功率上限，对系统有功输出进行相应的削减，从而实现稳定电压的目的。本发明不仅能保证系统电压运行在额定范围内，而且能减少系统的弃光损失，提高分布式电源整体在电网中的渗透率。
Description
技术领域
本发明涉及配电网优化运行与控制技术领域，具体涉及一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法。
背景技术
随着PV在配电网中渗透率的提高，传统配电网潮流会出现变化，作为受端的负荷由于自身安装了光伏电源，在满足自身负荷需要的同时，可以将光伏电源发出的富余电量反向输送回电网，因此成为了能量的输送端，因此产生了反向潮流。由于平衡节点电压不变，送端和受端的改变使得原本跌落的末端电压变为抬升(voltage rise,VR)。而在负荷较少的农村配电网中，由于负荷总量较少，光伏渗透率很高，大量的富余电量反送入配电网，因此VR现象更为严重。末端电压抬升，会影响电网稳定性，当电压抬升过高，会使光伏并网逆变器退出运行，甚至设备损坏，造成巨大损失。这也是阻碍提高电网中可再生能源所占比例的主要原因之一。
在光伏电源未接入电网时，功率流向往往是从首端流向末端，由于存在线路损耗，通常在线路末端会出现低电压的情况。而在光伏接入之后，由于光伏电源自身发出功率，当光伏电源发出的功率超过节点负荷的消纳能力之后，富余电量沿着线路反向送入电网，形成反向潮流，从而使得末端节点电压出现抬升。在没有光伏接入的电网中，线路传输的功率为：
Pr+jQr＝Pl,n+jQl,n
而当光伏电源接入配网后线路的传输功率变为：
Pr+jQr＝Pl,n-PPV,n+jQl,n
式中，Pr和Qr代表线路传输的有功和无功功率，Pl,n和Ql,n为节点n的负荷消耗的有功和无功功率，PPV,n为节点n安装的光伏电源发出的有功功率。
由于在中低压配电网中，R/X的比值较大，在研究电压抬升时可忽略无功功率的影响。对于等效为k个节点级联的系统中，可推出第k个节点和第k+1个节点之间的电压差为：
因此，在光伏接入的情况下，节点k的电压为：
由上式可知，若光伏的总容量大于负荷总功率时，即右边一项的符号变为正时，Uk>UN，会产生电压抬升。若光伏接入容量过大，则Uk会超过电压允许上限，从而导致逆变器退出运行，使光伏电源渗透率下降。而负荷需求增大，光伏容量较小时，可能会出现末端低电压的情况。含有分布式光伏的配电网某一节点的电压降落由系统负荷需求和光伏电源出力综合决定，配电网中接入分布式光伏电源，有助于减少线路上的电压损失，对馈线电压具有抬升作用，而且接入位置越接近末端，电压抬升现象越明显。
采用有载调压变压器(OLTC)可以实现电压调节的目的，但是这种方法调节能力通常受限于抽头的位置，如果抽头存在多个出线，而各个出线末端电压高低不一，则无法利用这种方法进行调整，同时频繁的变动抽也有较差的经济性；增设无功功率补偿装置是现如今较为常见的方法，但这种方法需要装置额外的无功补偿装置，会让设备的维护频率提高，而且无功补偿装置只能针对电压抬升或者电压跌落两者现象之中的一种进行布置，但实际的配电网中，由于分布式电源的随机性和间歇性使得电压抬升和电压跌落现象都可能出现，因此具有局限性。近几年，国内外将研究重点放在了调节逆变器的功率输出上。通过实时监测电压的变化，补偿相应的感性或者容性无功功率来达到调节电压的目的。在此基础之上，还提出了相应的有功功率调节方式，通过削除逆变器的有功功率输出来实现维持电压稳定的目的。但由于存在弃光现象，使得光伏电源利用效率不高。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，通过有功无功协调控制算法(active/reactive powercoordinated control,ARPCC)，将逆变器的有功和无功输出进行分配。一方面要保证并网电压处在稳定范围内，随着电压变化逆变器的功率因数和有功功率输出上限随之改变；另一方面要保证尽可能的弃光少，提升光伏能源的利用率。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，包括如下步骤：
步骤一、设定中低压配电网的电压死区范围、最大无功功率允许电压、最大允许电压和最小功率因数；
步骤二、测量电压大小判断电压是否超出死区；
步骤三、若电压超出电压死区，则按照无功功率控制算法，输出无功功率，功率因数做出相应调整；若无，保持单位功率因数输出，返回步骤二；
步骤四、判断无功调节是否达到极限，即功率因数是否已降到最小值；
步骤五、若已达到最小值，跳转到步骤六；若没有达到最小值，返回步骤二；
步骤六、采样两个时刻的有功功率和电压，由最大允许电压推算出最大允许有功功率输出；
步骤七、比较当前逆变器输出的有功功率和最大允许有功功率，保证有功功率的输出值不会超过最大允许有功功率，多余的有功功率进行削减，返回步骤五。
进一步地，步骤一中为了实现电压的调节，给逆变器限制了最小功率因数PFmin用来约束无功功率的调节范围，保证中低压配电网在达到最大的无功功率设置电压Umax,q时，正好输出最大的无功功率，同时为了让中低压配电网不频繁动作，设置了电压死区Upos,q和Uneg,q分别为电压死区上下限。
进一步地，步骤三中在死区范围内，逆变器保持单位功率因数输出，对于无功采用线性调节，列出相应的无功功率输出和电压的关系式：
Qmax,ind＝Snow·sin(arcos(PFmin))
其中，Snow为当前逆变器的最大功率输出，Qmax,ind为逆变器当前能够输出的最大无功功率，由当前最大光伏出力和设置的最小功率因数决定，进而可以得到线性调节的斜率：
式中Umax,q和Upos,q分别为无功功率调节的最大允许电压和电压死区上限，最后可得到无功功率和电压的输出关系：
Q＝kq(U-Upos,q)
以及功率因数的大小：
S为逆变器的视在功率，Q为逆变器的无功功率；
即得到了Q-U关系曲线，由于无功功率的调节范围有限，当无功功率达到最大调节能力后，若电压继续上升，则为了维持配电网的稳定，需要对有功功率进行调节。
进一步地，用户可根据具体需求调整Umax,q和Upos,q的值，不同位置的逆变器可以设置不同的参数，从而有不同的kq值和不同的无功调节能力。
进一步地，四个电压参数应满足如下关系：
Umax,q>Upos,q>Uneg,q>Umin,q
最小功率因数应大于0：
PFmin>0。
进一步地，在步骤六中，为了估算电压与有功功率的关系，对电网进行了简化，由于在配电网中，线路的电阻与电感的比值较大，可将电感成分忽略，因此可以得到式：
式中，Um和Un为前后两个节点m和n的电压差，P为有功功率，R为线路的电阻，可以看出，逆变器输出功率P和并网点电压Un以近的满足线性变换的关系，因此，当无功功率达到电压调节限制之后，若电压仍然提升，将采用有功功率削减的办法，当电压达到Umax,q时，设为时刻t0，测出当前并网点电压和功率，经过一段时间到达t1后，测出t1时刻的并网点功率和电压大小，可以得到：
式中，Uk[t0]，Uk[t1]分别表示并网点k在t0和t1两个采样时刻点的并网电压，Pk[t0]，Pk[t1]分别表并网点k在t0和t1时刻检测到的功率输出，因此可以得到并网点电压和逆变器输出有功功率的关系：
Uk＝kp·(Pk-Pk[t0])+Uk[t0]
式中，Uk，Pk分别表示并网点的电压和功率，在已知其中一个量的情况下，可以推算出另一个量的值；
通过设定节点的最大允许电压Umax，可以估算出并网点在达到最大允许电压时输出的有功功率Pa，因此需要削减的有功功率为：
式中，Pmpp为光伏电源追踪到的最大有功功率输出，每个并网点的Umax都可以根据线路要求设置，在无功功率无法继续增加的情况下，视在功率沿着最小功率因数曲线下降，当电压调节结束后完成调节，其中Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]一经测量选取，在触发下一次有功调节之前都是不变的，因此在一次有功调节过程中，kp值是不变的，而在下一次触发有功调节时，Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]值会由于测量误差和扰动与上一次相比存在微小误差，kp值也会有略微差别。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过有功无功协调控制算法，在实现电压稳定的同时，尽可能减小弃光损失，提升可再生能源的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为并网逆变器综合控制策略流程图；
图2为系统的无功出力与电压之间的关系，Upos,q和Uneg,q分别为死区电压上下限，Umax,q和Umin,q分别为无功功率调节的最大允许电压和最小允许电压；
图3为系统有功功率输出上限计算图；
图4为完整的控制程序框图；
图5为测试配电网。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅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。
如图1-4所示，本发明提出一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，包括如下步骤：
步骤一、设定中低压配电网的电压死区范围，最大无功功率允许电压，最大允许电压和最小功率因数；
步骤二、测量电压大小判断电压是否超出死区；
步骤三、若电压超出电压死区，则按照无功功率控制算法，输出无功功率，功率因数做出相应调整；若无，保持单位功率因数输出，返回步骤二；
步骤四、判断无功调节是否达到极限，即功率因数是否已降到最小值；
步骤五、若已达到最小值，跳转到步骤六；若没有达到最小值，返回步骤二；
步骤六、采样两个时刻的有功功率和电压，由最大允许电压推算出最大允许有功功率输出；
步骤七、比较当前逆变器输出的有功功率和最大允许有功功率，保证有功功率的输出值不会超过最大允许有功功率，多余的有功功率进行削减，返回步骤五。
在进行步骤一时为了实现电压的调节，给逆变器限制了最小功率因数PFmin用来约束无功功率的调节范围。保证系统在达到最大的无功功率设置电压Umax,q时，正好输出最大的无功功率，同时为了让系统不频繁动作，设置了电压死区Upos,q和Uneg,q分别为电压死区上下限。
步骤三中在死区范围内，逆变器保持单位功率因数输出，本发明对于无功采用的线性调节，因此可以列出相应的无功功率输出和电压的关系式：
Qmax,ind＝Snow·sin(arcos(PFmin))
其中，Snow为当前逆变器的最大功率输出，Qmax,ind为逆变器当前能够输出的最大无功功率，由当前最大光伏出力和设置的最小功率因数决定。进而可以得到线性调节的斜率：
式中Umax,q和Upos,q分别为无功功率调节的最大允许电压和电压死区上限。两个值均为用户自己设置，可以根据具体要求进行修改。最后可以得到无功功率和电压的输出关系以及功率因数的大小：
Q＝kq(U-Upos,q)
S为逆变器的视在功率，Q为逆变器的无功功率；
即得到了Q-U关系曲线。由于无功功率的调节范围有限，当无功功率达到最大调节能力后，若电压继续上升，则为了维持配电网的稳定，需要对有功功率进行调节。
因此，在步骤六中，为了估算电压与有功功率的关系，对电网进行了简化。由于在配电网中，线路的电阻与电感的比值较大，因此可以将电感成分忽略，因此可以得到式：
式中，Um和Un为前后两个节点m和n的电压差，P为有功功率，R为线路的电阻。可以看出，逆变器输出功率P和并网点电压Un以近的满足线性变换的关系。因此，当无功功率达到电压调节限制之后，若电压仍然提升，将采用有功功率削减的办法，当电压达到Umax,q时，设为时刻t0，测出当前并网点电压和功率，经过一段时间到达t1后，测出t1时刻的并网点功率和电压大小。可以得到：
式中，Uk[t0]，Uk[t1]分别表示并网点k在t0和t1两个采样时刻点的并网电压，Pk[t0]，Pk[t1]分别表并网点k在t0和t1时刻检测到的功率输出。因此可以得到并网点电压和逆变器输出有功功率的关系：
Uk＝kp·(Pk-Pk[t0])+Uk[t0]
式中，Uk，Pk分别表示并网点的电压和功率，在已知其中一个量的情况下，可以推算出另一个量的值。
通过设定节点的最大允许电压Umax，可以估算出并网点在达到最大允许电压时输出的有功功率Pa。因此需要削减的有功功率为：
式中，Pmpp为光伏电源追踪到的最大有功功率输出。每个并网点的Umax都可以根据线路要求设置，灵活方便。在无功功率无法继续增加的情况下，视在功率沿着最小功率因数曲线下降，当电压调节结束后完成调节。其中Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]一经测量选取，在触发下一次有功调节之前都是不变的，因此在一次有功调节过程中，kp值是不变的，而在下一次触发有功调节时，Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]值会由于测量误差和扰动与上一次相比存在微小误差，kp值也会有略微差别。
本发明采取有功功率和无功功率协调控制方法，对光伏并网逆变器的功率进行调节。首先采取无功功率调节，以无功功率输出为响应，电压值为输入量，设定好Q-U调节曲线，让输出的无功功率随并网点化而变化，功率因数也随之改变。同时引入一定的死区范围，电压在死区范围内无功响应为零，逆变器保持单位功率因数输出。当电压到达无功功率调节允许的最大值后，此时逆变器为最小功率因数输出；
若无功功率达到最大的调节能力后，电压仍然上升，则开始进行有功功率调节。此时功率因数保持不变，并在超过无功调节能力的一瞬间，即达到最小功率因数的一瞬间记录下当前电压和有功功率的大小，并在下一个采样时刻同样的记录下电压和功率。利用这两个电压和功率，推算出电压和有功功率变化的斜率，从而计算出达到最大允许电压时，逆变器输出的有功功率的值。以该有功功率值为上限，对超出该值的功率输出进行削减，从而达到既维持电压稳定，又使得弃光量较小的目的。
为了验证本发明所提出的一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，以图5所示的IEEE13节点配电网作为测试系统，在powerfactory仿真软件中搭建仿真模型，具体的逆变器控制流程框图和程序算法流程图如图1和图4所示，模拟光伏渗透率较高的农村配电网，模拟一天之中光伏和负荷随时间变化对系统电压的影响，进而检验本发明的效果。
无功功率调控
具体无功功率调整过程如图1所示，其中Q-U曲线调节是按照图2所示的Q与U的关系进行调控。U为并网点电压。PFmin，Umax,q，Umin,q，Uneg,q，Upos,q均为用户根据实际要求设定的值，根据不同的调节参数，系统的调节速度和调节幅度会有一定程度上的差异。需要注意的是，Uneg,q和Upos,q为死区电压范围，四个电压参数应满足如下关系：
Umax,q>Upos,q>Uneg,q>Umin,q
最小功率因数应大于0：
PFmin>0
接着通过运算出的无功参考值Qref，作为需要补偿的无功功率的大小，Qref为无功功率参考值，用来和当前瞬时无功功率Q进行比较，采用PI控制器器让输出的无功功率Q跟踪到控制器运算出来的Qref值，从而实现对电网的实时无功功率补偿。
有功功率调控及协调过程
当无功功率达到其调节极限时，即当PF＝PFmin时，图1中的有功功率上限运算模块接受到信号，开始按照图3所示的估算曲线进行有功功率上限运算。通过连续采样2个时间点t0和t1时刻的电压和功率(t0为PF＝PFmin的瞬间，t1为t0之后的下一个采样点)，运算出相应的P-U曲线斜率，通过用户自己设定的Umax的值，估算出最大允许有功功率输出Pa，将Pa作为系统有功功率的上限，对超过该值的有功功率进行削减，从而达到降低并网点电压的目的。图4中给出了启动无功功率和有功功率调控的判断依据，通过有功和无功的协调动作，可以在保证电压处于正常工作范围内的同时，尽可能高的提高分布式电源的运行效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设定中低压配电网的电压死区范围、最大无功功率允许电压、最大允许电压和最小功率因数；
步骤二、测量电压大小判断电压是否超出死区；
步骤三、若电压超出电压死区，则按照无功功率控制算法，输出无功功率，功率因数做出相应调整；若无，保持单位功率因数输出，返回步骤二；
步骤四、判断无功调节是否达到极限，即功率因数是否已降到最小值；
步骤五、若已达到最小值，跳转到步骤六；若没有达到最小值，返回步骤二；
步骤六、采样两个时刻的有功功率和电压，由最大允许电压推算出最大允许有功功率输出；
步骤七、比较当前逆变器输出的有功功率和最大允许有功功率，保证有功功率的输出值不会超过最大允许有功功率，多余的有功功率进行削减，返回步骤五。
2.根据权利要求1所述的含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，步骤一中为了实现电压的调节，给逆变器限制了最小功率因数PFmin用来约束无功功率的调节范围，保证中低压配电网在达到最大的无功功率设置电压Umax,q时，正好输出最大的无功功率，同时为了让中低压配电网不频繁动作，设置了电压死区Upos,q和Uneg,q分别为电压死区上下限。
3.根据权利要求2所述的含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，步骤三中在死区范围内，逆变器保持单位功率因数输出，对于无功采用线性调节，列出相应的无功功率输出和电压的关系式：
Qmax,ind＝Snow·sin(arcos(PFmin))
其中，Snow为当前逆变器的最大功率输出，Qmax,ind为逆变器当前能够输出的最大无功功率，由当前最大光伏出力和设置的最小功率因数决定，进而可以得到线性调节的斜率：
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>max</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>U</mi>
<mrow>
<mi>max</mi>
<mo>,</mo>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mo>,</mo>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
式中Umax,q和Upos,q分别为无功功率调节的最大允许电压和电压死区上限，最后可得到无功功率和电压的输出关系：
Q＝kq(U-Upos,q)
以及功率因数的大小：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mi>F</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>Q</mi>
<mi>S</mi>
</mfrac>
</mrow>
S为逆变器的视在功率，Q为逆变器的无功功率；
即得到了Q-U关系曲线，由于无功功率的调节范围有限，当无功功率达到最大调节能力后，若电压继续上升，则为了维持配电网的稳定，需要对有功功率进行调节。
4.根据权利要求3所述的含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，用户可根据具体需求调整Umax,q和Upos,q的值，不同位置的逆变器可以设置不同的参数，从而有不同的kq值和不同的无功调节能力。
5.根据权利要求4所述的含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，四个电压参数应满足如下关系：
Umax,q>Upos,q>Uneg,q>Umin,q
最小功率因数应大于0：
PFmin>0。
6.根据权利要求5所述的含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法，其特征在于，在步骤六中，为了估算电压与有功功率的关系，对电网进行了简化，由于在配电网中，线路的电阻与电感的比值较大，可将电感成分忽略，因此可以得到式：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mi>R</mi>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中，Um和Un为前后两个节点m和n的电压差，P为有功功率，R为线路的电阻，可以看出，逆变器输出功率P和并网点电压Un以近的满足线性变换的关系，因此，当无功功率达到电压调节限制之后，若电压仍然提升，将采用有功功率削减的办法，当电压达到Umax,q时，设为时刻t0，测出当前并网点电压和功率，经过一段时间到达t1后，测出t1时刻的并网点功率和电压大小，可以得到：
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
式中，Uk[t0]，Uk[t1]分别表示并网点k在t0和t1两个采样时刻点的并网电压，Pk[t0]，Pk[t1]分别表并网点k在t0和t1时刻检测到的功率输出，因此可以得到并网点电压和逆变器输出有功功率的关系：
Uk＝kp·(Pk-Pk[t0])+Uk[t0]
式中，Uk，Pk分别表示并网点的电压和功率，在已知其中一个量的情况下，可以推算出另一个量的值；
通过设定节点的最大允许电压Umax，可以估算出并网点在达到最大允许电压时输出的有功功率Pa，因此需要削减的有功功率为：
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>p</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>p</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>p</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mo><</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
式中，Pmpp为光伏电源追踪到的最大有功功率输出，每个并网点的Umax都可以根据线路要求设置，在无功功率无法继续增加的情况下，视在功率沿着最小功率因数曲线下降，当电压调节结束后完成调节，其中Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]一经测量选取，在触发下一次有功调节之前都是不变的，因此在一次有功调节过程中，kp值是不变的，而在下一次触发有功调节时，Uk[t0]、Uk[t1]、Pk[t0]和Pk[t1]值会由于测量误差和扰动与上一次相比存在微小误差，kp值也会有略微差别。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710879978.3A CN107658909A (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710879978.3A CN107658909A (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107658909A true CN107658909A (zh) | 2018-02-02 |
Family
ID=61131229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710879978.3A Pending CN107658909A (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107658909A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108539752A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-14 | 湖南大学 | 变压器抽头与多逆变器协调的有源配电网电压调节方法 |
| CN108695892A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-10-23 | 国网上海市电力公司 | 一种基于光伏逆变器调节的配电网电压控制方法 |
| CN109713711A (zh) * | 2018-04-02 | 2019-05-03 | 河海大学 | 一种电压跌落下分布式光伏逆变器无功协调控制策略 |
| CN109802443A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-24 | 中国科学院电工研究所 | 基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法 |
| CN110854864A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 许继集团有限公司 | 含分布式电源的配电网线路的电压控制方法与装置 |
| CN111030163A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-17 | 国网浙江嘉善县供电有限公司 | 一种分区域调节光伏并网点电压的方法 |
| CN111082429A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-04-28 | 长沙理工大学 | 一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略 |
| CN111240393A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-05 | 深圳市高斯宝电气技术有限公司 | 一种模拟光伏电池板输出特性的控制方法 |
| CN111342497A (zh) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 施耐德电器工业公司 | 优化电气设施中电能源的能量供应的方法及实施其的设备 |
| CN111416341A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 含statcom的电力系统的直流功率提升评估方法、装置和介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2161444A2 (en) * | 2008-07-29 | 2010-03-10 | General Electric Company | Intra-area master reactive controller for tightly coupled windfarms |
| CN104767221A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 国家电网公司 | 一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法 |
| CN105006838A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-10-28 | 合肥工业大学 | 一种阻抗自适应的逆变器无功电压控制参数优化方法 |
| CN106992526A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-28 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法 |
-
2017
- 2017-09-26 CN CN201710879978.3A patent/CN107658909A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2161444A2 (en) * | 2008-07-29 | 2010-03-10 | General Electric Company | Intra-area master reactive controller for tightly coupled windfarms |
| CN104767221A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 国家电网公司 | 一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法 |
| CN105006838A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-10-28 | 合肥工业大学 | 一种阻抗自适应的逆变器无功电压控制参数优化方法 |
| CN106992526A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-07-28 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李清然: "分布式光伏发电系统对配电网电能质量的影响研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109713711A (zh) * | 2018-04-02 | 2019-05-03 | 河海大学 | 一种电压跌落下分布式光伏逆变器无功协调控制策略 |
| CN109713711B (zh) * | 2018-04-02 | 2022-07-26 | 河海大学 | 一种电压跌落下分布式光伏逆变器无功协调控制策略 |
| CN108539752A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-14 | 湖南大学 | 变压器抽头与多逆变器协调的有源配电网电压调节方法 |
| CN108539752B (zh) * | 2018-05-18 | 2021-06-18 | 湖南大学 | 变压器抽头与多逆变器协调的有源配电网电压调节方法 |
| CN108695892B (zh) * | 2018-06-13 | 2022-03-15 | 国网上海市电力公司 | 一种基于光伏逆变器调节的配电网电压控制方法 |
| CN108695892A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-10-23 | 国网上海市电力公司 | 一种基于光伏逆变器调节的配电网电压控制方法 |
| CN111342497A (zh) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 施耐德电器工业公司 | 优化电气设施中电能源的能量供应的方法及实施其的设备 |
| CN109802443A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-24 | 中国科学院电工研究所 | 基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法 |
| CN110854864A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 许继集团有限公司 | 含分布式电源的配电网线路的电压控制方法与装置 |
| CN111030163A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-17 | 国网浙江嘉善县供电有限公司 | 一种分区域调节光伏并网点电压的方法 |
| CN111030163B (zh) * | 2019-11-20 | 2022-06-24 | 国网浙江嘉善县供电有限公司 | 一种分区域调节光伏并网点电压的方法 |
| CN111082429A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-04-28 | 长沙理工大学 | 一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略 |
| CN111416341A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 含statcom的电力系统的直流功率提升评估方法、装置和介质 |
| CN111416341B (zh) * | 2020-03-18 | 2023-04-28 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 含statcom的电力系统的直流功率提升评估方法、装置和介质 |
| CN111240393A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-05 | 深圳市高斯宝电气技术有限公司 | 一种模拟光伏电池板输出特性的控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107658909A (zh) | 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法 | |
| CN107317345B (zh) | 一种电解类负荷参与孤立电网频率控制的方法 | |
| US9588557B2 (en) | Reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s) | |
| CN107482614B (zh) | 适用于离网型直流微电网电压控制的混合储能控制方法 | |
| US20140306534A1 (en) | Pmu based distributed generation control for microgrid during islanding process | |
| WO2017150376A1 (ja) | 電力システム | |
| CN102664422B (zh) | 一种利用储能系统平滑风电场输出功率的方法 | |
| CN108321848B (zh) | 一种与oltc调压方式相适应的分布式电源控制方法 | |
| CN110034584B (zh) | 一种计及无功充裕性的光伏电站自适应无功电压控制方法 | |
| CN105975745B (zh) | 一种基于可扩容能力的低电压动态预判断方法 | |
| CN109636247A (zh) | 一种火电机组一次调频性能考核指标计算方法及其系统 | |
| CN105135409A (zh) | 基于一次调频动作幅值的超临界机组锅炉主控控制方法 | |
| CN111049149A (zh) | 电网末端低电压治理方法 | |
| EP3360225A1 (en) | Solar power conversion system and method | |
| CN106229995B (zh) | 基于风电场抗台风运行模式下的备用电源并联电抗器参数优化方法 | |
| CN106655278B (zh) | 基于运行数据的风电场有功功率和无功电压控制评价方法 | |
| CN108964120B (zh) | 低压分布式光伏接入容量优化控制方法 | |
| CN109638864A (zh) | 一种智能电网的控制系统 | |
| CN109586305A (zh) | 一种基于柔性多状态开关的配电网运行控制策略 | |
| TWI622243B (zh) | 穩定微電網電壓之儲能系統實虛功控制裝置 | |
| CN107634542B (zh) | 一种新能源发电系统的并网功率平滑控制方法及控制器 | |
| CN107681687B (zh) | 基于储能的分布式系统母线过电压抑制控制方法和系统 | |
| Jia et al. | An optimal control strategy for lv distribution network with pv and energy storage units | |
| CN112531722B (zh) | 一种无功电压控制方法及系统 | |
| Kang et al. | Identification of electric power system stress through feeder voltage measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180202 |