CN108321848A - 一种与oltc调压方式相适应的分布式电源控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式电源控制方法，尤其涉及一种与OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，包括：测量系统各节点的电压；在存在节点电压越限的情况下检查是否有DG接入；若没有DG接入，则直接通过OLTC调压方式进行调压，调节OLTC分接头完成调压；若有DG接入，则依DG发出的有功功率计算出逆变器所需吸收的无功功率，通过逆变器吸收无功功率后，再检查各节点电压是否有越限的情况发生，若没有越限的情况发生，则完成调压；若有越限的情况发生，则调节OLTC分接头完成调压。本发明的控制方法针对单个DG，减小了电压的波动，保证了新能源的利用率，同时能很好的配合OLTC调压策略，延缓配网的升级改造，降低投资成本。

Description

一种与OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法
技术领域
本发明涉及一种分布式电源控制方法，尤其涉及一种与OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，属于配电网无功控制技术领域，是在主动配电网中依靠对无功功率的控制来削弱分布式电源(Distributed Generation，DG)出力对母线电压的影响的控制方法。
背景技术
随着DG的接入，配网的多源结构改变了传统的单源结构，其对配电网电压及其控制策略、继电保护、可靠性均产生了不同程度的影响，给配电网的可靠运行带来了巨大挑战。其中，DG出力带来的电压抬升问题尤为突出。由于我国配电网多是辐射状结构，因此在传统的单源结构中电压呈下垂分布。调度人员在进行调压操作时只需调节有载调压变压器(On-load Changer，OLTC)的分接头使其二次侧电压接近电压上限以尽可能的保证网络末端电压不越下限。但DG的接入会引起其所在节点电压的抬升，改变了电压的分布，使得原有的调节方式不再适用。随着智能电网的发展，DG的渗透随之增加已然成为配网发展的重要趋势。在此背景下，提出一种可靠的DG控制方案显得愈发重要。
近年来，国内外的学者针对DG的控制进行了广泛的研究，提出了一系列集中式和分布式控制方案。集中式控制方式主要是通过对更大范围的DG进行管理以达到控制电压的目的。但此类的集中式的控制方案对通讯和控制依赖性较强，需要大量的投资，这给集中式控制的普及带来了极大的困难。而分布式控制方式是通过对DG输出有功和无功的控制来对母线电压进行调节。这种控制方式虽然在一定程度上实现了对DG接入的母线电压的控制，但其与传统的OLTC调压方式适应性差，并且在一些情况下，还要对DG的出力进行削减以达到调压的目的。普及这种控制方式不仅意味着增加调度人员的学习成本，也降低了新能源的利用率，损害了新能源电厂的收益。本发明提出的控制方法建立在传统的OLTC调压方式基础上，是在DG接入背景下对OLTC调压方式的补充，与其有良好的适应性。
发明内容
为了解决上述技术问题本发明提供一种与OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，其目的不是利用DG对母线电压进行调节而是保证DG的接入不会引起其所在母线电压的升高。该控制方式可保证在DG接入的情况下，配网电压依然呈下垂分布。其原理是利用逆变器吸收无功降压的特性使逆变器吸收一定量的无功来抵消DG发出的有功带来的影响。
为达上述目的本发明一种OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，包括：测量系统各节点的电压；在存在节点电压越限的情况下检查是否有DG接入；若没有DG接入，则直接通过OLTC调压方式进行调压，调节OLTC分接头完成调压；若有DG接入，则依DG发出的有功功率计算出逆变器所需吸收的无功功率，通过逆变器吸收无功功率后，再检查各节点电压是否有越限的情况发生，若没有越限的情况发生，则完成调压；若有越限的情况发生，则调节OLTC分接头完成调压。
所述的分布式电源接入后逆变器所需吸收的无功功率为：
在分布式电源注入节点电流表示为
式中：为分布式电源注入节点的电流向量；PG和QG分别为分布式电源注入节点的有功和无功功率；和VG分别为分布式电源所在节点电压的向量和模；δ为和的夹角。为OLTC二次侧电压向量；假设节点没有接入负荷，可以得到
V0VG sinδ＝-XPG-RQG (3)
式中：R和X分别为线路的电阻和电抗；由式(2)和(3)可得
ζ为若要使变压器二次侧和分布式电源接入点间不存在电压降落可得
设VG＝1p.u，可以由式(5)得到一个近似的二元一次方程
抵消分布式电源出力对电压的抬升所需无功功率称为QGN，则QGN为
本发明的优点效果：本发明解决了大规模DG渗透带来的电压抬升问题，并且与OLTC调压方式有着良好的适应性。不需要对原有控制方式进行大的改动，降低了调度人员的操作难度。由于本发明是利用逆变器吸收无功来抵消DG对电压的抬升作用，抵消DG接入造成的影响，因此利用配网原有的设备即可完成调压操作，不需进行额外的投资。
本发明的控制方法针对单个DG，减小了电压的波动，保证了新能源的利用率，同时能很好的配合OLTC调压策略，延缓配网的升级改造，降低投资成本。
附图说明
图1是配网单线模型示意图。
图2是IEEE33节点图。
图3是本发明控制流程图。
图4是OLTC调压且DG不出力时节点电压图。
图5是DG出力且不参与调压时节点电压图。
图6是DG出力且参与调压时节点电压图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然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3所示一种与OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，包括：测量系统各节点的电压，其中在检测到有电压越限的情况发生时检查是否有DG接入。若无DG接入，则直接通过OLTC调压方式进行调压，调节OLTC分接头完成调压。OLTC分接头的调节规则如下：
式中：ni为当前变压器分接头的位置；ni-1为前一时刻变压器分接头的位置；△VT为变压器分接头档位间的电压跨度；Vupper和Vlower分别为节点电压的上限和下限；Vmax和Vmin分别为系统电压的最大和最小值；ceil计算含义为向上取整。
OLTC的调压方式效果如图4。以IEEE33节点结构为例，其结构图如图2。此时设定节点电压标幺值的上限为1.05，下限为0.95。从图4可看1节点和32节点的电压随负荷的变化而变化。在OLTC不参与调压时，第32节点在一些时刻由于负荷过大，电压标幺值低于0.95，电压是越下限。此时OLTC参与调压，分接头依公式(8)的调节规则动作，上调OLTC分接头，避免了电压越限的情况发生。
如图6所示，DG存在的情况下，则依DG发出的有功功率计算出逆变器所需吸收的无功功率，通过逆变器吸收无功功率。所述的逆变器需吸收的无功功率为：
如图1所示在分布式电源注入节点电流表示为
式中：为分布式电源注入节点的电流向量；PG和QG分别为分布式电源注入节点的有功和无功功率；和VG分别为分布式电源所在节点电压的向量和模；δ为和的夹角。为OLTC二次侧电压向量；假设节点没有接入负荷，可以得到
V0VG sinδ＝-XPG-RQG (3)
式中：R和X分别为线路的电阻和电抗；由式(2)和(3)可得
ζ为若要使变压器二次侧和分布式电源接入点间不存在电压降落可得
设VG＝1p.u，可以由式(5)得到一个近似的二元一次方程
抵消分布式电源出力对电压的抬升所需无功功率称为QGN，则QGN为
逆变器吸收的无功达到要求后，检测各节点电压是否越限。若电压在限定范围内，则调压完成。若电压越限则依据公式(8)的调节规则调节变压器的分接头完成调压。
图5为DG接入节点1时，采用OLTC调压方式1节点和32节点电压随负荷的变化。OLTC调压时，依公式(8)的调节规则，分接头动作会造成电压越限时，分接头不动作。由图5可知，32节点在20时电压越下限，但OLTC分接头并没有动作。分析1节点在20时的电压可知，由于DG的接入造成电压抬升，若分接头动作则会造成1节点20时电压越上限。由此可见，当新能源接入配电网时，仅依靠传统的OLTC调压方式进行电压的调节是不可靠的。
所以当采用本发明的控制方式和OLTC调压方式相配合时，1节点和32节点的电压变化如图6所示。逆变器吸收无功抵消了DG接入对节点电压的抬升，保证了OLTC的正常动作。可知，在DG大规模渗透的情况下，本发明配合OLTC配网调压方式进行调压时可行的，且相对于OLTC的调压方式可靠性更高。

Claims (2)

1.一种OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，其特征在于包括：测量系统各节点的电压；在存在节点电压越限的情况下检查是否有DG接入；若没有DG接入，则直接通过OLTC调压方式进行调压，调节OLTC分接头完成调压；若有DG接入，则依DG发出的有功功率计算出逆变器所需吸收的无功功率，通过逆变器吸收无功功率后，再检查各节点电压是否有越限的情况发生，若没有越限的情况发生，则完成调压；若有越限的情况发生，则调节OLTC分接头完成调压。
2.根据权利要求1所述的一种OLTC调压方式相适应的分布式电源控制方法，其特征在于分布式电源接入后逆变器所需吸收的无功功率为：
在分布式电源注入节点电流表示为
式中：为分布式电源注入节点的电流向量；PG和QG分别为分布式电源注入节点的有功和无功功率；和VG分别为分布式电源所在节点电压的向量和模；δ为和的夹角。为OLTC二次侧电压向量；假设节点没有接入负荷，可以得到
V0VGsinδ＝-XPG-RQG (3)
式中：R和X分别为线路的电阻和电抗；由式(2)和(3)可得
ζ为若要使变压器二次侧和分布式电源接入点间不存在电压降落可得
设VG＝1p.u，可以由式(5)得到一个近似的二元一次方程
抵消分布式电源出力对电压的抬升所需无功功率称为QGN，则QGN为
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