CN108879700B - 一种电网电压的调节方法、装置以及设备 - Google Patents

一种电网电压的调节方法、装置以及设备 Download PDF

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    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/382—

Abstract

本发明公开了一种电网电压的调节方法，当获取的配电网中电源母线处的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节电源母线处的电压值以使该电压值处于预设范围内；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围，就继续获取配电网中电源母线处的电压值即可，也就是说，应用本调节方法，可以通过多种方式对电源母线处的电压值进行调节使其处于预设范围内，进而实现对配电网电压的调节，与现有技术中只采用一种方式对来实现对配电网电压的调节相比，可以减小配电网电压的波动，提高配电网电压的稳定性，进而改善电能质量。另外，本发明还公开了一种配电网电压的调节装置以及设备，效果如上。

Description

一种电网电压的调节方法、装置以及设备
技术领域
本发明涉及电力系统应用领域，特别涉及一种电网电压的调节方法、装置以及设备。
背景技术
随着全球变暖意识的逐渐增强以及各种生态友好的分布式发电技术的不断发展，分布式发电在配电系统中的应用将越来越广泛。大量的分布式电源接入配电系统后，首先改变了配电网原来的结构，使得配电网从原来单电源辐射结构转变为遍布式结构，结构改变之后将对电网的电能质量、潮流分布、继电保护等许多方面产生巨大冲击，分布式电源具有随机性和间歇性，并且由于配电网络中的双向功率流以及电压波动会导致配电网的无功功率控制出现问题，甚至会引发配电网的崩溃进而导致大面积停电。因此在分布式电源接入配电网之后，需要对配电网中的电压进行协调控制，以便及时清除电压越限，确保配电网安全、可靠和优质运行。
目前，常规的电压调节措施主要是根据配电网潮流的流向，只是通过一种方式(调节配套的主变有载调压变压器的分接头或分布式电源)使越限的电源母线电压回到正常范围内，进而实现对配电网电压的调节，而有些分布式电源提供的有功功率成本直接关系到客户收益，在电压升高时，业主可能不愿意通过削减有功功率来降低电压，也就是说只通过调节变压器主变有载调压分接头来实现对配电网电压的调节，传统的配电网的电压调节方式，调节后电压波动大，稳定性低，从而会对电能质量产生影响。
由此可见，如何克服传统的配电网电压的调节方式导致的调节后配电网电压的波动大，稳定性低的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电网电压的调节方法、装置以及设备，以解决现有技术中传统的配电网电压的调节方式导致的调节后配电网电压的波动大，稳定性低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电网电压的调节方法，包括：
获取配电网中电源母线处的电压值；
判断所述电压值是否超过预设范围；
如果是，则通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内；
如果否，则返回所述获取配电网中电源母线处的电压值的步骤。
优选地，所述通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内具体为：
通过调节所述配电网中主变有载调压变压器的分接头位置使所述电压值处于所述预设范围内。
优选地，所述通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内，还包括：
通过调节所述配电网中分布式电源的出力和电容器组投切数量使所述电压值处于所述预设范围内。
优选地，当所述电压值超过所述预设范围时，还包括：
对所述分布式电源进行分类；
构建各类所述分布式电源的功率输出模型。
优选地，所述对所述分布式电源进行分类具体为：
依据所述分布式电源的功率因数和有功功率输出进行分类。
优选地，所述构建各类所述分布式电源的功率输出模型具体包括：
构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型和与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型。
优选地，所述构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型具体包括：
将威布尔分布作为风速变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计所述风速变化的模拟函数中的威布尔分布参数；
依据所述威布尔分布参数构建所述第一分布式电源的功率输出模型。
优选地，所述构建与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型具体包括：
将β分布作为太阳辐射变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计所述太阳辐射变化的模拟函数中的β分布参数；
依据所述β分布参数构建所述第二分布式电源的功率输出模型。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种与电网电压的调节方法对应的装置，包括：
获取模块，用于获取配电网中电源母线处的电压值；
判断模块，用于判断所述电压值是否超过预设范围，如果是，则触发调节模块，如果否，则触发所述获取模块；
所述调节模块，用于通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种与电网电压的调节方法对应设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述任意一种电网电压的调节方法的步骤。
相比于现有技术，本发明所提供的一种电网电压的调节方法，当获取的配电网中电源母线处的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节电源母线处的电压值以使该电压值处于预设范围内；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围，就继续获取配电网中电源母线处的电压值即可，也就是说，应用本调节方法，可以通过多种方式对电源母线处的电压值进行调节使其处于预设范围内，进而实现对配电网电压的调节，与现有技术中只采用一种方式对来实现对配电网电压的调节相比，可以减小配电网电压的波动，提高配电网电压的稳定性，进而改善电能质量。另外，本发明还提供了一种配电网电压的调节装置以及设备，效果如上。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节方法流程图；
图2为本发明实施例所提供的一种配电网中各器件以及SCADA系统的主动配电网模型；
图3为本发明实施例所提供IEEE37节点主动配电网示意图；
图4为本发明实施例所提供的光伏电池板和风力发电机组的电压变化曲线图；
图5为本发明实施例所提供的主变有载调压变压器的分接头位置变化曲线图；
图6为本发明实施例所提供的IEEE37节点主动配电网无功功率变化曲线图；
图7为本发明实施例所提供的电容器组变化曲线图；
图8为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节装置组成示意图；
图9为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节设备组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种电网电压的调节方法、装置以及设备，可以解决现有技术中传统的配电网电压的调节方式导致的调节后配电网电压的波动大，稳定性低的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节方法流程图，如图1所示，该调节方法包括以下步骤：
S101：获取配电网中电源母线处的电压值。
S102：判断电压值是否超过预设范围，如果是，则进入步骤S103，如果否，则返回步骤S101。
S103：通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内。
现有技术中，在对配电网电压进行调节时，只是通过一种方式(调节配套的主变有载调压变压器的分接头或分布式电源)使越限的电源母线电压回到正常范围内，进而实现对配电网电压的调节。传统的配电网电压调节措施缺乏主变有载调压变压器的分接头、电容器组以及分布式电源之间的互相协调过程，进而会导致配电网电压的稳定性低以及电能质量差的问题。
本发明实施例提供的配电网电压的调节方法，首先获取配电网中电源母线处的电压值；当获取的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节配电网中电源母线处的电压值，直至该电压值处于预设范围内，在实际应用中，预设范围可根据实际情况设定，本发明并不作限定；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围时，返回步骤S101即可。也就是说，本申请实施例中通过多种方式对超过预设范围的电源母线处的电压值的电压值进行调节，进而实现对配电网电压的调节，可以提高配电网电压的稳定性。在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，通过多种方式调节电压值以使电压值处于预设范围内具体为：
通过调节配电网中主变有载调压变压器的分接头位置使电压值处于预设范围内。
具体就是调节配电网中主变有载调压变压器的分接头位置，直至配电网中电源母线处的电压值处于预设范围内。在实际应用中，还可以选用除主变有载调压变压器的分接头位置之外的方式来实现对配电网电压的调节，选用改变主变有载调压变压器的分接头位置的方法只是一种优选地方式，并不代表只有这一种方式。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，通过多种方式调节电压值以使电压值处于预设范围内，还包括：
通过调节分布式电源出力和配电网中电容器组投切数量使电压值处于预设范围内。
具体就是在通过调节配电网中主变有载调压变压器的分接头位置对配电网中电源母线处的电压值调节之后，为了进一步保证配电网电压的调节准确性以及调节后配电网电压的稳定性，还可以调节分布式电源的出力和配电网中电容器组投切数量对电网进行功率优化，使电源母线处的电压值更加接近额定值。
在实际应用中，分布式电源、主变压器和电容器组是连在同一条母线上的，因为分布式电源在某些场景下出力增大或减小会导致电源母线处的电压越限(不在预设范围内)，只要通过调节电源母线处的电压值使其稳定在预设范围内，就能使整个配电网系统电压稳定。具体地，本申请实施例所提供的调节方法是基于SCADA(数据采集与监视控制)系统的，算法使用从SCADA系统获得的值执行，分布式电源母线上的电压受到本地监控，主要算法是通过控制器实现的，图2为本发明实施例所提供的一种配电网中各器件以及SCADA系统的主动配电网模型，如图2所示，图2中包含主变有载调压变压器的分接头、电容器组以及各分布式电源(包括风力发电厂、生物质能发电厂以及光伏发电厂)，同时给出了各类控制器的安装位置和各控制器的通信过程，下面对图2进行详细说明，第一种类型的控制器MAC安装在主变有载调压变压器的分接头的继电器附近，MAC接收由SCADA系统发送的分布式电源母线的所有电压值，并确定主变有载调压变压器的分接头的新位置，如果必须增加或减少分布式电源的输出，则MAC与SAC建立连接并发送命令以改变分布式电源输出的设定点。MAC使SAC在一段时间内能够改变分布式电源的输出。第二种类型的控制器SAC安装在分布式电源总线上。SAC本地监控分布式电源总线的电压，从MAC接收指令后，改变DG的输出设定点，每当分布式电源总线电压超过馈线设置限制时，SAC建立与MAC的连接并将分布式电源总线的新电压值发送给MAC。SAC不允许自行决定更改分布式电源的输出。
具体实现过程为，主要分为两个阶段进行。
第一阶段，寻找最佳的主变有载调压变压器的分接头位置，而在第二阶段，通过解决大的优化问题找到其他最佳参数。执行第一阶段操作时，每当分布式电源总线上的电压超过预先的设定限值时，SAC就通知MAC，在MAC接收并记录分布式电源总线的所有电压之后，MAC将分布式电源分类为两组，组1包含只能改变自身功率因数的分布式电源：
Figure BDA0001773601640000061
而组2包含即可以改变自身功率因数又可以改变自身有功功率输出的分布式电源：
Figure BDA0001773601640000062
其中，Υ1、Υ2分别为两组不同的分布式电源标签，PF为功率因数，P为有功功率，ζ(i)为第i个分布式电源的功角。
对自身功率因数的分布式电源进行分类后，MAC运行种群规模较小的遗传优化算法μ-GA，以找到主变有载调压变压器的分接头的最佳位置，包括以下步骤，第一步，开始优化过程，随机生成问题的解。第二步，评估每个解的适应度，并验证停止条件，如果停止条件尚未满足，则执行其选择操作，在选择过程中，具有高适应值的解决方案被选择转移到下一代。第三步，执行交叉操作；交叉操作将在新选择的解决方案上执行，在交叉过程中，从群体中随机选择两个父解决方案，并且将两个解决方案的一部分相互交换以创建后代解决方案。第四步，执行变异操作；突变方案应用于种群，在突变过程中，解会被发生扰动以产生新的解，为了避免解的高度恶化，突变的概率通常保持非常小。第五步，评估新种群的适应度，并且同样的程序一直持续到停止条件满足为止。
传统配电网中主变有载调压变压器的分接头的主要目的是保持调节点电压不受操作限制，然而，随着众多分布式电源与电力系统的集成，基于单个调节点的分接头位置的选择不是有利的，因为一些分布式电源经历电压升高，而一些分布式电源经历电压降，为了处理这两种情况，优选地，可以依据配电网的基准电压和各节点的实测电压确定主变有载调压变压器的分接头的位置。具体可依据下式计算：
Figure BDA0001773601640000071
其中，Vref为基准电压值，V(i,t)为第i个分布式电源在t时刻的母线电压值，即实测电压，λ为分接头位置变量，N为系统中的分布式电源的总数。
在实际应用时，在寻找最优的主变有载调压变压器的分接头位置时，有一定的约束条件。
要保证i个分布式电源的母线电压V(i,t)应在最小电压Vmin和最大电压Vmax限值内，如下所示：
Vmin≤V(i,t)≤Vmax
分接头位置λ(i,t)必须位于分接头的最大λmax和最小λmin允许范围内，如下所示：
λmin≤λ(i,t)≤λmax
第i个光伏电池板，风力发电场和生物质能发电厂的功率因数不应该与第一阶段的前一个时间状态值相比发生变化，分布式电源的功率因数约束如下：
Figure BDA0001773601640000081
Figure BDA0001773601640000082
Figure BDA0001773601640000083
其中，
Figure BDA0001773601640000084
为第s个光伏电池板t时刻的功率因数，S为系统中光伏电池板的总数；
Figure BDA0001773601640000085
为第w个风力发电机组t时刻的功率因数，W为系统中风力发电机组的总数；
Figure BDA0001773601640000086
为第d个可调度的分布式电源t时刻的功率因数，D为系统中可调度的分布式电源的总数。
分布式电源的有功功率变化在第一阶段应该等于零，有功功率约束如下：
Figure BDA0001773601640000087
Figure BDA0001773601640000088
Figure BDA0001773601640000089
其中，
Figure BDA00017736016400000810
为第s个光伏电池板t时刻的有功功率；
Figure BDA00017736016400000811
为第w个风力发电机组t时刻的有功功率；
Figure BDA00017736016400000812
为第d个可调度的分布式电源t时刻的有功功率。
电容器组的状态必须与第1阶段的前一时间状态值保持一致。
第一阶段算法执行完毕寻找到最优的主变有载调压变压器的分接头位置后，为了使配电网电压的波动更小，总功率损失最小，优选地，还可以依据调节后的配电网电压对配电网的无功功率进行优化。在实际应用中，需要通过调节分布式电源的有功功率和功率因数以及电容器组的无功输出改变配电网的无功潮流分布，从而达到优化无功的目的。
本申请实施例中采取特殊的递归遗传算法RGA来实现分布式电源的无功功率的优化计算，与微遗传算法不同的是，在选择过程中RGA能确保适应值最佳的个体被保留下来，而且除了在第一次优化时需要随机生成解集群体，之后每次运行RGA时，RGA可以直接访问存储器以获取存储种群以进行优化，而不是生成新的群体，这可以大大减小计算量并缩短计算时间。具体过程为：
第一步，在第一次的优化过程，随机生成问题的解，并将生成的初始种群存储在存储器中。
第二步，评估每个解的适应度，并验证停止条件，如果停止条件尚未满足，则RGA执行其选择操作，在选择过程中，具有高适应值的解决方案被选择作为父本群体。
第三步，交叉操作将在新选择的解决方案上执行，在交叉过程中，从群体中随机选择两个父解决方案，并且将两个解决方案的一部分相互交换以创建后代解决方案。在此步骤之后，突变方案应用于种群，在突变过程中，解会被发生扰动以产生新的解，为了避免解的高度恶化，突变的概率通常保持非常小。
第四步，评估子代群体中解的适应度，选择其中性能较好的个体与父代优秀的个体联合构成已增目标集的下一阶段新种群，具体的选择操作为：如果下一代群体的最佳个体适应值小于父代最佳个体适应值，则将父代个体适应值大于下一代群体的最佳个体适应值的多个个体直接复制到下一代，随机替代或替代下一代群体中最差的相应数量的个体。
第五步，评估新种群的适应度，在所有这些步骤中，最好的解决方案，也称为精英解决方案，保持不变。并且同样的程序一直持续到停止条件满足为止，用于计算最佳解决方案的最后一个种群将存储在内存中。
为了使配电网的总功率损失最小化，阶段2的目标函数如下式：
Figure BDA0001773601640000091
其中，V(i,t)为第i个分布式电源在t时刻的电压值，V(j,t)为第j个分布式电源在t时刻的电压值，Gij为系统节点之间的导纳，P为分布式电源的有功功率出力，φ为分布式电源的功率因数，CB表示电容器组中电容器的投切数量，δ(i,t)为节点i在t时刻的相角，δ(j,t)为节点j在t时刻的相角。
在利用RGA进行无功功率优化求解必须满足一定的约束条件。第i个分布式电源的母线电压应在最小和最大电压限制内，如下所示：
Vmin≤V(i,t)≤Vmax
在母线i和j之间的线路中流动的电流的大小必须小于电源导线中允许电流的最大值，母线i和j线路中流动的电流计算如下式所示：
Iij＝|Yij|×[(Vi)2+(Vj)2-2×Vi×Vj×cos(δj-δi)]1/2
|Iij|≤Imax
其中，Imax为系统允许的最大电流值，Iij为母线i和j中流动的电流，Yij为母线i和j间的导纳，Vi为节点i的电压幅值，Vj为节点j的电压幅值，δi为节点i的相角，δj为节点j的相角。
光伏电池板、分布式风力发电机、可供调度的分布式电源的功率因数应在最小和最大保持范围内，分布式电源的功率因数约束如下：
Figure BDA0001773601640000101
Figure BDA0001773601640000102
Figure BDA0001773601640000103
电容器组中开关电容器的最大数量应小于或等于电容器组电容器的数量，约束条件如下：
Figure BDA0001773601640000104
其中，
Figure BDA0001773601640000105
表示t时刻电容器组中第c个电容器的投切状态，若投入运行，则为1；若退出运行，则为0；C为电容器组中电容器总数。
此外，各分布式电源根据不同类别还需满足以下条件：
Figure BDA0001773601640000106
Figure BDA0001773601640000107
Figure BDA0001773601640000108
Figure BDA0001773601640000109
Figure BDA00017736016400001010
Figure BDA00017736016400001011
其中，
Figure BDA00017736016400001012
分别为光伏电池板、分布式风力发电机、可供调度的分布式电源，
Figure BDA00017736016400001013
以及
Figure BDA00017736016400001014
分别为第i个光伏电池板、分布式风力发电机以及可供调度的分布式电源在t时刻的有功功率，
Figure BDA00017736016400001015
分别为第i个光伏电池板、分布式风力发电机以及可供调度的分布式电源在t时刻的有功功率变化量，
Figure BDA00017736016400001016
以及
Figure BDA00017736016400001017
分别为第i个光伏电池板、分布式风力发电机以及可供调度的分布式电源的最小有功功率，
Figure BDA00017736016400001018
以及
Figure BDA00017736016400001019
分别为第i个光伏电池板、分布式风力发电机以及可供调度的分布式电源的最大有功功率。
找到最佳解决方案后，MAC将信号发送给分布式电源的SAC，并在一段时间内启用，SAC选择最优解作为分布式电源和电容器组的当前设定点，超过允许的时间后，SAC的分布式电源的输出变化终端被禁用，每当分布式电源的总线的电压超出设定限值时，SAC就将相关信息发送至MAC。
整个电压调节控制过程中，以各类设备的切换操作总数和电压质量来评估算法的优劣性能。
在设备切换操作中，主变有载调压变压器的分接头的总切换操作次数可根据下式进行计算：
Figure BDA0001773601640000111
电容器组的总切换操作次数可根据下式进行计算：
Figure BDA0001773601640000112
其中，v为异或运算。
为了评估所提出的方案的性能，用分布式电源母线的稳态下电压波动(PSVF)的百分比对电能质量进行评估，具体计算公式如下：
Figure BDA0001773601640000113
本申请实施例可以实现在大规模分布式电源接入配电网时，配电网电压的实时调节控制，降低分布式电源对配电网电压带来的负面影响；并且，同时考虑了不可调度和可调度的分布式电源，建立了真实数据下的光伏发电和风力发电输出模型，并可以容忍最高峰情况下的高峰值和最低的分布式电源输出功率，使得间歇性的分布式电源输出不影响实时电压调节控制算法的性能。针对配电网中接入大量分布式能源出现电压波动，协调主变有载调压变压器的分接头和电容器组等无功补偿设备减小电压波动，相比于现有的技术，主要有以下几个技术优势。风力发电和太阳能光伏电池建模采取真实数据的仿真建模，相对于根据预报的形式对风力发电和光伏的出力进行预测精确度高，并且可以容忍高峰出力和小分布式电源输出功率的两个极端情况；主变有载调压变压器的分接头最佳位置选择时，不仅仅考虑单个位置电压越限问题，兼顾了系统中所有节点的电压越限问题，为有载分接开关分接位置提供了新标准；不仅仅只考虑了可调度的分布式能源的接入问题，还可以作为可调度和不可调度的分布式电源共同接入配电网的协调控制；基于SCADA系统，可实现电压实时调节控制。利用SCADA系统和各种智能控制器，可自动检测分布式能源接入配电网的电压越限现象；可以同时考虑主动配电网中存在可调度和不可调度的分布式能源，找出使得所有母线总电压误差最小的主变有载调压变压器的分接头最优位置。
本发明所提供的一种电网电压的调节方法，当获取的配电网中电源母线处的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节电源母线处的电压值以使该电压值处于预设范围内；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围，就继续获取配电网中电源母线处的电压值即可，也就是说，应用本调节方法，可以通过多种方式对电源母线处的电压值进行调节使其处于预设范围内，进而实现对配电网电压的调节，与现有技术中只采用一种方式对来实现对配电网电压的调节相比，可以减小配电网电压的波动，提高配电网电压的稳定性，进而改善电能质量。
为了使配电网电压的调节准确性更高，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，当电压值超过预设范围时，还包括：
对分布式电源进行分类；
构建各类分布式电源的功率输出模型。
具体就是首先利用分布式电源的出力调节配电网中电源母线处的电压值值之前，对分布式电源进行分类；然后构建各类分布式电源的功率输出模型；优选地，可以依据分布式电源的功率因数和有功功率输出进行分类，当然，也可以依据其它因素对分布式电源进行分类，本发明并不作限定。考虑到分布式电源具有间歇性，可以将分布式电源分为与风力发电机组和与光伏电池板等对应的分布式电源，然后构建对应的分布式电源的输出功率模型。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，构建各类分布式电源的功率输出模型具体包括：
构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型和与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型。
具体地，风速和太阳辐照度的变化增加了电压调节过程的复杂性，也是电压调节的重点，分布式风力发电、分布式光伏发电具有间歇的输出特性，对分布式能源进行实际建模是实现主动配电网电压控制的基础。可调度的分布式电源是配电网中的发电来源，分布式电源接入的主动配电网中，母线i的净有功功率
Figure BDA0001773601640000131
等于连接到母线i的可调度的分布式电源所提供的有功功率
Figure BDA0001773601640000132
和连接到母线i的有功功率
Figure BDA0001773601640000133
之差，无功功率计算原理相同，
Figure BDA0001773601640000134
为母线i的净无功功率，
Figure BDA0001773601640000135
为可调度的分布式电源所提供的无功功率，
Figure BDA0001773601640000136
为连接到母线i的无功功率，具体公式如下：
Figure BDA0001773601640000137
Figure BDA0001773601640000138
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型具体包括：
将威布尔分布作为风速变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计风速变化的模拟函数中的威布尔分布参数；
依据威布尔分布参数构建第一分布式电源的功率输出模型。
分布式风力发电风速变化是间歇性的，用威布尔概率分布模拟风速的变化：
Figure BDA0001773601640000139
其中，a和b分别是威布尔分布的比例和形状参数。
采用极大似然估计的方法来估计威布尔分布参数，然后采用蒙特卡洛模拟法MCS生成样本，最后根据式下式获得与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型。
Figure BDA00017736016400001310
其中，sw、sci、sco、sr分别为实时风速、切入风速、切出风速和额定风速，Pr为风力发电机额定容量。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，构建与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型具体包括：
将β分布作为太阳辐射变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计太阳辐射变化的模拟函数中的β分布参数；
依据β分布参数构建第二分布式电源的功率输出模型。
具体地，太阳光伏电池板的出力和风力发电机一样具有间歇性，太阳辐射的变化采用β分布来描述：
Figure BDA0001773601640000141
其中，Γ是伽马函数，a和b为β分布的形状参数。对于从给定的太阳辐射数据，同理采用极大似然估计法估计参数，与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型如下：
Figure BDA0001773601640000142
I＝sird×(Isc+Ki×(Tcell-25))
V＝Voc-Kv×Tcell
Figure BDA0001773601640000143
Ps＝Ntotal×Λ×V×I
其中，Ps为光伏电池板产生的功率，Tcell为电池温度，Tamb为环境温度，Tnot为太阳能电池的额定工作温度，sird为太阳辐照度，Vmaxp为最大功率点电压，为Imaxp最大功率点电流，Voc为开路电压，Isc为短路电流，Kv电压温度系数值，Ki电流温度系数值。
在实际应用中，与蒙特卡洛模拟法MCS产生的数据相比，全天风速和太阳辐射的实际数据变化较小，为了平滑由MCS产生的数据，使用Savitzky-Golay滤波器，在Savitzky-Golay滤波器中，平滑值通过多项式拟合成固定数目的数据点而获得。
为了使本领域技术人员更好地理解本方案，下面结合具体应用场景对本方案进行说明，图3为本发明实施例所提供IEEE37节点主动配电网示意图，如图3所示，在节点735和节点741上安装了两个电容器组CB-1和CB-2，每个电容器组中的电容器规格相同，无功功率补偿容量为150KVar，节点718、节点729、节点738为光伏电源和分布式风力发电机组的接入点，如图3中的DG-1、DG-2和DG-3，DG-1、DG-2和DG-3统称为分布式电源DG。在节点718处接入额定功率为600kW的风力发电机组，在节点729和738中安装了两个额定功率为700kW和800kW的太阳能电池板。在仿真开始时，电力系统的电压低于设定限制，安装在DG母线上的控制器SAC注意到电压下降并向MAC发送信号。在第一阶段中，在将DG分类为组之后，MAC执行主变有载调压变压器的分接头的计算，使用μ-GA算法选择新的分接头位置，改变了主变有载调压变压器的分接头位置之后。将电压带入安全运行极限后，在方案的第二阶段，MAC运行RGA算法并更改DG的功率因数和电容器组的位置。图4为本发明实施例所提供的光伏电池板和风力发电机组的电压变化曲线图，图5为本发明实施例所提供的主变有载调压变压器的分接头位置变化曲线图，图6为本发明实施例所提供的IEEE37节点主动配电网无功功率变化曲线图，图7为本发明实施例所提供的电容器组变化曲线图。接近中午12点，当PV电池板产生最大功率时，光伏电池板在其端子处产生最大输出功率，DG母线上的电压超过上限，从图4—图7中可以看出，所提出的方案的两个阶段都再次执行，并且系统的电压被置于安全操作限制内。测试结果中，主变有载调压变压器的分接头、CB-1、CB-2的操作次数分别为3,1,5次，节点718、节点729和节点738三个节点实时电压调整方案的PSVF值分别为0.07，0.09，0.13都处于非常低的水平，这证明了所提出方案的电能质量性能也相当可观。仿真算例结果表明所提出的主动配电网电压协调控制方法在实际系统中能有效运行。由此可见，本方案能够考虑所有节点电压越限情况下的分接头选择，也同时兼顾了可调分布式电源和不可调度的分布式电源，在配电网中接入了各种分布式电源和电容器组等，能实现严格的最优化协调，减小电压越限波动。
上文中对于一种配电网电压的调节方法的实施例进行了详细描述，基于上述实施例描述的一种配电网电压的调节方法，本发明实施例还提供了一种与该方法对应的配电网电压的调节装置。由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参照方法部分的实施例描述，这里不再赘述。
图8为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节装置组成示意图，如图8所示，该调节装置包括获取模块801，判断模块802和调节模块803。
获取模块801，用于获取配电网中电源母线处的电压值；
判断模块802，用于判断电压值是否超过预设范围，如果是，则触发调节模块803，如果否，则触发获取模块801；
调节模块803，用于通过多种方式调节电压值以使电压值处于预设范围内。
本发明所提供的一种电网电压的调节装置，当获取的配电网中电源母线处的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节电源母线处的电压值以使该电压值处于预设范围内；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围，就继续获取配电网中电源母线处的电压值即可，也就是说，应用本调节装置，可以通过多种方式对电源母线处的电压值进行调节使其处于预设范围内，进而实现对配电网电压的调节，与现有技术中只采用一种方式对来实现对配电网电压的调节相比，可以减小配电网电压的波动，提高配电网电压的稳定性，进而改善电能质量。
上文中对于一种配电网电压的调节方法的实施例进行了详细描述，基于上述实施例描述的一种配电网电压的调节方法，本发明实施例还提供了一种与该方法对应的配电网电压的调节设备。由于设备部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此设备部分的实施例请参照方法部分的实施例描述，这里不再赘述。
图9为本发明实施例所提供的一种配电网电压的调节设备组成示意图，如图9所示，该调节设备包括存储器901和处理器902。
存储器901，用于存储计算机程序；
处理器902，用于执行计算机程序以实现上述任意一个实施例所提供的电网电压的调节方法的步骤。
本发明所提供的一种电网电压的调节设备，当获取的配电网中电源母线处的电压值超过预设范围时，就通过多种方式调节电源母线处的电压值以使该电压值处于预设范围内；如果配电网中电源母线处的电压值没有超过预设范围，就继续获取配电网中电源母线处的电压值即可，也就是说，应用本调节设备，可以通过多种方式对电源母线处的电压值进行调节使其处于预设范围内，进而实现对配电网电压的调节，与现有技术中只采用一种方式对来实现对配电网电压的调节相比，可以减小配电网电压的波动，提高配电网电压的稳定性，进而改善电能质量。
以上对本发明所提供的一种配电网电压的调节方法、装置以及设备进行了详细介绍。本文中运用几个实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本发明所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请中。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。

Claims (8)

1.一种配电网电压的调节方法，其特征在于，包括：
配电网中分布式电源、主变压器和电容器组连在同一条母线上；获取配电网中电源母线处的电压值；主变有载调压变压器的分接头的继电器附近安装有第一种类型的控制器MAC，分布式电源总线上安装有第二种类型的控制器 SAC；所述第一种类型的控制器 MAC接收由数据采集与监视控制 SCADA系统发送的分布式电源母线的所有电压值，并确定主变有载调压变压器的分接头的新位置，如果必须增加或减少分布式电源的输出，则第一种类型的控制器 MAC 与第二种类型的控制器 SAC 建立连接并发送命令以改变分布式电源输出的设定点；第一种类型的控制器 MAC 使第二种类型的控制器 SAC 在一段时间内能够改变分布式电源的输出，第二种类型的控制器 SAC 本地监控分布式电源总线的电压，从第一种类型的控制器 MAC 接收指令后，改变分布式电源 DG 的输出设定点，每当分布式电源总线电压超过馈线设置限制时，所述第二种类型的控制器 SAC 建立与所述第一种类型的控制器 MAC 的连接并将分布式电源总线的新电压值发送给第一种类型的控制器 MAC；
判断所述电压值是否超过预设范围；
如果是，则通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内；所述通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内具体为：通过调节所述配电网中主变有载调压变压器的分接头位置使所述电压值处于所述预设范围内，还通过调节所述配电网中分布式电源的出力和电容器组投切数量使所述电压值处于所述预设范围内；
如果否，则返回所述获取配电网中电源母线处的电压值的步骤。
2.根据权利要求 1 所述的配电网电压的调节方法，其特征在于，当所述电压值超过所述预设范围时，还包括：
对所述分布式电源进行分类；
构建各类所述分布式电源的功率输出模型。
3.根据权利要求 2 所述的配电网电压的调节方法，其特征在于，所述对所述分布式电源进行分类具体为：
依据所述分布式电源的功率因数和有功功率输出进行分类。
4.根据权利要求 2 所述的配电网电压的调节方法，其特征在于，所述构建各类所述分布式电源的功率输出模型具体包括：
构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型和与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型。
5.根据权利要求 4 所述的配电网电压的调节方法，其特征在于，所述构建与风力发电机组对应的第一分布式电源的功率输出模型具体包括：
将威布尔分布作为风速变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计所述风速变化的模拟函数中的威布尔分布参数；
依据所述威布尔分布参数构建所述第一分布式电源的功率输出模型。
6.根据权利要求 4 所述的配电网电压的调节方法，其特征在于，所述构建与光伏电池板对应的第二分布式电源的功率输出模型具体包括：
将β分布作为太阳辐射变化的模拟函数；
依据极大似然估计法估计所述太阳辐射变化的模拟函数中的β分布参数；
依据所述β分布参数构建所述第二分布式电源的功率输出模型。
7.一种电网电压的调节装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取配电网中电源母线处的电压值；配电网中分布式电源、主变压器和电容器组连在同一条母线上；主变有载调压变压器的分接头的继电器附近安装有第一种类型的控制器 MAC，分布式电源总线上安装有第二种类型的控制器 SAC；所述第一种类型的控制器 MAC 接收由数据采集与监视控制 SCADA 系统发送的分布式电源母线的所有电压值，并确定主变有载调压变压器的分接头的新位置，如果必须增加或减少分布式电源的输出，则第一种类型的控制器 MAC 与第二种类型的控制器 SAC 建立连接并发送命令以改变分布式电源输出的设定点；第一种类型的控制器 MAC 使第二种类型的控制器 SAC 在一段时间内能够改变分布式电源的输出，第二种类型的控制器SAC 本地监控分布式电源总线的电压，从第一种类型的控制器 MAC 接收指令后，改变分布式电源 DG 的输出设定点，每当分布式电源总线电压超过馈线设置限制时，所述第二种类型的控制器 SAC 建立与所述第一种类型的控制器 MAC 的连接并将分布式电源总线的新电压值发送给第一种类型的控制器MAC；
判断模块，用于判断所述电压值是否超过预设范围，如果是，则触发调节模块，如果否，则触发所述获取模块；
所述调节模块，用于通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内；所述通过多种方式调节所述电压值以使所述电压值处于所述预设范围内具体为：通过调节所述配电网中主变有载调压变压器的分接头位置使所述电压值处于所述预设范围内，还通过调节所述配电网中分布式电源的出力和电容器组投切数量使所述电压值处于所述预设范围内。
8.一种电网电压的调节设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求 1-6 任意一项所述的电网电压的调节方法的步骤。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247045A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 天津大学 基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法
CN103138269A (zh) * 2013-02-06 2013-06-05 上海交通大学 基于主动机制的分层分布式配电网电压调控系统及方法
CN103872689A (zh) * 2014-03-13 2014-06-18 北京电研华源电力技术有限公司 基于多代理系统的电压无功分布式协调控制方法及装置
CN205921387U (zh) * 2016-06-16 2017-02-01 上海交通大学 配电网分层电压控制系统
CN106385055A (zh) * 2016-12-01 2017-02-08 国网天津市电力公司 一种含分布式电源的配电网安全校核方法
CN106548410A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 中国电力科学研究院 一种含分布式电源的配电网电压不平衡概率评估方法
CN106786630A (zh) * 2017-01-22 2017-05-31 上海电力学院 一种含多类型分布式电源的电压无功优化控制方法
CN106961110A (zh) * 2017-04-25 2017-07-18 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 电力系统自动电压控制方法和系统
CN107332252A (zh) * 2017-07-18 2017-11-07 国网江西省电力公司电力科学研究院 一种计及广义无功源的配电网低电压综合治理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5311373B2 (ja) * 2008-04-08 2013-10-09 東京電力株式会社 配電線電圧調整方法及び装置
CN106505577A (zh) * 2016-11-16 2017-03-15 合肥普望电子有限责任公司 一种配电网低电压调压方法
CN106600459B (zh) * 2016-12-09 2020-10-23 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院 一种用于解决光伏接入点电压偏差的优化方法
CN107086578B (zh) * 2017-05-22 2020-06-19 国网浙江省电力公司宁波供电公司 一种光伏配电网的区域电压分层分布式协同控制系统
CN107196316B (zh) * 2017-06-21 2019-12-27 上海电力学院 主动配电网内多级无功电压协调控制方法
CN107394797A (zh) * 2017-08-30 2017-11-24 华侨大学 一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法
CN108306302B (zh) * 2017-12-20 2021-03-16 国网北京市电力公司 电压的控制方法、装置及存储介质
CN107910887B (zh) * 2017-12-20 2021-04-27 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247045A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 天津大学 基于分区负荷空间上电压稳定域的电压安全监控方法
CN103138269A (zh) * 2013-02-06 2013-06-05 上海交通大学 基于主动机制的分层分布式配电网电压调控系统及方法
CN103872689A (zh) * 2014-03-13 2014-06-18 北京电研华源电力技术有限公司 基于多代理系统的电压无功分布式协调控制方法及装置
CN106548410A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 中国电力科学研究院 一种含分布式电源的配电网电压不平衡概率评估方法
CN205921387U (zh) * 2016-06-16 2017-02-01 上海交通大学 配电网分层电压控制系统
CN106385055A (zh) * 2016-12-01 2017-02-08 国网天津市电力公司 一种含分布式电源的配电网安全校核方法
CN106786630A (zh) * 2017-01-22 2017-05-31 上海电力学院 一种含多类型分布式电源的电压无功优化控制方法
CN106961110A (zh) * 2017-04-25 2017-07-18 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 电力系统自动电压控制方法和系统
CN107332252A (zh) * 2017-07-18 2017-11-07 国网江西省电力公司电力科学研究院 一种计及广义无功源的配电网低电压综合治理方法

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