CN109301872A - 一种降低电网线损的方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低电网线损的方法，通过测控装置和电网治理装置实现，步骤为：第一步，通过测控装置读取的功率判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；第二步，计算三相电网每相线路中，相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n电网治理装置n与光伏发电单元m输出端的电压差值；第三步，分析三相电网每相线路中的电压超标范围值；第四步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数；第五步，计算电压超标部分线损电流；第六步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值；第七步，测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值，控制每台电网治理装置增加输出或吸收电流。

Description

一种降低电网线损的方法
技术领域
本发明涉及一种降低电网线损的方法。
背景技术
随着光伏的快速发展，国家精准扶贫政策的推出，分布式光伏发电以区域形式爆发性的增长。由于农村配电网供电能力较弱，线路阻抗大，基本以单相负荷为主，用电负荷分布不均。当仅有电网供电时，用电高峰期呈现严重的三相不平衡状态，线损急剧增加，造成某个单相电压过低、谐波增大。当区域内光伏发电面临高密度、多点接入、安装分布不均、潮流复杂的问题时，将造成区域电网波动、电压抬高、三相不平衡、线损增加，以及谐波电流增大，极易造成配电设施和用户设备损坏。为了满足电网末端指标及供电要求，一般采取调整变压器分接头使输出电压升高的措施。此时在电网无负荷或轻负荷，以及无法就地消纳光伏发电的情况下，光伏发电单元的接入将造成电网电压进一步抬升，超出国家电网标准上限，致使光伏逆变器停机，大量的光伏被弃光。
有些光伏逆变器商家以盈利为目的，不顾及电网质量问题，不依据电网功率平衡输出特性安装光伏，在电压超标的基础上强行发电，造成电网谐波、电压严重超标，单相电压已接近300V(国家标准为220V±10％)，给电网带来的是灾难性的损坏，同时伴随部分家电被烧坏，使得国家精准扶贫政策形同虚设，给国家、个人带来了极大的经济损失，而且给利国利民的光伏发电带来了负面的影响。
由此国家针对此问题投入人力、财力进行专项课题研究，以农网末端治理和光伏发电最大化为控制目标，通过测控装置对三相电网中的所有光伏发电单元监测分析，对电网治理装置实时控制，达到对农网末端治理和光伏发电最大化为控制的目的。
目前采取的治理措施之一是针对光伏发电功率波动、高比例发电和削峰填谷采用光储一体机和储能设备。储能设备在电网电压高时，吸收有限的光伏电量，稳定电网电压，防止逆变器因电压超标而停机，在电网电压低时定时释放出电量，保证光伏发电不被抛弃。随着光伏发电容量的增加，光储一体机和储能设备等产品的投放也增加，成本、占地大大的增加不适用于电网末端推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服光伏发电接入带来的电网质量下降，线损急剧增加的问题，提出一种降低电网线损的方法。
应用本发明的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1。
所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，测控装置向上接收远程管理调度数据，向下经网络通讯读取台区内三相线路所有电网治理装置、光伏发电单元设备的数据，并对n台电网治理装置进行控制。
所述的电网治理装置是一种单相线路输入输出装置，具有双向变流和储能功能，并具有接受远程控制和自适应两种工作模式。处于自适应控制模式时，短时的光伏发电、负荷功率增大电网电压超标，电网治理装置快速吸收或释放功率，保证电网电压达标。在远程受控模式时，接受测控保护装置控制命令，实现三相平衡、降低线损、电网达标等电网治理控制。
电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间。电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯。光伏发电单元由光伏组件和逆变器组成，光伏发电单元分布在台区内单相线路中。
测控装置由多功能表、有线无线通讯接口及控制器组成。其中多功能表为变压器低压侧三相电量监测仪表，控制器读取多功能表的数据、m台光伏发电单元数据，以及n台电网治理装置的数据，并依据控制策略对电网治理装置进行控制。控制器记录存储m台光伏发电单元和n台电网治理装置接入点的地理坐标、光伏发电单元容量、基本负荷特性和电网每段线路长度及阻抗。
本发明降低电网线损的方法通过测控装置和电网治理装置实现，步骤如下：
第一步，通过测控装置读取多功能表的功率判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；
第二步，计算三相电网每相线路中，相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端的电压差值；
第三步，分析三相电网每相线路中的电压超标范围值；
第四步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数；
第五步，计算电压超标部分线损电流；
第六步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值；
第七步，测控装置依据每台电网治理装置电流分配值，控制每台电网治理装置增加输出或吸收电流。
第一步中，测控装置读取台区内所连接可通讯设备数据并进行分析，定义当测控装置读取功率为正值时，为仅有电网为负荷供电，电流、功率为正值。当测控装置读取功率为负值时，由光伏发电向电网馈电，电流、功率为负值。
在仅有电网为负荷供电时，或光伏发电向电网馈电时，本发明各步骤具体如下：
1、仅有电网为负荷供电时，由于线路阻抗和负荷用电的原因，造成每相线路电压衰减，尤其电网末端，负荷功率越大电压衰减严重。某一时刻的三相电网中，每相线路的负荷瞬时功率不同，导致三相线路每一段产生的线损都不同。
在仅有电网为负荷供电时，本发明采用以下控制策略：
(1)判断电网潮流方向
测控装置实时读取多功能表及电网治理装置和光伏发电单元的数据，通过多功能表中的电压、电流及功率等数据，分析电网A相、B相及C相功率Pa、Pb、Pc的平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相的功率均大于等于0，即：Pa≥0、Pb≥0、Pc≥0，为电网三相功率为正值，测控装置判断电网向负荷供电；
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端电压的电压差值
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un，以及最末端光伏发电单元的电压Um；在除了电网向负荷供电以外没有其它电源供电时，由于线路阻抗和负荷功率的作用，线路的电压由始端到末端呈现由高到低的分布，即：
U1≥U2≥…≥Un≥Um
由于线路阻抗及线路电流产生的电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗，为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降，ΔU越大负荷功率越大，反之负荷功率越小；
为分析每一段线路的负荷功率，由电网线路的始端到末端，依次将第一电网治理装置的输出端电压U1与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU1-2，将第二电网治理装置的输出端电压U2与第三电网治理装置的输出端电压U3做差值计算，得到差值ΔU2-3，如此类推，将第n电网治理装置n的输出端电压Un与末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到差值ΔUn-m。
ΔU1-2＝U1-U2、ΔU2-3＝U2-U3、…、ΔUn-m＝Un-Um；
将得到的所有差值求和，得到所有差值和ΔUz：
ΔUz＝ΔU1-2+ΔU2-3+……+ΔUn-m
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到的电网末端光伏发电单元m输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，判断小于国标电压下限值；
当判断第x电网治理装置x的输出端电压Ux小于国标电压Ugb，即Ux＞Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间，所有电网治理装置的输出端电压都低于国家电压标准。其中Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置的一台；
由此通过第x电网治理装置x的输出端电压Ux与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到超标电压范围值ΔUx-m：
ΔUx-m＝Ux-Um
其中Ux为第x台电网治理装置x的输出端电压。
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)得到的相邻两台电网治理装置的差值ΔU1-2、ΔU2-3、…、ΔUn-m，除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K的大小，反映对应的该台电网治理装置与相邻的下一台电网治理装置之间区间内的负荷功率大小，或第n电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间区间内的负荷功率大小。电网治理装置电流分配系数K越大，如第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内或，第n电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间的区间内的负荷功率越大；反之电网治理装置电流分配系数K越小，第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或第n电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间的区间内的负荷功率越小。
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗。对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将第x电网治理装置x的输出端电压Ux与末端光伏发电单元m输出端电压Um的差值ΔUx-m除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到电压超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标部分线损的电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In，控制每台电网治理装置增加输出电流，每台电网治理装置增加的输出电流和该台电网治理装置的电流分配值相等。如此实现就地对负荷供电，减少电网对负荷供电，达到降低线损及电网治理的目的。
2、光伏发电向电网馈电时，由于线路阻抗、光伏发电及负荷功率小等原因，造成每相线路电压递增，尤其电网末端，光伏发电功率越大电压升越严重。
某一时刻三相电网中，每相线路中的光伏发电单元的输出瞬时功率、电压和负荷功率都不同，所以在线路每一段产生的线损都不同。
在光伏发电向电网馈电时，本发明采用以下控制策略：
(1)判断电网潮流方向
测控装置通过读取多功能表的电压、电流及功率等数据，分析电网三相功率Pa、Pb、Pc平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相的功率均为负值，即Pa＜0、Pb＜0、Pc＜0时，判断光伏发电向电网馈电。
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置输出端的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端的电压差值
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un以及末端光伏发电单元电压Um；由于线路阻抗和负荷功率及光伏发电的作用，线路由始端到末端，其电压由低到高分布，即：
U1＜U2＜…＜Un＜Um。
由线路阻抗及线路电流产生的电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降。ΔU越大负荷功率越大，反之负荷功率越小。
为分析每一段线路的负荷功率，从电网线路的始端到末端，将第二电网治理装置的输出端电压U2与第一电网治理装置的输出端电压U1做差值计算，得到差值ΔU2-1；将第三电网治理装置的输出端电压U3与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU3-2，如此类推，最末端光伏发电单元m输出端电压Um与第n电网治理装置n的输出端电压Un做差值计算，得到差值ΔUm-n。
ΔU2-1＝U2-U1、ΔU3-2＝U3-U2、…、ΔUm-n＝Um-Un
将得到的所有差值求和，得到差值和ΔUz：
ΔUz＝ΔU2-1+ΔU3-2+……+ΔUm-n
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到的电网末端光伏发电单元m输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，判断是否大于国标电压上限值，当判断第x电网治理装置x输出端电压Ux大于国标电压Ugb，即Ux＞Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间的所有电网治理装置的输出端的电压都高于国标电压Ugb。其中，国标电压Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置其中的一台。
由此通过最末端光伏发电单元m输出端电压Um与第x台电网治理装置x的输出端电压Ux做差值计算，得到超标电压范围值ΔUm-x：
ΔUm-x＝Um-Ux
其中Ux为第x台电网治理装置的输出端电压。
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)的相邻两台电网治理装置的电压差值ΔU2-1、ΔU3-2、…、ΔUm-n除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K的大小，反映对应该台电网治理装置与相邻的下一台电网治理装置之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率的大小，或光伏发电单元m与第n电网治理装置n之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率的大小；电网治理装置的电流分配系数K越大，如第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或光伏发电单元m与电网治理装置n之间的区间内的光伏发电功率越大，或负荷消纳功率越小；反之电网治理装置电流分配系数K越小，第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或光伏发电单元m与电网治理装置n之间的区间内的光伏发电功率越小，或负荷消纳功率越大。
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗。对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将光伏发电单元m的输出端电压Um与第x电网治理装置x的输出端电压Ux的差值ΔUm-x除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到电压超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标部分线损电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In，控制每台电网治理装置增加吸收电流，每台电网治理装置增加的吸收电流和该台电网治理装置的电流分配值相等。如此实现就地对光伏发电功率吸收，减少向电网馈电，达到降低线损及电网治理的目的。
附图说明
图1为光伏发电单元发电与电网质量治理系统的结构；
图2仅有电网向负荷供电时降低电网线损的方法流程图；
图3光伏发电向电网馈电时降低电网线损的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。本发明降低电网线损方法具体如下：
如图1所示，应用本发明的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1。
所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，测控装置向上接收远程管理调度数据，向下经网络通讯读取台区内三相线路所有电网治理装置、光伏发电单元设备的数据，并对n台电网治理装置进行控制。
所述的电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间。电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯。光伏发电单元由光伏组件和逆变器组成，光伏发电单元分布在台区内单相线路中。
测控装置由多功能表、有线无线通讯接口及控制器组成。其中多功能表为变压器低压侧三相电量监测仪表，控制器读取多功能表的数据、m台光伏发电单元数据，以及n台电网治理装置的数据，并依据控制策略对电网治理装置进行控制。控制器记录存储m台光伏发电单元和n台电网治理装置接入点的地理坐标、光伏发电单元容量、基本负荷特性和电网每段线路长度及阻抗。
本发明降低电网线损的方法通过测控装置和电网治理装置实现，对于仅有电网为负荷供电和光伏发电向电网馈电两种情况，分别采取以下步骤：
1、如图2所示，在仅有电网为负荷供电时，本发明采用以下控制策略：
(1)判断电网潮流
测控装置首先读取多功能表中的电网三相功率Pa、Pb、Pc，当三相功率Pa≥0、Pb≥0、Pc≥0时，判断电网向负荷供电；
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置的电压差值，以及光伏发电单元m与第n台电网治理装置输出端的电压差值
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un以及末端光伏发电单元的电压Um。在除了电网向负荷供电以外没有其它电源供电时，由于线路阻抗和负荷功率的作用，线路的电压由始端到末端呈现由高到低分布，线路最末端的光伏发电单元输出端的电压最低，即：
U1≥U2≥…≥Un≥Um
由于线路阻抗及线路电流产生电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗，为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降，ΔU越大负荷功率越大，反之负荷功率越小。为分析每一段线路负荷功率，由电网线路的始端到末端，依次将第一电网治理装置的输出端电压U1与相邻的第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU1-2，将第二电网治理装置的输出端电压U2与相邻的第三电网治理装置的输出端电压U3做差值计算，得到差值ΔU2-3，如此类推，第n电网治理装置n的输出端电压Un与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到差值ΔUn-m。
ΔU1-2＝U1-U2、ΔU2-3＝U2-U3、…、ΔUn-m＝Un-Um；
将得到的所有差值求和，得到所有差值和ΔUz：
ΔUz＝ΔU1-2+ΔU2-3+……+ΔUn-m
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到的电网末端光伏发电单元m输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，判断是否小于国标电压下限值。当判断第x电网治理装置x输出端电压小于国标电压Ugb即Ux＜Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间的所有电网治理装置的输出端电压都低于国家电压标准。其中Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置的一台；
由此通过第x电网治理装置x的输出端电压Ux与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到超标电压范围值ΔUx-m：
ΔUx-m＝Ux-Um
其中Ux为第x台电网治理装置的输出端电压。
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)得到的相邻两台电网治理装置的差值ΔU1-2、ΔU2-3、…、ΔUn-m除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K的大小，反映对应的该台电网治理装置与相邻的下一台电网治理装置之间区间内的负荷功率大小，或第n电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间区间内的负荷功率大小；电网治理装置电流分配系数K越大，如第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内或第n电网治理装置n与光伏发电单元m之间的区间内的负荷功率越大；反之电网治理装置电流分配系数K越小，第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或第n电网治理装置n与光伏发电单元m之间的区间内的负荷功率越小。
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗。对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将第x台电网治理装置x的输出端电压Ux与光伏发电单元m输出端电压Um的差值ΔUx-m除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标的电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In，控制每台电网治理装置增加输出电流。每台电网治理装置增加的输出电流和该台电网治理装置的电流分配值相等。如此实现就地对负荷供电，减少电网对负荷供电，达到降低线损及电网治理的目的。
2、光伏发电向电网馈电时，由于线路阻抗、光伏发电及负荷功率小等原因，造成每相线路电压呈现递增，尤其电网末端，光伏发电功率越大电压升越严重。
某一时刻三相电网中，每相线路中的光伏发电单元的输出瞬时功率、电压和负荷功率都不同，所以在线路每一段产生的线损都不同。
如图3所示，在光伏发电向电网馈电时，本发明采用以下控制策略：
(1)电网潮流判断
测控装置读取多功能表的三相功率Pa、Pb、Pc，当判断Pa＜0、Pb＜0、Pc＜0时，为光伏发电向电网馈电。
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置的电压差值，以及光伏发电单元m与第n台电网治理装置输出端的电压差值
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置输出端电压U1、U2、…、Un和光伏发电单元的输出端的电压Um。由于线路阻抗、负荷及光伏发电的作用，线路由始端到末端，电压呈低到高分布，即：U1＜U2＜…＜Un＜Um；
由于线路阻抗及线路电流产生的电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降。电压降ΔU越大，负荷功率越大，反之负荷功率越小。
为分析每一段线路的负荷功率，由电网线路的始端到末端，依次将第二电网治理装置的输出端电压U2与第一电网治理装置的输出端电压U1做差值计算，得到差值ΔU2-1；将第三电网治理装置的输出端电压U3与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU3-2，如此类推，光伏发电单元m的输出端电压Um与第n电网治理装置n的输出端电压Un做差值计算，得到差值ΔUm-n。
ΔU2-1＝U2-U1、ΔU3-2＝U3-U2、…、ΔUm-n＝Um-Un；
将得到的所有差值求和，得到所有差值和ΔUz：
ΔUz＝ΔU2-1+ΔU3-2+……+ΔUm-n
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到的电网末端光伏发电单元m输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，，判断是否大于国标电压上限值。当判断第x电网治理装置x输出端电压大于国标电压Ugb，即Ux＞Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间的所有电网治理装置的输出端的电压都高于国家电压标准，其中Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置的一台；
将最末端光伏发电单元m输出端电压Um与第x台电网治理装置x的输出端电压Ux做差值计算，得到超标电压范围值ΔUm-x：
ΔUm-x＝Um-Ux
其中Ux为第x电网治理装置的输出端电压。
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)的相邻两台电网治理装置的差值ΔU2-1、ΔU3-2、…、ΔUm-n除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K的大小，反映对应的该台电网治理装置与相邻的下一台电网治理装置之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率的大小，或光伏发电单元m与第n电网治理装置n之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率的大小；电网治理装置电流分配系数K越大，如第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或光伏发电单元m与第n电网治理装置n之间的区间内的光伏发电功率越大和负荷消纳功率小；反之电网治理装置电流分配系数K越小，第x电网治理装置x与第x+1电网治理装置x+1之间的区间内，或光伏发电单元m与第n电网治理装置n之间的区间内的光伏发电功率越小或负荷消纳功率大。
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗。对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将光伏发电单元m的输出端电压Um与第x台电网治理装置x的输出端电压Ux的差值ΔUm-x除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到电压超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标的电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In，控制每台电网治理装置增加吸收电流，每台电网治理装置增加的吸收电流和该台电网治理装置的电流分配值相等。如此实现就地对光伏发电功率吸收，减少向电网馈电，达到降低线损及电网治理的目的。

Claims (4)

1.一种降低电网线损的方法，其特征在于：所述的控制方法通过光伏发电与电网治理系统实现；所述的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1；所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，n台电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间；电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯；
所述的控制方法步骤如下；
第一步，通过测控装置读取多功能表的功率，判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；
第二步，计算三相电网每相线路中，相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端的电压差值；
第三步，分析三相电网每相线路中的电压超标范围值；
第四步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数；
第五步，计算电压超标部分线损电流；
第六步，计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值；
第七步，测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值，控制每台电网治理装置增加输出或吸收电流，达到降低电网线损的目的。
2.按照权利要求1所述的降低电网线损的方法，其特征在于：在仅有电网为负荷供电时，所述的控制方法为：
(1)判断电网潮流方向
测控装置实时读取多功能表及电网治理装置和光伏发电单元的数据，通过多功能表中的电压、电流及功率，分析电网A相、B相及C相功率Pa、Pb、Pc的平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相的功率均大于等于0时，即：Pa≥0、Pb≥0、Pc≥0，测控装置判断为仅有电网向负荷供电；
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端电压的电压差值
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un和最末端光伏发电单元的电压Um；在除了电网向负荷供电以外没有其它电源供电时，由于线路阻抗和负荷功率的作用，线路的电压由始端到末端呈现由高到低的分布，即：U1≥U2≥…≥Un≥Um；
由于线路阻抗及线路电流产生的电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降，ΔU越大负荷功率越大，反之负荷功率越小；
为分析每一段线路的负荷功率，由电网线路的始端到末端，依次将第一电网治理装置的输出端电压U1与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU1-2，将第二电网治理装置的输出端电压U2与第三电网治理装置的输出端电压U3做差值计算，得到差值ΔU2-3，如此类推，第n电网治理装置n的输出端电压Un与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到差值ΔUn-m；
ΔU1-2＝U1-U2、ΔU2-3＝U2-U3、…、ΔUn-m＝Un-Um
将得到的所有差值求和，得到所有差值的和ΔUz：
ΔUz＝ΔU1-2+ΔU2-3+……+ΔUn-m；
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到电网末端光伏发电单元m的输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，判断是否小于国标电压下限值，当判断第x电网治理装置x输出端电压小于国标电压Ugb，即Ux＜Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间的所有电网治理装置的输出端电压都低于国家电压标准，其中Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置中的一台；
由此通过第x电网治理装置x的输出端电压Ux与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到超标电压范围值ΔUx-m：
ΔUx-m＝Ux-Um
其中Ux为第x台电网治理装置的输出端电压；
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)得到的相邻两台电网治理装置的差值ΔU1-2、ΔU2-3、…、ΔUn-m除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K的大小，反映对应的该台电网治理装置与下一台电网治理装置之间区间内的负荷功率大小，或第n电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间区间内的负荷功率大小；
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗；对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将第x电网治理装置x的输出端电压Ux与最末端光伏发电单元m输出端电压Um的差值ΔUx-m除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到电压超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标部分的线损电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、...、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In，控制每台电网治理装置增加输出电流，每台电网治理装置增加的输出电流和该台电网治理装置的电流分配值相等；如此实现就地对负荷供电，减少电网对负荷供电，达到降低线损及电网治理的目的。
3.按照权利要求1所述的降低电网线损的方法，其特征在于：在光伏发电向电网馈电时，所述的控制方法如下：
在光伏发电向电网馈电时采用以下控制策略：
(1)判断电网潮流方向
测控装置通过读取多功能表的电压、电流及功率等数据，分析电网三相功率Pa、Pb、Pc平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相的功率均为负值，即：Pa＜0、Pb＜0、Pc＜0时，判断光伏发电向电网馈电；
(2)计算三相电网每相线路中相邻2台电网治理装置的电压差值，以及第n台电网治理装置与光伏发电单元m输出端电压的电压差值；
测控装置分别读取三相电网每相线路中每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un，以及最末端光伏发电单元的电压Um；由于线路阻抗和负荷及光伏发电的作用，线路的电压由始端到末端呈现由低到高的分布，即：
U1＜U2＜…＜Un＜Um
由于线路阻抗及线路电流产生电压降为：
ΔU＝I*r
其中，r为该线路阻抗为定值，I为该线路电流，ΔU为某段线路的电压降，ΔU越大负荷功率越大，反之负荷功率越小；
为分析每一段线路的负荷功率，由电网线路的始端到末端，依次将第二电网治理装置的输出端电压U2与第一电网治理装置的输出端电压U1做差值计算，得到差值ΔU2-1，将第三电网治理装置的输出端电压U3与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU3-2，如此类推，将最末端光伏发电单元m输出端电压Um与第n电网治理装置n的输出端电压Un做差值计算，得到差值ΔUm-n；
ΔU2-1＝U2-U1、ΔU3-2＝U3-U2、…、ΔUm-n＝Um-Un；
将得到的所有差值求和，得到所有差值的和ΔUz：
ΔUz＝ΔU2-1+ΔU3-2+……+ΔUm-n
(3)分析三相电网每相线路中的电压超标范围值
将测控装置读取到的电网末端光伏发电单元m输出端电压和n台电网治理装置输出端电压，分别与国标电压Ugb比较，判断是否大于国标电压上限值，当判断第x电网治理装置x输出端电压大于国标电压Ugb，即Ux＞Ugb时，确定从该台电网治理装置x起到电网末端之间的所有电网治理装置输出端的电压都高于国家电压标准，其中，Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网治理装置x为1～n台电网治理装置的一台；
由此通过最末端光伏发电单元m输出端电压Um与第x台电网治理装置x的输出端电压Ux做差值计算，得到超标电压范围值ΔUm-x：
ΔUm-x＝Um-Ux
其中Ux为第x电网治理装置的输出端电压；
(4)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配系数K
分别将步骤(2)得到的相邻两台电网治理装置的差值ΔU2-1、ΔU3-2、…、ΔUm-n除以所有差值的和ΔUz，得到每台电网治理装置的电流分配系数：
其中，K1为第一电网治理装置1的电流分配系数，K2为第二电网治理装置2的电流分配系数，Kn为第n电网治理装置n的电流分配系数；
电网治理装置电流分配系数K反映对应该台电网治理装置与相邻的下一台电网治理装置之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率大小，或光伏发电单元m与第n电网治理装置n之间区间内的光伏发电功率与负荷消纳功率的大小；
(5)计算电压超标部分的线损电流Ig
测控装置的控制器记录存储有电网每段线路阻抗；对电网中第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗rx-(x+1)、r(x+1)-(x+2)、…、rn-m求和：
R＝rx-(x+1)+r(x+1)-(x+2)+……+rn-m
将光伏发电单元m输出端电压Um与第x电网治理装置x的输出端电压Ux的差值ΔUm-x除以第x电网治理装置x到光伏发电单元m之间的每一段线路阻抗的和R，计算得到电压超标部分的线损电流Ig：
(6)计算三相电网每相线路中每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In
测控装置将每相中每台电网治理装置的分配系数K，分别与该相计算得到电压超标部分线损的电流Ig做乘积计算，得到每一台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In：
(7)控制电网治理装置输出电流
测控装置依据每台电网治理装置的电流分配值I1、I2、…、In控制每台电网治理装置增加吸收电流，每台电网治理装置增加的吸收电流和该台电网治理装置的电流分配值相等；如此实现就地对光伏发电功率吸收，减少向电网馈电，达到降低线损及电网治理的目的。
4.按照权利要求1所述的降低电网线损的方法，其特征在于：所述的电网治理装置是一种单相线路输入输出装置，具有双向变流和储能功能，并具有接受远程控制和自适应两种工作模式；在自适应控制模式时，短时的光伏发电、负荷功率增大电网电压超标，电网治理装置快速吸收或释放功率，保证电网电压达标；在远程受控模式时，接受测控保护装置控制命令，实现三相平衡、降低线损、电网达标等电网治理控制。
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