CN109510239A - 基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，有效的约束光伏电站的无功和电压波动，优化电网潮流，提升电压合格率，提高设备使用率，降低网损，实现电网系统的安全和经济运行。同时在不需要增加任何硬件装置的条件下，实现软件功能的衔接，正在做到了起到了绿色降损节能的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电网检测、管理技术，具体涉及一种基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法。
背景技术
近年来我国分布式光伏发电获得了快速的发展。光伏发电作为利用太阳能的有效途径，随着分布式光伏发电系统规模化、多点接入配电网,其对配电网的运行控制、调度管理等方面的影响也逐渐凸显,其中无功电压控制问题是较为显著的问题之一。国内很多光伏电站的电压无功控制普遍是通过光伏电站内部的AVC系统对并网点电压和无功就地模式自动调节。光伏AVC系统可以接受来自调度的离线的母线电压和总无功的限值设定以及光伏电站内的母线电压和无功的设定，通过一定策略调节光伏逆变器无功功率，无功补偿设备(电容器、电抗器、SVG/SVC等)的投入量或电站升压变压器的档位进行电站无功和电压调节，使得并网点电压在正常范围内。目前调度给出的母线电压和总无功的限值设定属于离线指标，电站AVC系统无法动态获得主网给出的实时指标，导致电站AVC系统的就地控制模式比较粗糙，电压合格率不高，大量的无功设备容量没有被有效利用起来。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，有效的约束光伏电站的无功和电压波动，优化电网潮流，提升电压合格率，提高设备使用率，降低网损，实现电网系统的安全和经济运行。同时在不需要增加任何硬件装置的条件下，实现软件功能的衔接，正在做到了起到了绿色降损节能的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，包括
配网AVC系统；
光伏电站AVC系统，光伏电站AVC系统至少有两个，且任一光伏电站AVC系统均通过上行母线、下行母线与配网AVC系统之间交互信息；
光伏电站AVC系统实时统计光伏电站内部当前可投/切无功补偿容量的统计信息并通过上行母线上传至配网AVC系统；
在配网AVC系统配网与光伏电站AVC系统在网时，AVC系统实时在线全网计算，给出光伏电站并网点关口电压和功率因数指标，下传到光伏电站AVC系统作为控制定值目标维持各光伏电站并网点关口无功就地平衡，在配网电网电压或无功越限且失去调节能力情况下，牺牲光伏电站的无功平衡参与主网调压；对光伏电站AVC下发并网点关口界面电压和功率因数目标指令，反之，以下行母线离线功率因数表为依据；
光伏电站AVC系统据下行母线的并网点关口电压和功率因数指标的控制定值目标以及光伏电站内的母线电压和无功的设定进行光伏电站内部的无功电压自动控制。
在上述方案的基础上，作为优选，光伏电站AVC系统包括并网逆变器组、SVG/SVC动态无功补偿装置、升压变压器分接头，光伏电站AVC系统,将所辖每个光伏电站所属电网可投/切电容器容量上传至配网AVC系统；光伏电站AVC系统控制所带电网的SVG/SVC动态无功补偿装置和变压器分接头，以满足配网AVC下发的并网点关口无功和电压目标指令。
在上述方案的基础上，作为优选，配网AVC系统下发的协调控制策略为并网点关口的无功指标和电压，在配电网中，无功指标优先级高于电压。
在上述方案的基础上，作为优选，配网AVC系统每5分钟下发实时无功协调指令；若超限接收不到实时指令，则以离线的功率因数表为依据；一旦通信恢复，无功指标优先级高于电压。
在上述方案的基础上，作为优选，配网AVC系统下发的实时无功协调指令包括界面无功实时上、下限在线协调、补偿器实时投切方向；补偿器实时投切方向包括以下几种：
禁减补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不退出容性无功补偿设备，且不投入感性无功补偿设备，但允许投入容性无功补偿设备或退出感性无功补偿设备；
维持补偿容量：光伏电站AVC系统尽量不投切无功补偿设备，但在关口无功功率越限或10kV母线电压越限时允许投退无功补偿设备；
禁增补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不投入容性无功补偿设备，且不退出感性无功补偿设备，但允许退出容性无功补偿设备或投入感性无功补偿设备。
在上述方案的基础上，作为优选，光伏电站AVC系统上传的信息包括
(1)遥信信号：
远方就地信号，表示现在光伏电站AVC是否采用配网AVC的协调控制策略；
可用状态，表示现在光伏电站AVC系统是否可用；
(2)遥测信号----按光伏电站并网点关口提供：
实际投入的无功补偿容量，表示目前从光伏电站并网点关口向下已投入的可投切无功补偿容量，正表示容性无功补偿，负表示感性无功补偿；
安全无功补偿容量上限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最大可投切无功补偿容量；
安全无功补偿容量下限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最小可投切无功补偿容量；
总无功补偿容量上限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切容性无功补偿总容量；
总无功补偿容量下限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切感性无功补偿总容量，有感性无功补偿时取负值，否则取0。
本发明的有益效果是：有效的约束光伏电站的无功和电压波动，优化电网潮流，提升电压合格率，提高设备使用率，降低网损，实现电网系统的安全和经济运行。同时在不需要增加任何硬件装置的条件下，实现软件功能的衔接，正在做到了起到了绿色降损节能的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
在下述的实施例中，除有详细说明的外，所涉及的装置、模块、终端等均为现有技术中对应产品的应用。基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，包括
配网AVC系统；
光伏电站AVC系统，光伏电站AVC系统至少有两个，且任一光伏电站AVC系统均通过上行母线、下行母线与配网AVC系统之间交互信息；
光伏电站AVC系统实时统计光伏电站内部当前可投/切无功补偿容量的统计信息并通过上行母线上传至配网AVC系统；
在配网AVC系统配网与光伏电站AVC系统在网时，AVC系统实时在线全网计算，给出光伏电站并网点关口电压和功率因数指标，下传到光伏电站AVC系统作为控制定值目标维持各光伏电站并网点关口无功就地平衡，在配网电网电压或无功越限且失去调节能力情况下，牺牲光伏电站的无功平衡参与主网调压；对光伏电站AVC下发并网点关口界面电压和功率因数目标指令，反之，以下行母线离线功率因数表为依据；
光伏电站AVC系统据下行母线的并网点关口电压和功率因数指标的控制定值目标以及光伏电站内的母线电压和无功的设定进行光伏电站内部的无功电压自动控制。
光伏电站AVC系统包括并网逆变器组、SVG/SVC动态无功补偿装置、升压变压器分接头，光伏电站AVC系统,将所辖每个光伏电站所属电网可投/切电容器容量上传至配网AVC系统；光伏电站AVC系统控制所带电网的SVG/SVC动态无功补偿装置和变压器分接头，以满足配网AVC下发的并网点关口无功和电压目标指令。
配网AVC系统下发的协调控制策略为并网点关口的无功指标和电压，在配电网中，无功指标优先级高于电压。
配网AVC系统每5分钟下发实时无功协调指令；若超限接收不到实时指令，则以离线的功率因数表为依据；一旦通信恢复，无功指标优先级高于电压。
配网AVC系统下发的实时无功协调指令包括界面无功实时上、下限在线协调、补偿器实时投切方向；补偿器实时投切方向包括以下几种：
禁减补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不退出容性无功补偿设备，且不投入感性无功补偿设备，但允许投入容性无功补偿设备或退出感性无功补偿设备；
维持补偿容量：光伏电站AVC系统尽量不投切无功补偿设备，但在关口无功功率越限或10kV母线电压越限时允许投退无功补偿设备；
禁增补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不投入容性无功补偿设备，且不退出感性无功补偿设备，但允许退出容性无功补偿设备或投入感性无功补偿设备。
光伏电站AVC系统上传的信息包括
(1)遥信信号：
远方就地信号，表示现在光伏电站AVC是否采用配网AVC的协调控制策略；
可用状态，表示现在光伏电站AVC系统是否可用；
(2)遥测信号----按光伏电站并网点关口提供：
实际投入的无功补偿容量，表示目前从光伏电站并网点关口向下已投入的可投切无功补偿容量，正表示容性无功补偿，负表示感性无功补偿；
安全无功补偿容量上限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最大可投切无功补偿容量；
安全无功补偿容量下限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最小可投切无功补偿容量；
总无功补偿容量上限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切容性无功补偿总容量；
总无功补偿容量下限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切感性无功补偿总容量，有感性无功补偿时取负值，否则取0。
更具体的说，在本发明中包含以下内容：
协调控制系统框架，参见图1，
包含一个配网AVC系统及至少两个光伏电站AVC系统，在本发明的实施例中，光伏电站AVC系统具体的有两个。
光伏电站AVC系统，选择光伏电站并网点高压侧关口电压和功率因数作为协调变量，光伏电站AVC系统实时统计光伏电站内部当前可投/切无功补偿容量等统计信息上传至配网AVC系统，配网AVC系统通过实时在线全网计算，给出光伏电站关口电压和功率因数指标，下传到光伏电站AVC系统作为控制定值目标。光伏电站AVC系统根据下行母线电压和功率因数的定值目标以及光伏电站内的母线电压和无功的设定进行光伏电站内部的无功电压自动控制。有效的约束光伏电站的无功和电压波动，优化电网潮流，提升电压合格率，提高设备使用率，降低网损，实现电网系统的安全和经济运行。同时在不需要增加任何硬件装置的条件下，实现软件功能的衔接，正在做到了起到了绿色降损节能的效果。实现以网损最小为无功优化的目标。
基于本发明的在线协调控制方法在保证系统安全的情况下，以网损最小为无功优化的目标。以主网中枢母线电压、光伏电站并网点电压、主网关口无功、升压站关口无功越限为罚函数，目标函数如下：
其中，ΔPLoss为系统有功网损；为中枢母线电压越限的罚函数；n1为系统内中枢母线个数；为升压站高压侧母线电压越限的罚函数；n2为系统升压站高压侧母线个数；为光伏电站并网点电压越限的罚函数；n3光伏电站并网点母线个数；为主网关口无功越限的罚函数；n4为主网关口个数；为升压站关口无功越限的罚函数；n5为升压站关口个数。
对于无功优化，须求得配电网中节点无功变化对系统有功网损的灵敏度系数，选灵敏度较高的节点作为无功补偿的候选投切点，从而尽可能从降低线损的角度来控制设备动作。
系统的总有功网损为:
由式(3-1)和潮流方程得节点无功变化对系统网损的灵敏度为
式(3-2)中
Qi－节点注入无功
V－节点电压幅值
δ－相角
在无功电压控制中，投切电容器电抗器等无功设备将引起电网中各节点电压的变化，为了控制的正确性，须知道节点无功变化对电网中节点电压的灵敏度。
SQV＝-[B”]-1
B”矩阵为P-Q分解法修正方程式中的B”矩阵。
在本发明的实施例中，电压校正与全网无功优化是分开的，采用基于灵敏度分析的模糊专家系统来进行电压校正和无功优化。
本发明采用的知识表示方式是产生式规则，即把主变压器分接开关档位调节、电容器电抗器投切以及光伏电厂发电机的无功出力，以及运行人员的经验用规则表示出来，形成调度专家系统知识库，进而根据电网自动化系统提供的实时信息对知识库进行推理，获得电压无功优化控制的结论。
产生式规则用于表示具有因果关系的知识，其基本形式如下：
IF P THEN Q
其中：P代表一组前提或状态，Q代表若干结论或动作。其含义是如果前提P得以满足，即为“真”，则可得出结论Q或Q所规定的动作。
控制策略
光伏电站AVC系统：将所辖每个光伏电站所属电网可投/切电容器容量上传至配网AVC；光伏电站AVC控制所带电网的无功补偿设备和变压器分接头，满足配网AVC下发的并网点关口无功和电压目标指令。
配网AVC系统：实时优化计算光伏电站与配网的交换无功，在正常情况下尽量维持各光伏电站并网点关口无功就地平衡，在配网电网电压或无功越限且失去调节能力情况下，牺牲光伏电站的无功平衡参与主网调压；对光伏电站AVC下发并网点关口界面电压和功率因数目标指令。
配网AVC系统与光伏电站AVC系统的协调策略
对于光伏电站这种不间断发电的厂站，在发电期间自动切到联调状态，不发电期间自动切到就地控制运行模式。
配网AVC系统下传信息
配网下发的协调控制策略为并网点关口的无功指标和电压，配电网以无功指标优先，首先满足无功，兼顾电压。
每5分钟下发实时无功协调指令；
如果收不到实时指令，则以离线的功率因数表为依据；一旦通信恢复，仍采用预定的优先级。
配网AVC下发指令的具体内容为：
实时无功协调指令
界面无功实时上、下限,采用界面无功上、下限进行在线协调。
补偿器实时投切方向
禁减补偿容量：标志Increase，要求光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不退出容性无功补偿设备，且不投入感性无功补偿设备，但允许投入容性无功补偿设备或退出感性无功补偿设备。
维持补偿容量：标志Keep,要求光伏电站AVC系统尽量不投切无功补偿设备，但在关口无功功率越限或10kV母线电压越限时允许投退无功补偿设备。
禁增补偿容量：标志Decrease，要求光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不投入容性无功补偿设备，且不退出感性无功补偿设备，但允许退出容性无功补偿设备或投入感性无功补偿设备。
当光伏电站AVC系统与配网AVC系统通信中断超过15分钟时，应自动退出与配网AVC系统的在线协调，当通信恢复时则自动恢复与配网的在线协调。
光伏电站AVC系统上传信息
(1)遥信信号：
远方就地信号。表示现在光伏电站AVC是否采用配网AVC的协调控制策略；
可用状态。表示现在光伏电站AVC系统是否可用；
(2)遥测信号(按光伏电站并网点关口提供)：
实际投入的无功补偿容量。表示目前从光伏电站并网点关口向下已投入的可投切无功补偿容量(正表示容性无功补偿，负表示感性无功补偿)。
安全无功补偿容量上限。表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最大可投切无功补偿容量。
安全无功补偿容量下限。表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最小可投切无功补偿容量。
总无功补偿容量上限。表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切容性无功补偿总容量。
总无功补偿容量下限。表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切感性无功补偿总容量(有感性无功补偿时取负值，否则取0)。
配网AVC系统和光伏电站AVC系统的通讯方式
配网AVC系统和光伏电站AVC系统在满足二次防护要求的基础上，通过调度数据网连接实现通信，通过标准化接口建设实现数据传输的无缝连接。
对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，包括
配网AVC系统；
光伏电站AVC系统，光伏电站AVC系统至少有两个，且任一光伏电站AVC系统均通过上行母线、下行母线与配网AVC系统之间交互信息；
光伏电站AVC系统实时统计光伏电站内部当前可投/切无功补偿容量的统计信息并通过上行母线上传至配网AVC系统；
在配网AVC系统配网与光伏电站AVC系统在网时，AVC系统实时在线全网计算，给出光伏电站并网点关口电压和功率因数指标，下传到光伏电站AVC系统作为控制定值目标维持各光伏电站并网点关口无功就地平衡，在配网电网电压或无功越限且失去调节能力情况下，牺牲光伏电站的无功平衡参与主网调压；对光伏电站AVC下发并网点关口界面电压和功率因数目标指令，反之，以下行母线离线功率因数表为依据；
光伏电站AVC系统据下行母线的并网点关口电压和功率因数指标的控制定值目标以及光伏电站内的母线电压和无功的设定进行光伏电站内部的无功电压自动控制。
2.如权利要求1所述的基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，光伏电站AVC系统包括并网逆变器组、SVG/SVC动态无功补偿装置、升压变压器分接头，光伏电站AVC系统,将所辖每个光伏电站所属电网可投/切电容器容量上传至配网AVC系统；光伏电站AVC系统控制所带电网的SVG/SVC动态无功补偿装置和变压器分接头，以满足配网AVC下发的并网点关口无功和电压目标指令。
3.如权利要求1所述的基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，配网AVC系统下发的协调控制策略为并网点关口的无功指标和电压，在配电网中，无功指标优先级高于电压。
4.如权利要求3所述的基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，配网AVC系统每5分钟下发实时无功协调指令；若超限接收不到实时指令，则以离线的功率因数表为依据；一旦通信恢复，无功指标优先级高于电压。
5.如权利要求3或4所述的基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，配网AVC系统下发的实时无功协调指令包括界面无功实时上、下限在线协调、补偿器实时投切方向；补偿器实时投切方向包括以下几种：
禁减补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不退出容性无功补偿设备，且不投入感性无功补偿设备，但允许投入容性无功补偿设备或退出感性无功补偿设备；
维持补偿容量：光伏电站AVC系统尽量不投切无功补偿设备，但在关口无功功率越限或10kV母线电压越限时允许投退无功补偿设备；
禁增补偿容量：光伏电站AVC系统对指定光伏电站及其供电区域不投入容性无功补偿设备，且不退出感性无功补偿设备，但允许退出容性无功补偿设备或投入感性无功补偿设备。
6.如权利要求1所述的基于自动电压控制的配网与分布式光伏电站控制方法，其特征在于，光伏电站AVC系统上传的信息包括
(1)遥信信号：
远方就地信号，表示现在光伏电站AVC是否采用配网AVC的协调控制策略；
可用状态，表示现在光伏电站AVC系统是否可用；
(2)遥测信号----按光伏电站并网点关口提供：
实际投入的无功补偿容量，表示目前从光伏电站并网点关口向下已投入的可投切无功补偿容量，正表示容性无功补偿，负表示感性无功补偿；
安全无功补偿容量上限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最大可投切无功补偿容量；
安全无功补偿容量下限，表示在保证并网点母线电压合格的前提下，目前从光伏电站并网点关口向下可投入的最小可投切无功补偿容量；
总无功补偿容量上限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切容性无功补偿总容量；
总无功补偿容量下限，表示从光伏电站并网点关口向下配置的可投切感性无功补偿总容量，有感性无功补偿时取负值，否则取0。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110212544A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-06 | 四川省电力工业调整试验所 | 一种光伏电站接入弱电网电压频繁波动的实时补偿方法 |
| CN110601219A (zh) * | 2019-11-04 | 2019-12-20 | 中能建江苏能源科技有限公司 | 一种基于考核和预测的分布式发电系统无功补偿方法 |
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