CN112084626A - 基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，包括给定并网点及接入点的电网电压等级及电压中点值，获取公共连接点电压并根据电压等级给出各个并网点及接入点电压限值；得到光伏的最大有功出力P；初始化接入点补偿器容量；随机选取对应电压等级线路型号；初始化线路长度；分别计算并网点和接入点电压，如任一节点电压不满足节点电压限值，则返回步骤S4，并增大接入点补偿器容量；求取最佳接入点位置；获取最佳容量。本发明的优点是：综合考虑公共连接点初始电压和线路型号、长度及光伏最大出力，可以计算出各个节点的电压，通过增加电抗容量及线路长度的方法可以精确计算出最佳无功补偿容量并确定最佳接入点位置。

Description

基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统无功电压规划配置领域，尤其涉及基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法。
背景技术
实际工程应用中，由于光伏发电功率波动大而易造成的线路末端电压升高的问题，尽管分布式光伏的逆变器本身具备快速、连续的无功调节能力，但光伏的逆变器的调节不仅受到功率因数限值要求，而且光伏如果过多调控无功，势必会影响出光伏有功出力能力和逆变器的使用寿命，因此解决过电压通常需要配置合适容量的无功补偿装置，才能真正解决过电压的问题，同时通过无功就地补偿优化网损，使配电系统达到最优潮流分布。此外增配的可控无功补偿装置也可纳入配电网区域化无功电压控制系统，进一步增强电网的无功电压调控能力，提高配电网电网运行的安全性及经济性。
由于无功补偿器的价格及大小与其容量呈明显的正相关关系，从经济性来说，希望无功补偿器的容量尽量少，但是从调节需求上来看，为了满足调压的需求，应能满足光伏发电有功最大出力下的电压升高后各节点电压仍满足不越限的要求，集中式/分布式电抗器的容量的大小需要通过优化算法找到最优解。
发明内容
本发明主要解决分布式光伏接入点求解及补偿器最佳容量求解问题，提供了一种综合考虑线路长度，线路型号及光伏最大出力，通过依次增加电抗容量精确计算出最佳无功补偿容量和光伏接入点位置的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，包括以下步骤：
S1：给定并网点及接入点的电网电压等级及电压中点值，获取公共连接点电压并根据电压等级给出各个并网点及接入点电压限值Vmin、Vmax；
S2：给定光伏站的典型配置，得到光伏的最大有功出力P；
S3：初始化接入点补偿器容量为XQ；
S4：随机选取公共连接点到接入点及接入点到并网点的对应电压等级线路型号；
S5：初始化公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度；
S6：分别计算并网点和接入点电压，如任一节点电压不满足节点电压限值，则返回步骤S4，并增大接入点补偿器容量；
S7：求取最佳接入点位置；
S8：获取最佳容量XQb。
作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S7中求取最佳接入点位置，包括以下步骤：
S71：建立目标函数
Figure BDA0002621514210000031
其中，PLoss为电网中线路损耗，N为电网节点数，Ii,R为流经i节点的电流，Ri,L为电网中i节点的等效电阻，Ii,R根据节点电压和有功值求得；
S72：获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；
S73：多次改变公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度，重新计算获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；
S74：取多个补偿器总容量中的最小值对应的公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度为接入点的最佳位置。
作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S8中获取最佳容量包括以下步骤：
S81：对步骤S74中补偿器总容量中的最小值进行取整，得到XQb1和XQb2；
S82：将XQb1代入步骤S3，重新进行计算，若到步骤S6检测所有节点满足电压限值要求，则最佳容量取XQb1；否则最佳容量取XQb2。
作为上述方案的一种优选方案，节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure BDA0002621514210000032
其中，Q为无功出力，XQ为补偿器容量，R为线路电阻。该公式适用于集中式电抗器，在已知公共连接点电压后，可以获得接入点和并网点电压。
作为上述方案的一种优选方案，节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure BDA0002621514210000041
其中，Q为无功出力，XFi表示电抗器的感抗值，R为线路电阻。该公式适用于分布式电抗器，XFi表示各个电抗器的感抗值。
作为上述方案的一种优选方案，所述接入点补偿器容量初始值为0.5Mvar，步骤S6中接入点补偿器容量增大量为0.5Mvar。逐步增大补偿器容量以便精确获取最佳无功补偿容量。
作为上述方案的一种优选方案，所述公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度的变化范围为0.5km～20km。通过改变相连长度以便获取最佳接入点位置。
本发明的优点是：无需考虑场景中有多少个节点，综合考虑公共连接点初始电压和线路型号、长度及光伏最大出力，可以依次计算出各个节点的电压，通过依次增加电抗容量及线路长度的方法可以精确计算出最佳无功补偿容量并确定最佳接入点位置。
附图说明
图1为实施例1中基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法的一种流程示意图。
图2为实施例1中光伏接入配电网系统的一种结构示意图。
图3为实施例1中光伏接入配电网系统的一种等值电路图。
图4为实施例1中安装集中式补偿装置的光伏接入配电网系统结构示意图。
图5为实施例2中安装分布式补偿装置的光伏接入配电网系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
本实施例基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：给定并网点及接入点的电网电压等级及电压中点值，获取公共连接点电压并根据电压等级给出各个并网点及接入点电压限值Vmin、Vmax；
S2：给定光伏站的典型配置，得到光伏的最大有功出力P；
S3：初始化接入点补偿器容量为XQ，XQ初始值为0.5Mvar；
S4：随机选取公共连接点到接入点及接入点到并网点的对应电压等级线路型号；线路型号及阻抗对照表如下表所示
Figure BDA0002621514210000051
Figure BDA0002621514210000061
S5：初始化公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度；公共连接点到接入点线路初始长度为0.5km，接入点到并网点线路初始长度为0.5km；
S6：分别计算并网点和接入点电压，如图2所示，以对于典型光伏接入配电网系统为例，节点0为公共接入点，节点1为接入点，节点2和节点3为并网点，该光伏接入配电网系统的等值电路如图3所示，可得
Figure BDA0002621514210000062
根据配电网的阻抗特性，忽略其虚部，得到节点间的电压关系如下
Figure BDA0002621514210000063
本实施例中采用集中式补偿装置对光伏接入配电网系统进行补偿，集中式补偿装置安装位置如图4所示，结合上述两式，节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure BDA0002621514210000071
其中，Q为无功出力，XQ为补偿器容量，R为线路电阻；
在已知公共接入点电压、光伏站最大有功出力、补偿器容量、线路类型及长度后，可以得到各个节点的电压；
若任一节点电压不满足节点电压限值，则返回步骤S4，并增大接入点补偿器容量，接入点补偿器容量每次增大量为0.5Mvar；
S7：求取最佳接入点位置；包括以下步骤：
S71：建立目标函数
Figure BDA0002621514210000072
其中，PLoss为电网中线路损耗，N为电网节点数，Ii,R为流经i节点的电流，Ri,L为电网中i节点的等效电阻，Ii,R根据节点电压和有功值求得；
S72：获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；
S73：多次改变公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度，重新计算获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；设公共连接点到接入点线路长度为l1，接入点到并网点线路长度为l2，在改变l1和l2时，先使l2从初始值0.5km逐步增大至20km，在l2完成一轮遍历后，使l1增大，然后再次遍历l2，l1的变化范围为0.5km至20km；
S74：取多个补偿器总容量中的最小值对应的公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度为接入点的最佳位置。
S8：获取最佳容量，包括以下步骤：
S81：对步骤S74中补偿器总容量中的最小值进行取整，得到XQb1和XQb2；
S82：将XQb1代入步骤S3，重新进行计算，若到步骤S6检测所有节点满足电压限值要求，则最佳容量取XQb1；否则最佳容量取XQb2。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于采用分布式补偿装置对光伏接入配电网系统进行补偿，分布式补偿装置安装位置如图5所示，当节点2和节点3对称时相同时，显然有XF2＝XF3，节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure BDA0002621514210000081
其中，Q为无功出力，XFi表示电抗器的感抗值，i为2或3，R为线路电阻。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：包括以下步骤：
S1：给定并网点及接入点的电网电压等级及电压中点值，获取公共连接点电压并根据电压等级给出各个并网点及接入点电压限值Vmin、Vmax；
S2：给定光伏站的典型配置，得到光伏的最大有功出力P；
S3：初始化接入点补偿器容量为XQ；
S4：随机选取公共连接点到接入点及接入点到并网点的对应电压等级线路型号；
S5：初始化公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度；
S6：分别计算并网点和接入点电压，如任一节点电压不满足节点电压限值，则返回步骤S4，并增大接入点补偿器容量；
S7：求取最佳接入点位置；
S8：获取最佳容量。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：所述步骤S7中求取最佳接入点位置，包括以下步骤：
S71：建立目标函数
Figure FDA0002621514200000011
其中，PLoss为电网中线路损耗，N为电网节点数，Ii,R为流经i节点的电流，Ri,L为电网中i节点的等效电阻，Ii,R根据节点电压和有功值求得；
S72：获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；
S73：多次改变公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度，重新计算获取电网总线路损耗最低时的补偿器总容量并记录；
S74：取多个补偿器总容量中的最小值对应的公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度为接入点的最佳位置。
3.根据权利要求2所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：所述步骤S8中获取最佳容量包括以下步骤：
S81：对步骤S74中补偿器总容量中的最小值进行取整，得到XQb1和XQb2；
S82：将XQb1代入步骤S3，重新进行计算，若到步骤S6检测所有节点满足电压限值要求，则最佳容量取XQb1；否则最佳容量取XQb2。
4.根据权利要求1或2所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure FDA0002621514200000021
其中，Q为无功出力，XQ为补偿器容量，R为线路电阻。
5.根据权利要求1或2所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：节点间电压计算公式为：
U2＝U1-ΔU1
Figure FDA0002621514200000031
其中，Q为无功出力，XFi表示电抗器的感抗值，R为线路电阻。
6.根据权利要求1所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：所述接入点补偿器容量初始值为0.5Mvar，步骤S6中接入点补偿器容量增大量为0.5Mvar。
7.根据权利要求2所述的基于分布式光伏接入的配电网无功补偿配置容量计算方法，其特征是：所述公共连接点到接入点线路长度及接入点到并网点线路长度的变化范围为0.5km～20km。
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