CN113346506A - 一种大型光伏电站快速无功控制方法 - Google Patents

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王健
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谢栋
罗刚
祁炜雯
赵洲
沈勇
赵峰
章立宗
钱一宏
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Shaoxing Jianyuan Electric Power Group Co ltd
NR Engineering Co Ltd
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Shaoxing Jianyuan Electric Power Group Co ltd
NR Engineering Co Ltd
Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种大型光伏电站快速无功控制方法，(1)接收调度系统的控制指令，包括恒电压控制指令和恒无功控制指令；(2)采集并网点电压电流信息、光伏逆变器运行信息；计算并网点电压幅值、无功功率、每个光伏逆变器最大无功功率；(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值；(4)采用等裕度分配方法计算光伏逆变器无功目标值；(5)通过GOOSE通讯下发目标值至光伏逆变器。本发明可以减少甚至完全取消SVG的配置，不仅节约光伏电站建设成本和设备占地，而且大大提高了可供快速调节的无功量，极大地有利于大型光伏电站并网点的电压稳定性。

Description

一种大型光伏电站快速无功控制方法
技术领域
本发明涉及光伏电站技术领域，特别是涉及一种大型光伏电站快速无功控制方法。
背景技术
大型光伏电站由于占地面积广，通常选址在偏远地区，这些地区负荷小，电站通过升压变压器以高压进行并网，而光伏电站随机波动的有功出力在穿越近区较薄弱的电网时容易造成并网点电压波动甚至越限，影响电网运行的安全性和稳定性。
GB 19964-2012规定110kV(66kV)及以上电压等级接入电网的光伏电站应配置无功电压控制系统。光伏电站目前最常用的电压无功调节设备包括静止无功发生器(SVG)和光伏逆变器，SVG具有优越的动态双向无功补偿能力且调节速度快，但其成本昂贵且占地面积大，为了节约投资和节省用地，一般按照光伏装机容量的20％左右配置，实际可调容量和调压能力具有一定的局限性。光伏逆变器采用与SVG设备等同的电力电子器件及控制，单个逆变器具有与SVG设备相当的无功调节速度，然而大型光伏电站逆变器数量众多且分散，目前光伏电站自动电压控制系统(AVC)调节逆变器速度慢、可靠性差，难以满足光伏电站电压剧烈波动实时控制。
针对目前常规光伏电站AVC系统调节逆变器无功存在的不足，本发明提出了一种大型光伏电站快速无功控制方法，可在一定程度上减少甚至取消SVG的配置，节约光伏电站的建设成本和设备占地。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种大型光伏电站快速无功控制方法，节约光伏电站的建设成本和设备占地。
为了实现上述目的，本发明是通过以下的技术方案实现的：一种大型光伏电站快速无功控制方法，包含以下步骤：
(1)接收调度系统的控制指令，包括恒电压控制指令和恒无功控制指令；
(2)采集并网点电压电流信息、每个光伏逆变器的运行信息；计算并网点电压幅值、无功功率、每个光伏逆变器的最大无功功率；
(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值；
(4)采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器的无功目标值；
(5)通过GOOSE通讯下发目标值至每个光伏逆变器。
进一步的，步骤(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值是指：若调度系统的控制指令是恒电压控制指令，则按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值；若调度系统的控制指令是恒无功指令，则按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值。
进一步的，按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000021
式中：Qtgt为t时刻总无功目标值；t为调压启动后开始计时时间；Δt为逆变器响应时间；Q0、U0分别为定电压控制启动时刻的总无功初始值、并网点电压测量值；Uref为并网点电压目标值；K0为比例系数；Ut为并网点t时刻电压测量值；T1为超前时间常数；T2为滞后时间常数；Kp为比例系数；Ki为积分系数。
进一步的，上述的K0可根据线路正常运行方式下电抗值设置；T1、T2、Kp、Ki需根据控制系统实际响应速度及无功电压相关性设置。
进一步的，按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000022
式中：Qtgt为总无功目标值；Q0′为定无功控制启动时刻光伏逆变器群总无功初始值；Qref为无功功率控制指令值；Qt为并网点t时刻无功功率计算值；Kp′为比例系数；Ki′为积分系数。
进一步的，步骤(4)采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000031
Figure BDA0002386263050000032
式中：Qtgti为第i个光伏逆变器无功功率命令值；Qtgt为总无功目标值；
Figure BDA0002386263050000034
为第i个光伏逆变器当前最大无功容量；N为光伏逆变器总台数；Soni为第i个光伏逆变器运行状态，
Figure BDA0002386263050000033
为第i个光伏逆变器额定视在功率，Pi为第i个光伏逆变器当前输出功率。
本发明的有益效果是：针对目前大型光伏电站AVC系统调节逆变器无功速度慢、可靠性差，难以满足光伏电站电压剧烈波动需要实时控制的技术现状，本发明提出了一种基于GOOSE通信的快速无功控制方法，提出了分时快速控制方法及等裕度无功分配策略。本发明可以减少甚至完全取消SVG的配置，不仅节约光伏电站建设成本和设备占地，而且大大提高了可供快速调节的无功量，极大地有利于大型光伏电站并网点的电压稳定性。
附图说明
图1为一种大型光伏电站快速无功控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种大型光伏电站快速无功控制方法，包含以下步骤：
(1)接收调度系统的控制指令，包括恒电压控制指令和恒无功控制指令；
(2)采集并网点电压电流信息、每个光伏逆变器的运行信息；计算并网点电压幅值、无功功率、每个光伏逆变器的最大无功功率；
(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值；
(4)采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器的无功目标值；
(5)通过GOOSE通讯下发目标值至每个光伏逆变器。
具体的，步骤(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值是指：若调度系统的控制指令是恒电压控制指令，则按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值；若调度系统的控制指令是恒无功指令，则按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值。
具体的，按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000041
式中：Qtgt为t时刻总无功目标值；t为调压启动后开始计时时间；Δt为逆变器响应时间；Q0、U0分别为定电压控制启动时刻的总无功初始值、并网点电压测量值；Uref为并网点电压目标值；K0为比例系数，可根据线路正常运行方式下电抗值设置；Ut为并网点t时刻电压测量值；T1为超前时间常数；T2为滞后时间常数；Kp为比例系数；Ki为积分系数；T1、T2、Kp、Ki需根据控制系统实际响应速度及无功电压相关性设置。
具体的，按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000042
式中：Qtgt为总无功目标值；Q0′为定无功控制启动时刻光伏逆变器群总无功初始值；Qref为无功功率控制指令值；Qt为并网点t时刻无功功率计算值；Kp′为比例系数；Ki′为积分系数。
具体的，步骤(4)采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器无功目标值的具体方法是：
Figure BDA0002386263050000051
Figure BDA0002386263050000052
式中：Qtgti为第i个光伏逆变器无功功率命令值；Qtgt为总无功目标值；
Figure BDA0002386263050000053
为第i个光伏逆变器当前最大无功容量；N为光伏逆变器总台数；Soni为第i个光伏逆变器运行状态，
Figure BDA0002386263050000054
为第i个光伏逆变器额定视在功率，Pi为第i个光伏逆变器当前输出功率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)接收调度系统的控制指令，所述控制指令包括恒电压控制指令和恒无功控制指令；
(2)采集并网点电压电流信息、每个光伏逆变器的运行信息；计算并网点电压幅值、无功功率、每个光伏逆变器的最大无功功率；
(3)根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值；
(4)采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器的无功目标值；
(5)通过GOOSE通讯下发目标值至每个光伏逆变器。
2.根据权利要求1所述的一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，步骤(3)所述的根据控制指令计算光伏逆变器群总无功目标值是指：若调度系统的控制指令是恒电压控制指令，则按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值；若调度系统的控制指令是恒无功指令，则按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值。
3.根据权利要求2所述的一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，所述的按恒电压控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure FDA0002386263040000011
式中：Qtgt为t时刻总无功目标值；t为调压启动后开始计时时间；Δt为逆变器响应时间；Q0、U0分别为定电压控制启动时刻的总无功初始值、并网点电压测量值；Uref为并网点电压目标值；K0为比例系数；Ut为并网点t时刻电压测量值；T1为超前时间常数；T2为滞后时间常数；Kp为比例系数；Ki为积分系数。
4.根据权利要求3所述的一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，所述的K0根据线路正常运行方式下电抗值设置；T1、T2、Kp、Ki根据控制系统实际响应速度及无功电压相关性设置。
5.根据权利要求2所述的一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，所述的按恒无功控制方法计算光伏逆变器群总无功目标值的具体方法是：
Figure FDA0002386263040000021
式中：Qtgt为总无功目标值；Q0′为定无功控制启动时刻光伏逆变器群总无功初始值；Qref为无功功率控制指令值；Qt为并网点t时刻无功功率计算值；Kp′为比例系数；Ki′为积分系数。
6.根据权利要求1所述的一种大型光伏电站快速无功控制方法，其特征在于，步骤(4)所述的采用等裕度分配方法计算每个光伏逆变器无功目标值的具体方法是：
Figure FDA0002386263040000022
Figure FDA0002386263040000023
式中：Qtgti为第i个光伏逆变器无功功率命令值；Qtgt为总无功目标值；
Figure FDA0002386263040000024
为第i个光伏逆变器当前最大无功容量；N为光伏逆变器总台数；Soni为第i个光伏逆变器运行状态，
Figure FDA0002386263040000025
为第i个光伏逆变器额定视在功率，Pi为第i个光伏逆变器当前输出功率。
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