CN113964886B - 基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统，属于分布式光伏并网下的配电网电压调节领域，对光伏发电接入节点电压监控，当监测到电压越界时，通过逆变器调节无功功率出力值去调整接入点电压幅值，当无功功率调整到极限仍然不能满足要求的情况下，再对分布式发电的有功功率进行调节进而调整接入点电压幅值，能够很好解决电压越限问题，提升分布式光伏接入下电压稳定性；并且本发明基于排序方法选择节点进行功率调节，减少了配电网调节对象，使并网点电压能够快速恢复到允许范围。

Description

基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统
技术领域
本发明涉及分布式光伏并网下的配电网电压调节领域，特别是涉及一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统。
背景技术
太阳能光伏发电是电网的重要能量来源。光伏发电具有波动性和不确定性的特点，尤其对于分布式光伏接入的配电网，它改变了传统辐射式配电网的拓扑形式，造成了电网电压水平不稳定、谐波特性复杂等问题，严重影响了用户的供电质量和配电网的安全稳定运行。因此，解决大量分布式光伏接入下配电网电压稳定性问题，对构建新型电力系统具有重要意义。
已有相关文献大多阐述了单个光伏发电对配电网的应响及电压调整措施，并未考虑到大规模光伏接入下配电网的稳定策略。有的文献从光伏发电储能角度出发，通过控制储能的充放电来实现对电压的控制目标，但这一方法基于储能装置，会大大增加投资成本，使方案的经济性较低。少量文献从分布式发电的容量、位置等因素对电压的影响，提出利用有载调压变压器分接头稳定光伏发电引起的电压波动，但实际电网中某些变压器并没有调压能力或只能进行无载调压。基于光伏并网逆变器的并网电压控制方面，目前研究主要集中在利用并网逆变器剩余容量为系统提供一定的无功，用于调节电压，其具备快速无功补偿能力，减少系统无功补偿设备的投资，但针对这一方式的研究中并没有考虑到无功补偿不足时的应对措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统，使并网点电压快速恢复到允许范围，提高分布式光伏并网下配电网的电压稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，所述方法包括：
获取配电网各光伏发电接入点的节点电压；
按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列；
根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量；
判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令；
若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令。
可选的，所述按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列，具体包括：
若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
可选的，所述根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量，具体包括：
根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
若所述第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
可选的，所述将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令，具体包括：
若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率；
若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率。
可选的，若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令，之后还包括：
根据所述第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、P′DG,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，所述系统包括：
节点电压获取模块，用于获取配电网各光伏发电接入点的节点电压；
接入点序列获得模块，用于按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列；
无功功率增量计算模块，用于根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量；
第一判断结果获得模块，用于判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果；
无功功率控制模块，用于若所述第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令；
有功功率控制模块，用于若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令。
可选的，所述接入点序列获得模块，具体包括：
降序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
升序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
可选的，所述无功功率增量计算模块，具体包括：
初始无功功率增量确定子模块，用于根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
调整后的无功功率确定子模块，用于根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
调整后的节点电压获得子模块，用于根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
调整后的电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
第二判断结果获得子模块，用于判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
循环子模块，用于若所述第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
输出子模块，用于若所述第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
可选的，所述无功功率控制模块，具体包括：
第一控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率；
第二控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率。
可选的，所述系统还包括：
调整后的有功功率确定模块，用于根据所述第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、P′DG,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
最大有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
最小有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统，对光伏发电接入节点电压监控，当监测到电压越界时，通过逆变器调节无功功率出力值去调整接入点电压幅值，当无功功率调整到极限仍然不能满足要求的情况下，再对分布式发电的有功功率进行调节进而调整接入点电压幅值，能够很好解决电压越限问题，提升分布式光伏接入下电压稳定性；并且本发明基于排序方法选择节点进行功率调节，减少了配电网调节对象，使并网点电压能够快速恢复到允许范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法的流程图；
图2为本发明提供的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法的原理图；
图3为本发明提供的分布式光伏发电接入下配电网潮流分布拓扑图；
图4为本发明提供的分布式光伏并网逆变器电压控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法及系统，使并网点电压快速恢复到允许范围，提高分布式光伏并网下配电网的电压稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，如图1所示，方法包括：
步骤101，获取配电网各光伏发电接入点的节点电压。
步骤102，按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列。
具体包括：
若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
步骤103，根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量。
具体包括：
根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
若第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
若第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
步骤104，判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果。
步骤105，若第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令。
其中，将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令，具体包括：
若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制序号最小的待选接入点的无功功率；
若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制序号最小的待选接入点的无功功率。
步骤106，若第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算第一个接入点的有功功率增量，并将第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令。
步骤106之后还包括：
根据第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、P′DG,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
本发明的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法的原理为：
含光伏发电的配电网电压波动主要是由于光伏出力的不确定性和用户侧负荷不断变化导致。为了应对光伏发电引起的配电网电压不稳定问题，目前主流解决方式是通过控制并网逆变器的无功出力。并网逆变器的有功功率通常采用最大功率点追踪(MaximumPower Point Tracking，MPPT)控制。对于无功功率，常采用脉宽调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制，方法主要有恒功率因数、恒电压、有功功率与无功功率解耦三类。实践发现对并网逆变器控制为解决电压波动显示了很好的效果。
由于电压幅值对无功功率变化较为敏感，而且为了充分利用新能源出力以及保证电网经济运行，对逆变器的控制应该在充分保证有功功率出力前提下，通过调节无功功率来保证电压稳定。当无功功率调整到极限仍然不能满足要求的情况下，再对分布式发电的有功功率进行调节。
因此，本发明通过对并网光伏逆变器动态监控，采用智能功率控制单元(EnergyManagement Unit，EMU)监测光伏发电功率变化和本地负荷等因素的变化，当检测到并网点电压越限，通过内部算法计算无功功率或有功功率调整值，并对PWM控制下达相关指令，使并网点电压恢复到允许范围，实现快速闭环控制目标，保证配电网安全稳定运行。
根据下述公式确定配电网各节点电压情况：
图3为多个分布式光伏接入下配电网部分线路负荷拓扑图，线路上供有N个负荷，第i个用户视在功率为Pi+jQi(i＝1,2,…,N)，其中有功功率单位为MW，线路首端电压为U0，为定值，线路上各节点所在位置电压为Un(n＝1,2,…,N)，第n-1个用户和第n个用户之间线路阻抗为Rn+jXn＝ln(r+jx)，其中ln为第n-1和n个用户之间线路的长度，r和x分别为单位长度线路的电阻和电抗，每个负荷连接点均装有分布式光伏发电装置，第i个用户接入系统的光伏发电容量为PVi，若某连接点未装设光伏发电装置，则发电容量按0处理。
定义有功功率和无功功率向负载方向流动为正值，反之为负值，忽略线路损耗，光伏发电PV接入前，第m个用户连接点电压为：
则第m与第m-1个用户之间压降为:
所有光伏发电接入后m点电压为：
第m与第m-1个用户之间压降为：
由于线路电阻对电压幅值影响较小，为简化计算量，忽略有功功率对电压幅值的影响，简化后第m个用户处接入点电压为：
由上式可知，分布式光伏接入后，接入点电压会有一定上升，且上升大小与线路阻抗值、电压以及用户负荷相关。
若则可以推出Um-Um-1<0，即m点和m点向后所有无功功率负荷大于所有光伏发出无功功率之和时，电压降低；若/>可以推出Um-Um-1>0，即m点和m点向后所有无功功率负荷小于所有光伏发出无功功率之和时，电压升高。
线路上的最高电压视具体项目而定，但其值不得高于电压偏差规定的最高点压Umax。
针对上述分布式光伏发电并入配电网后引起电压越限，对配电网安全运行造成影响的问题，本发明提出一种分布式光伏并网下逆变器参与的电压控制策略，以解决接入点电压过高或过低问题，保证配电网电压处于安全运行范围内。
本发明通过并网点变流器控制分布式光伏发电接入点的无功功率或有功功率输出，来维持并网点电压在允许的范围内。根据光伏发电电压的波动性，通过控制逆变器工作状态，并将控制信号传递给PWM发生器，进而改变分布式光伏发电的输出功率，最终达到控制并网点电压的目的。光伏并网点逆变器功率控制结构如图4所示，变流器由2个电压源型脉冲宽度调制(PWM)组成，两PWM之间装有直流储能电容，一级变流器工作于整流状态，二级变流器工作于逆变状态，依靠中间电容器实现两侧交流系统的能量交换。该变流器储能电容C作为直流电压源，交流侧电感L用于滤除电网中的谐波，Cf和Lf组成的低通滤波器用作滤除高频信号；UNC和INC分别为本地负荷电压和电流值。其中，一级变流器用作整流，采用单位功率因数电压控制回路，用于将配电网测交流电压转换为直流电压，并将电能储存在储能电容里。二级变流器作为逆变器，根据接入点的电压偏移量调整无功功率或有功功率输出来控制交流侧电压幅值的控制，使得光伏并网点电压维持在允许的范围内。该控制策略可有效避免分布式光伏接入对系统运行方式与控制模式的影响，可减少光伏发电的储能成本和运行成本。
参照图2，本发明的具体实现过程如下：
根据EMU监测到的实时电压状况，分析配电网电压越界状况并对分布式光伏接入点电压偏移量进行排序，根据排序找出排在第一位的光伏发电接入点，由下文公式(8)-(11)计算出无功功率调节量，判断该无功增量是否在调节范围内，若在，则以该节点接入的逆变器无功功率调节量作为全网电压控制指令；若不在则依次判断剩余节点，直至找到无功功率增量满足接入点电压要求的节点为止；若所有节点无功功率均不在调节范围内，则选择排在首位的节点作为电压控制的节点，以该节点接入的有功功率参与配电网电压控制，根据公式(12)-(13)计算用功功率调节量，来维持配电网电压稳定。
根据配电网光伏发电接入点电压越限情况对节点电压排序包括：
如果配电网节点电压超过电压允许值的上边界，则对光伏发电的接入点电压降序排列，并记录节点编号；
如果配电网节点电压超过电压允许值的下边界，则对光伏发电的接入点电压升序排列，并记录节点编号；
计算所述分布式光伏发电接入点逆变器无功功率调节量包括：
根据排在首位节点电压增量ΔUi，利用(8)-(11)公式确定分布式发电接入点逆变器实际无功功率调节量，并判断该无功功率调节量是否在允许范围内，若不满足调节条件，则依次判断剩余节点；
当所有光伏发电接入点的无功功率调节量均不在允许范围内时，则选择对接入点的有功功率进行调节，计算所述分布式光伏发电接入点逆变器有功功率调节量包括：
根据节点电压增量ΔUi，利用公式(12)-(13)确定分布式发电接入点逆变器实际有功功率调节量，并判断该无功功率调节量是否在允许范围内。
光伏发电接入节点电压增量ΔUi计算包括：
节点电压越过允许电压的上边界时，ΔUi＝Ui,max-Ui；节点电压越过允许电压的下边界时，ΔUi＝Ui,min-Ui；
其中，Ui为光伏发电接入点i的电压大小，Ui,max、Ui,min分别为节点i的电压约束上下边界。
分布式光伏发电接入点接入的逆变器无功功率增量调节范围为：
Qi,min≤Q0，i+ΔQi≤Qi,max (7)
式中，Q0，i表示分布式光伏发电i节点调节之前的无功功率输出，ΔQi表示表示PWM调节的无功功率增量，Qi,min、Qi,max分别表示光伏发电最小和最大可输出无功功率。
(1)电压越界时无功功率调节
当监测模块发现电网电压越界时，根据排序找到排在首位的光伏发电接入点，设该处观测到的电压偏差为：
ΔUm％＝(Um-UN)÷UN×100％ (8)
其中，Um为节点m处测量电压。根据ΔUm％越上限ΔUmax％和越下限ΔUmin％情况，对分布式光伏接入点的无功功率或有功功率进行调节，下面以越上限情况进行分析，调整后的电压偏差应为：
期望则最小无功调节量为：
其中，c＝ΔUmax％+1
其中，为调整后电压偏移量，ΔQDG,m为m点无功功率调整量，上标(k)和(k+1)分别为第k次和k+1次迭代；α为常数，范围为0～1，用来防止过于剧烈的调节。当ΔUm％≤ΔUmax％或迭代次数超过预设值时，终止迭代。
若QDG，m超过了分布式光伏发电的调整范围，则令：
其中，为当前节点m处分布式光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率。
(2)电压偏差越限时的本地有功功率调节
若所有光伏接入点的无功功率调节量均不能使配电网恢复稳定运行，则需要选择对接入点的有功功率进行调节，来满足对电压稳定性的要求。
设节点m处分布式光伏发电有功功率出力为PDG,m，电压偏差为ΔUm％，与无功功率调节过程类似，最小有功功率调节量为：
ΔPDG,m＝-b(Um-c) (12)
其中，rli为第i段线路的电阻值，c值同上式，b、c均为常数；
一轮迭代后，有功功率出力为：
其中，β为常数，范围为0～1，作用同上面的α。当ΔUm％≤ΔUmax％时，终止迭代。
若PDG,m超过了分布式发电逆变器最大或最小出力，则令或其中，/>分别为光伏逆变器最大和最小有功功率出力。
本发明通过对光伏发电接入节点电压监控，当监测到电压越界时，通过逆变器调节无功功率或有功功率出力值进而调整接入点电压幅值，能够很好解决电压越限问题，提升分布式光伏接入下电压稳定性，保证配电网安全稳定运行。另外，本发明提出了基于排序的配电网电压调节方法，该方法在保证接入点电压稳定的前提下，有效减少了节点调节数量，提高了配电网运行的经济性和效率。
本发明还提供了一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，系统包括：
节点电压获取模块，用于获取配电网各光伏发电接入点的节点电压；
接入点序列获得模块，用于按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列；
无功功率增量计算模块，用于根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量；
第一判断结果获得模块，用于判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果；
无功功率控制模块，用于若第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令；
有功功率控制模块，用于若第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算第一个接入点的有功功率增量，并将第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令。
接入点序列获得模块，具体包括：
降序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
升序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
无功功率增量计算模块，具体包括：
初始无功功率增量确定子模块，用于根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
调整后的无功功率确定子模块，用于根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
调整后的节点电压获得子模块，用于根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
调整后的电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
第二判断结果获得子模块，用于判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
循环子模块，用于若第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
输出子模块，用于若第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
无功功率控制模块，具体包括：
第一控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制序号最小的待选接入点的无功功率；
第二控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制序号最小的待选接入点的无功功率。
系统还包括：
调整后的有功功率确定模块，用于根据第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、PD′G,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
最大有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
最小有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个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。

Claims (8)

1.一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取配电网各光伏发电接入点的节点电压；
按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列；
根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量；
判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令；
若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令；
其中，所述根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量，具体包括：
根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
若所述第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
2.根据权利要求1所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，其特征在于，所述按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列，具体包括：
若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
3.根据权利要求1所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，其特征在于，所述将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令，具体包括：
若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率；
若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率。
4.根据权利要求1所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制方法，其特征在于，若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令，之后还包括：
根据所述第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、P′DG,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
5.一种基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，其特征在于，所述系统包括：
节点电压获取模块，用于获取配电网各光伏发电接入点的节点电压；
接入点序列获得模块，用于按照各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的变化量从大到小的顺序对配电网各光伏发电接入点进行排列，获得接入点序列；
无功功率增量计算模块，用于根据各接入点的节点电压相对于各自接入点的额定电压的电压变化量，计算各接入点的无功功率增量；
第一判断结果获得模块，用于判断各接入点的无功功率增量是否均不在各自接入点的功率增量阈值范围内，获得第一判断结果；
无功功率控制模块，用于若所述第一判断结果表示否，则将无功功率增量在各自接入点的功率增量阈值范围内的接入点确定为待选接入点，并将接入点序列中序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令；
有功功率控制模块，用于若所述第一判断结果表示是，则根据接入点序列中第一个接入点的电压变化量，计算所述第一个接入点的有功功率增量，并将所述第一个接入点的有功功率增量作为配电网电压控制指令；
其中，所述无功功率增量计算模块，具体包括：
初始无功功率增量确定子模块，用于根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量；其中，a和c均为常数，Um为接入点m调整后的节点电压，ΔQDG,m为初始无功功率增量；
调整后的无功功率确定子模块，用于根据接入点的初始无功功率增量，利用公式Q′DG,m＝QDG,m+αΔQDG,m，确定调整后的无功功率；其中，QDG,m为当前无功功率，Q′DG,m为调整后的无功功率，α为系数；
调整后的节点电压获得子模块，用于根据调整后的无功功率，获得接入点调整后的节点电压；
电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压，利用公式ΔUm％＝ΔUm÷UN×100％，确定接入点的电压偏差；其中，ΔUm％为接入点m的电压偏差，UN为额定电压，ΔUm为接入点m调整后的节点电压相对于额定电压的电压变化量，ΔUm＝Um-UN；
调整后的电压偏差确定子模块，用于根据接入点调整后的节点电压和初始无功功率增量，利用公式确定调整后的电压偏差；其中，/>为调整后的电压偏差，x为单位长度线路的电抗，li为第i-1和i个用户之间线路的长度；
第二判断结果获得子模块，用于判断电压偏差是否小于或等于调整后的电压偏差，获得第二判断结果；
循环子模块，用于若所述第二判断结果表示否，则将节点电压更新为调整后的节点电压，返回步骤“根据接入点的节点电压，利用公式ΔQDG,m＝-a(Um-c)，确定接入点的初始无功功率增量”；
输出子模块，用于若所述第二判断结果表示是，则输出接入点的初始无功功率增量。
6.根据权利要求5所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，其特征在于，所述接入点序列获得模块，具体包括：
降序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压大于各自接入点的电压允许值上边界，则按照节点电压从大到小的顺序对各接入点进行降序排列，获得接入点序列；
升序排列子模块，用于若存在至少一个接入点的节点电压小于各自接入点的电压允许值下边界，则按照节点电压从小到大的顺序对各接入点进行升序排列，获得接入点序列。
7.根据权利要求5所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，其特征在于，所述无功功率控制模块，具体包括：
第一控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号为1，则将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率；
第二控制子模块，用于若序号最小的待选接入点的序号不为1，则将接入点序列中序号最小的待选接入点之前的各接入点控制调整后输出的无功功率等于各自接入点光伏发电逆变器所能调整的最大无功功率，并将序号最小的待选接入点的无功功率增量作为配电网电压控制指令控制所述序号最小的待选接入点的无功功率。
8.根据权利要求5所述的基于排序的分布式光伏并网下逆变器电压控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
调整后的有功功率确定模块，用于根据所述第一个接入点的有功功率增量，利用公式P′DG,1＝PDG,1+βΔPDG,1，确定第一个接入点调整后的有功功率；其中，PDG,1、P′DG,1分别为第一个接入点调整前、调整后的有功功率，ΔPDG,1为第一个接入点的有功功率增量，β为常数；
最大有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率大于分布式发电逆变器最大有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最大有功功率出力值；
最小有功功率控制模块，用于若第一个接入点调整后的有功功率小于分布式发电逆变器最小有功功率出力值，则控制第一个接入点调整后的有功功率等于分布式发电逆变器最小有功功率出力值。
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