CN114123218B - 分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，获取分布式光伏并网并网点电压；判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内。本发明能够优先保障分布式光伏最大程度消纳、分层分级实现电压优化控制，既能有效保障分布式光伏并网点的电压在安全管控范围内，又能实现配电网的经济优化调度。
Description
技术领域
本发明属于分布式光伏并网运行控制技术领域，具体涉及一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着双碳战略目标实施及新型电力系统构建，整区县分布光伏开发快速推进，分布式光伏将大量随机性、多点广泛接入末端配电网，特别是农村电网。由于农村电网存于配电网末端、供电半径长、农村电网负荷相对稳定，缺少可以实时控制的错峰可控负荷，分布式光伏接入将会进一步加大配电网电压优化控制的难度。分布式光伏建设方首先考虑的是发电量，通常将逆变器的功率因数控制在1.0左右，分布式光伏逆变器本身的无功功率没有充分挖掘出来，在分布式光伏有功功率输出增加的同时，提高了并网点电压水平，导致高比例分布式光伏接入的配电网并网点产生过电压，从而对用户用电设备带来损坏、损耗增加等问题。
分布式光伏电源并网逆变器发出的无功功率可以呈容性或呈感性，因此对馈线电压具有支撑作用或具有加大损失的作用。同样地，光伏电源接入位置越接近末端，电压支撑作用或电压降的作用就越强。但目前，光伏并网点过电压、配电网的调节手段不足、分布式光伏逆变器无功支撑能力尚未充分挖掘。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，本发明能够优先保障分布式光伏最大程度消纳、分层分级实现电压优化控制，既能有效保障分布式光伏并网点的电压在安全管控范围内，又能实现配电网的经济优化调度。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，包括以下步骤：
获取分布式光伏并网并网点电压；
判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；
判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内。
作为可选择的实施方式，所述设定范围根据逆变器状态确定，具体过程包括，统计分析分布式光伏并网并网点电压波动规律，当分布式光伏并网并网点电压在设定范围内，逆变器的功率因数为1，逆变器工作于最大功率输出模式，不发无功。
作为可选择的实施方式，当分布式光伏接入配电网结构中为单个逆变器时，当并网点电压超过设定范围上限时，将并网点电压与设定范围的电压的偏差作为逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率。
作为进一步的限定，当逆变器能输出的最大无功功率无法满足计算的感性无功功率，则维持逆变器最大无功功率输出，逆变器通过损失有功功率来发出无功功率。
作为可选择的实施方式，当分布式光伏接入配电网结构中为多个逆变器时，当并网点电压超过设定范围上限时，将并网点电压与设定范围的电压的偏差作为主要逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率。
作为可选择的实施方式，当分布式光伏接入配电网结构中为多个逆变器且主要光伏逆变器输出的最大无功功率无法满足计算的感性无功功率时，调度馈线上的所有逆变器来调节电压。
作为进一步限定的实施方式，调度馈线上的所有逆变器来调节电压时，各逆变器采用一主多从方式共同实现并网点过电压抑制；
距离并网点电气距离近的逆变器作为集中控制器，其它逆变器作为辅助控制器。
作为可选择的实施方式，当并网电压出现过电压时候，逆变器输出补偿无功在逆变器的剩余范围内不断增大，维持本地电压不低于设定范围的下限值。
一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制系统，包括：
并网点电压获取模块，被配置为获取分布式光伏并网并网点电压；
并网点电压判断模块，被配置为判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；
无功功率判断模块，被配置为判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内。
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述方法的步骤。
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在高比例分布式光伏接入配电网后，分布式光伏有功输出越大，接入位置越靠近末端，电压的抬升值越大，越容易出现过电压风险。本发明提出过电压抑制方法，主要是充分利用光伏并网逆变器的无功调节容量，减少了无功补偿设备成本投入，通过单个/多个逆变器的无功优化协调控制策略能够调用全网逆变器无功功率容量，最终协同消除并网点过电压情况，从而改善了配电网的电压质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明至少一个实施例的多个分布式光伏接入配电网结构图；
图2为本发明至少一个实施例的单个逆变器电压无功的自适应控制流程示意图；
图3为本发明至少一个实施例的多个逆变器电压无功的自适应控制流程示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
针对光伏并网点过电压、配电网现有调节手段不足、分布式光伏逆变器无功支撑能力尚未充分挖掘等问题，结合分布式光伏将广泛接入配电网发展需求和经济消纳形势需要，本发明提供了一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法。
该方法通过统计分析分布式光伏接入配电网后的电压波动规律，采用分层分区的优先级控制方法，详细计算并网点电压的过电压超出正常允许范围的幅值，制定配电网变压器分接头、电容器分组投切等固定无功电源的调节范围，从而将过电压降低到一定幅度，保证分布式光伏最大有功功率输出。当固定无功电源的调节范围不能满足过电压调节至正常范围的要求时，再调整分布式光伏逆变器的功率因数，挖掘逆变器的无功输出能力，损失的有功功率通过电力市场激励来获得补偿。
具体可以参考以下实施例：
实施例一：
图1所示，S表示配电网等效电压源，电压用UN表示，Ri+jXi为第i段线路阻抗,PPV,i+jQPV,i为第i个分布式光伏出力的有功功率和无功功率，PL,i+jQL,i为第i个分布式光伏所在支路负荷的有功功率和无功功率。
逆变器的无功功率输出计算公式为：
其中，QPV为此刻逆变器无功功率，SPV逆变器额定容量，PPV为此刻逆变器输出的有功功率。
如图2所示，当电网结构内是单个逆变器时，电压无功的自适应控制过程包括：
获取分布式光伏并网并网点电压UPCC，当UPCC在正常范围Umin≤UPCC≤Umax时，逆变器的功率因数为1，逆变器工作于最大功率输出模式，不发无功；
当采集到的并网点电压超过上限UMAX≤UPCC时，将并网点电压与正常运行电压的偏差作为逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率ΔQPCC；
判断此时逆变器能输出的最大无功功率是否满足ΔQPCC需求，如果不能满足，只能维持最大无功功率QPV，这个时候逆变器会损失有功功率来发出无功功率。
如果可以满足，则继续将并网点电压与正常运行电压的偏差作为逆变器PI控制的调节参数，控制逆变器的工作状态。
实施例二：
如图2所示，当电网结构内是多个逆变器时，电压无功的自适应控制过程包括：
获取分布式光伏并网并网点电压，当并网点电压在正常范围Umin≤UPCC≤Umax时，各个逆变器均执行最大功率跟踪模式控制方式；
当采集到的并网点电压超过上限时，将并网点电压与正常运行电压的偏差作为主要逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率；
判断此时逆变器能输出的最大无功功率是否满足计算值的需求，如果不能满足，迭代计算各个逆变器各自需要输出的无功功率，直到分布式光伏并网并网点电压恢复正常范围内。
如果可以满足，则继续将并网点电压与正常运行电压的偏差作为逆变器PI控制的调节参数，控制逆变器的工作状态。
需要注意的是，本实施例和实施例一的区别在于：
分布式光伏多个接入配电网后，在同一时刻光伏出力较大时候，加大并网点的过电压水平，仅仅靠一个逆变器的无功容量难以满足并网点电压调控的无功需求，需要多个逆变器、采用一主多从方式共同实现并网点过电压抑制。
采用距离并网点电气距离近的逆变器作为集中/主要控制器，其它逆变器作为辅助控制器。
主要通过调度馈线上的所有逆变器来调节电压，将电压调节至接近于额定值，同时预留可用控制容量，利用多个光伏逆变器容量抑制分布式光伏并网过电压。
若电网电压正常，则逆变器输出无功为零，工作于最大功率跟踪模式。当并网电压出现过电压时候，逆变器输出补偿无功在逆变器的剩余范围内不断增大，维持本地电压不低于下限值。一旦所要求的补偿无功超出逆变器的剩余范围，无功不再增大，此时本地电压由于缺乏足够的无功支撑而突破下限，会出现低电压现象。
实施例三：
一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制系统，包括：
并网点电压获取模块，被配置为获取分布式光伏并网并网点电压；
并网点电压判断模块，被配置为判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；
无功功率判断模块，被配置为判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内。
实施例四：
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一或实施例二中提供的方法的步骤。
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一或实施例二中提供的方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，其特征是：包括以下步骤：
获取分布式光伏并网点电压；
判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；
判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内；
当分布式光伏接入配电网结构中为多个逆变器且主要光伏逆变器输出的最大无功功率无法满足计算的感性无功功率时，调度馈线上的所有逆变器来调节电压，迭代计算确定多个逆变器各自需要输出的无功功率，同时预留可用控制容量；当并网电压出现过电压时候，逆变器输出补偿无功在逆变器的剩余范围内不断增大，维持本地电压不低于设定范围的下限值。
2.如权利要求1所述的一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，其特征是：当分布式光伏接入配电网结构中为单个逆变器时，当并网点电压超过设定范围上限时，将并网点电压与设定范围的电压的偏差作为逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率。
3.如权利要求2所述的一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，其特征是：当逆变器能输出的最大无功功率无法满足计算的感性无功功率，则维持逆变器最大无功功率输出，逆变器通过损失有功功率来发出无功功率。
4.如权利要求1所述的一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，其特征是：当分布式光伏接入配电网结构中为多个逆变器时，当并网点电压超过设定范围上限时，将并网点电压与设定范围的电压的偏差作为主要逆变器PI控制的调节参数，计算当前调压所需的感性无功功率。
5.如权利要求1所述的一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制方法，其特征是：调度馈线上的所有逆变器来调节电压时，各逆变器采用一主多从方式共同实现并网点过电压抑制；
距离并网点电气距离近的逆变器作为集中控制器，其它逆变器作为辅助控制器。
6.一种分布式光伏接入末端配电网的过电压分层分区抑制系统，其特征是：包括：
并网点电压获取模块，被配置为获取分布式光伏并网点电压；
并网点电压判断模块，被配置为判断所述并网点电压是否在设定范围内，如果是，则利用最大功率跟踪模式进行控制，如果不是，计算当前调压所需的感性无功功率；
无功功率判断模块，被配置为判断对应的光伏逆变器输出的最大无功功率是否满足计算的感性无功功率，如果不是，则调节相应光伏逆变器的输出，直至所述并网点电压恢复到设定范围内；
当分布式光伏接入配电网结构中为多个逆变器且主要光伏逆变器输出的最大无功功率无法满足计算的感性无功功率时，调度馈线上的所有逆变器来调节电压，迭代计算确定多个逆变器各自需要输出的无功功率，同时预留可用控制容量；当并网电压出现过电压时候，逆变器输出补偿无功在逆变器的剩余范围内不断增大，维持本地电压不低于设定范围的下限值。
7.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
8.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
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