CN114336658B - 一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法 - Google Patents

一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出的是一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法。首先，该低压配电网台区内包含分布式光伏电源、光伏逆变器、无功调节装置（电容器）、低压配网变压器等，且该台区接入配网自动化系统，通讯正常、数据采集正常。其次，通过数据采集装置对该配电台区内电压、无功功率、频率等参数的采集进行控制区间的判别。最后根据不同判别区间的无功控制策略进行无功控制以达到正常的无功控制区间。本发明通过数据的不同控制区间采取不同控制策略，保证低压配网台区电压无功控制系统正确动作，保障配网自动化调度的准确进行，保证电网的安全稳定运行。适宜作为一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法应用。

Description

一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法
技术领域
本发明涉及电力领域的控制方法，特别是涉及一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法。
背景技术
随着国民经济的飞速发展，电力系统负荷的种类与容量不断增加，低压配电网中出现了电能质量下降的问题。配电网低压侧处于电力系统的末端，作为面向用户端的最后一环，负责直接为用户供给电能，其网络建设、设备运行状况对用户的电能质量产生直接的影响。与发展成熟、构架完善的高压输电网相比，我国城乡低压配电网存在着网架薄弱、电力设备老旧、供电导线截面偏小、供电半径大等问题，在用电高峰期易引起用户端电压偏低和电压跌落等现象，使得电器无法正常启动运行，甚至造成台区大面积停电等严重后果。
目前，配电自动化主站在国内大多数地区已经进入实地应用阶段，但对于包含低压分布式光伏的低压台区依然无法直接控制。另外低压分布式光伏点多，面广，接入主站系统无法进行单独调控。本发明公开了一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法，对包含分布式光伏电源、光伏逆变器、无功调节装置(电容器)、低压配网变压器等设备的低压配电网台区，进行统筹策略控制，保证低压配网台区电压无功控制系统正确动作，保障配网自动化调度的准确进行，保证电网的安全稳定运行。
发明内容
为了保证低压配网台区电压无功控制系统正确动作，保障配网自动化调度的准确进行，保证电网的安全稳定运行，本发明提出了一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法。该方法通过数据的不同控制区间采取不同控制策略，保证低压配网台区电压无功控制系统正确动作，解决配网控制的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法，首先，该低压配电网台区内包含分布式光伏电源、光伏逆变器、无功调节装置、电容器和低压配网变压器，且该台区接入配网自动化系统，通讯正常、数据采集正常，利用配网自动化系统采集低压配电网的电压和功率；其次，通过数据采集装置对该配电台区内电压、无功功率和频率参数的采集进行控制区间的判别，依据采集数据，将配电网电压及频率进行控制区域的划分；最后，根据不同判别区间的无功控制策略进行无功控制以达到正常的无功控制区间，当运行电压或系统频率超过正常运行区域时，则进行调节使电网系统重新运行于正常工作区域。
在确认该低压配电网台区电压采集设备与无功控制系统皆通讯正常后，将无功控制区间进行划分，区间划分如下：
区域1：为电压越上限，无功合格或越上限区；
区域2：为电压合格、无功越上限区；
区域3：为电压越下限、无功合格或越上限区；
区域4：为电压越下限，无功越下限区；
区域5：为电压合格、无功越下限区；
区域6：为电压越上限、无功合格或越下限区；
区域7：为电压合格、无功合格区；
其中，包括以下无功控制步骤：
步骤1：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域1内，则1区间电压越上限，无功合格或无功越上限区的控制策略是，区域1→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器；
步骤1.1：基于当前电压与无功越限区间，需计算当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差ΔU，并计算当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ；
步骤1.2：优先减少光伏逆变器继续吸收无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn；
其中：PV分布式光伏输出的有功功率；SN为分布式光伏中逆变器的额定容量；记当前光伏逆变器输出无功功率为ΔQn1，则光伏逆变器的当前无功可调节容量为ΔQn-ΔQn1；
步骤1.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn1大于当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ1，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn1-ΔQ1；
步骤1.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn1小于当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ1，则优先退出已投入电容器无功可调节容量ΔQc1，再将光伏逆变器无功输出控制在ΔQn1-ΔQ1+ΔQc1；
步骤2：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域2内，2区间为为电压合格、无功越上限区，其控制策略是，区域2→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器；
步骤2.1：基于当前无功越限区间，因当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差在合格区间内，只需消除当前无功功率越限问题，计算当前越限无功退出容量ΔQ2；
步骤2.2：优先减少光伏逆变器继续输出无功功率，光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn2；
步骤2.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn2大于当前电压恢复到合格无功控制区间的无功退出容量ΔQ2，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn2-ΔQ2；
步骤2.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn2小于当前电压恢复到合格无功区间的无功退出容量ΔQ2，则优先退出已投入电容器无功可调节容量ΔQc2，再减少光伏逆变器无功输出控制ΔQn2-ΔQ2+ΔQc2；
步骤3：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域3内，电压处于越下限区、无功合格或无功越上限区，其控制策略是，区域3→区域2→区域7；
步骤3.1：基于当前处于电压与无功越限区间，无法直接进行电容、逆变器等设备的无功调节，需首先处理电压越下限问题，计算当前电压ΔU3调节至电压正常状态，无功越上限状态，然后进行无功越上限状态调节；
步骤3.2：优先低压台区内配电变压器档位，将越限区域由区域3调节至区域2，并计算恢复无功越限状态的无功退出容量ΔQ3，保证在调节无功越限状态时，电压始终控制在合格区间内；
步骤3.3：当前越限区间处于为电压合格、无功越上限区间内时，则转入步骤2；
步骤4：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域4内，为电压越下限，无功合格或无功越下限区的控制策略是，区域4→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器；
步骤4.1：基于当前电压与无功越限区，需计算当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差ΔU4，并计算当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4；
步骤4.2：优先增加光伏逆变器继续输出无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn4；
步骤4.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn4大于当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4，则优先调节光伏逆变器无功输出，增加其无功出力控制在ΔQn1+ΔQ4；
步骤4.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn4小于当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4，则优先投入电容器无功可调节容量ΔQc4，再将光伏逆变器无功输出控制为ΔQn4+ΔQ4-ΔQc4；
步骤5：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域5内，电压处于合格区，无功处于越下限区的控制策略是，区域5→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器；
步骤5.1：基于当前电压合格，无功处于越下限区间只需消除当前无功功率越限问题，计算当前电压恢复到合格无功功率的无功投入容量ΔQ5；
步骤5.2：优先增加光伏逆变器继续输出无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn5；
步骤5.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn5大于当前电压恢复到合格无功功率的无功可调节容量ΔQ5，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn5+ΔQ5；
步骤5.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn5小于当前电压恢复到合格无功区间的无功可调节容量ΔQ5，则优先投入未投入的电容器无功可调节容量为ΔQc5，再增加光伏逆变器无功输出控制为ΔQn5+ΔQ5-ΔQc5；
步骤6：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域6内，电压处于越上限区，无功处于无功合格或越下限区的控制策略是，区域6→区域5→区域7；
步骤6.1：基于当前处于电压和无功越限区间，无法直接进行电容、逆变器等设备的无功调节，需首先处理电压越下限问题，计算当前电压ΔU6调节至电压正常状态，无功越上限状态，然后进行无功越上限状态调节；
步骤6.2：优先低压台区内配电变压器档位，将越限区域由区域6调节至区域5，并计算恢复无功越限状态的无功退出容量ΔQ6，保证在调节无功越限状态时，电压始终控制在合格区间内；
步骤6.3：当前越限区间处于为电压合格、无功越下限区间内时，则转入步骤5。
积极效果，由于本发明通过通过数据采集装置对该配电台区内电压、无功功率、频率等参数的采集进行控制区间的判别，根据不同判别区间的无功控制策略进行无功控制以达到正常的无功控制区间。通过数据的不同控制区间采取不同控制策略，保证低压配网台区电压无功控制系统正确动作，保障配网自动化调度的准确进行，保证电网的安全稳定运行。适宜作为一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法应用。
附图说明
图1为本发明一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法流程框图；
图2为本发明一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法分区示意图；
图3为本发明一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法控制框架图。
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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。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。
据图1所示，一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法，包括以下步骤：
步骤1：在确认该低压配电网台区电压采集设备与无功控制系统皆通讯正常后，采集该低压配电网台区电压及无功数据；
步骤2：如图2所示，对无功控制区间进行划分，区间划分如下：
区域1：为电压越上限，无功合格或越上限区；
区域2：为电压合格、无功越上限区；
区域3：为电压越下限、无功合格或越上限区；
区域4：为电压越下限，无功越下限区；
区域5：为电压合格、无功越下限区；
区域6：为电压越上限、无功合格或越下限区；
区域7：为电压合格、无功合格区；
步骤3：依据采集信息如图3控制框架对低压台区按不同无功调节设备分布，根据不同无功控制区间相应的控制策略调节台区内无功，各无功控制区间相应的控制策略为：
(1)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域1内，则1区间电压越上限，无功合格或无功越上限区的控制策略是，区域1→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器。
(2)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域2内，2区间为为电压合格、无功越上限区，其控制策略是，区域2→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器。
(3)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域3内，电压处于越下限区、无功合格或无功越上限区，该越限区的控制策略是，区域3→区域2→区域7。
(4)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域4内，为电压越下限，无功合格或无功越下限区的控制策略是，区域4→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器。
(5)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域5内，电压处于合格区，无功处于越下限区的控制策略是，区域5→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器。
(6)电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内。若处于区域6内，电压处于越上限区，无功处于无功合格或越下限区的控制策略是，区域6→区域5→区域7。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者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 (1)

1.一种含分布式光伏及无功调节设备的配网无功控制方法，其特征是：
首先，低压配电网台区内包含分布式光伏电源、光伏逆变器、无功调节装置、电容器和低压配网变压器，且该低压配电网台区接入配网自动化系统，通讯正常、数据采集正常，利用配网自动化系统采集低压配电网的电压和功率；
其次，通过数据采集装置对该低压配电网台区内电压、无功功率和频率参数的采集进行控制区间的判别，依据采集数据，将配电网电压及频率进行控制区域的划分；
最后，根据不同判别区间的无功控制策略进行无功控制以达到正常的无功控制区间，当运行电压或系统频率超过正常运行区域时，则进行调节使电网系统重新运行于正常工作区域；
在确认该低压配电网台区电压采集设备与无功控制系统皆通讯正常后，将无功控制区间进行划分，区间划分如下：
区域1：为电压越上限，无功合格或越上限区；
区域2：为电压合格、无功越上限区；
区域3：为电压越下限、无功合格或越上限区；
区域4：为电压越下限，无功越下限区；
区域5：为电压合格、无功越下限区；
区域6：为电压越上限、无功合格或越下限区；
区域7：为电压合格、无功合格区；
其中，包括以下无功控制步骤：
步骤1：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域1内，则1区间电压越上限，无功合格或无功越上限区的控制策略是，区域1→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器；
步骤1.1：基于当前电压与无功越限区间，需计算当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差ΔU，并计算当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ；
步骤1.2：优先减少光伏逆变器继续吸收无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn；
其中：PV分布式光伏输出的有功功率；SN为分布式光伏中逆变器的额定容量；记当前光伏逆变器输出无功功率为ΔQn1，则光伏逆变器的当前无功可调节容量为ΔQn-ΔQn1；
步骤1.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn1大于当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ1，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn1-ΔQ1；
步骤1.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn1小于当前电压恢复到额定电压的无功退出容量ΔQ1，则优先退出已投入电容器无功可调节容量ΔQc1，再将光伏逆变器无功输出控制在ΔQn1-ΔQ1+ΔQc1；
步骤2：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域2内，2区间为为电压合格、无功越上限区，其控制策略是，区域2→区域7，具体调节方案：调节光伏逆变器吸收无功，退出已投电容器；
步骤2.1：基于当前无功越限区间，因当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差在合格区间内，只需消除当前无功功率越限问题，计算当前越限无功退出容量ΔQ2；
步骤2.2：优先减少光伏逆变器继续输出无功功率，光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn2；
步骤2.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn2大于当前电压恢复到合格无功控制区间的无功退出容量ΔQ2，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn2-ΔQ2；
步骤2.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn2小于当前电压恢复到合格无功区间的无功退出容量ΔQ2，则优先退出已投入电容器无功可调节容量ΔQc2，再减少光伏逆变器无功输出控制ΔQn2-ΔQ2+ΔQc2；
步骤3：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域3内，电压处于越下限区、无功合格或无功越上限区，其控制策略是，区域3→区域2→区域7；
步骤3.1：基于当前处于电压与无功越限区间，无法直接进行电容、逆变器等设备的无功调节，需首先处理电压越下限问题，计算当前电压ΔU3调节至电压正常状态，无功越上限状态，然后进行无功越上限状态调节；
步骤3.2：优先低压台区内配电变压器档位，将越限区域由区域3调节至区域2，并计算恢复无功越限状态的无功退出容量ΔQ3，保证在调节无功越限状态时，电压始终控制在合格区间内；
步骤3.3：当前越限区间处于为电压合格、无功越上限区间内时，则转入步骤2；
步骤4：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域4内，为电压越下限，无功合格或无功越下限区的控制策略是，区域4→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器；
步骤4.1：基于当前电压与无功越限区，需计算当前低压配电网越限区间到正常工作区间的电压偏差ΔU4，并计算当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4；
步骤4.2：优先增加光伏逆变器继续输出无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn4；
步骤4.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn4大于当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4，则优先调节光伏逆变器无功输出，增加其无功出力控制在ΔQn1+ΔQ4；
步骤4.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn4小于当前电压恢复到额定电压的无功可调节容量ΔQ4，则优先投入电容器无功可调节容量ΔQc4，再将光伏逆变器无功输出控制为ΔQn4+ΔQ4-ΔQc4；
步骤5：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域5内，电压处于合格区，无功处于越下限区的控制策略是，区域5→区域7，具体调节方案为：调节光伏逆变器发出无功，投入电容器；
步骤5.1：基于当前电压合格，无功处于越下限区间只需消除当前无功功率越限问题，计算当前电压恢复到合格无功功率的无功投入容量ΔQ5；
步骤5.2：优先增加光伏逆变器继续输出无功功率，则光伏逆变器无功可调节容量为ΔQn-ΔQn5；
步骤5.3：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn5大于当前电压恢复到合格无功功率的无功可调节容量ΔQ5，则优先调节光伏逆变器无功输出，将其无功出力控制在ΔQn5+ΔQ5；
步骤5.4：若光伏逆变器无功可调节容量ΔQn-ΔQn5小于当前电压恢复到合格无功区间的无功可调节容量ΔQ5，则优先投入未投入的电容器无功可调节容量为ΔQc5，再增加光伏逆变器无功输出控制为ΔQn5+ΔQ5-ΔQc5；
步骤6：电压无功控制系统自动采集相关数据，判定数据是否在区域7内，即正常工作区域内；若处于区域6内，电压处于越上限区，无功处于无功合格或越下限区的控制策略是，区域6→区域5→区域7；
步骤6.1：基于当前处于电压和无功越限区间，无法直接进行电容、逆变器等设备的无功调节，需首先处理电压越下限问题，计算当前电压ΔU6调节至电压正常状态，无功越上限状态，然后进行无功越上限状态调节；
步骤6.2：优先低压台区内配电变压器档位，将越限区域由区域6调节至区域5，并计算恢复无功越限状态的无功退出容量ΔQ6，保证在调节无功越限状态时，电压始终控制在合格区间内；
步骤6.3：当前越限区间处于为电压合格、无功越下限区间内时，则转入步骤5。
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