一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法技术

本发明专利技术涉及一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法，步骤为：利用潮流公式计算拓扑结构中每个用户节点的电压；如果节点电压Vi发生越限现象，利用逆变器的无功容量对越限电压Vi进行调节；如果逆变器的无功容量不充足且各节点电压仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减；以每次削减起规定步长的有功功率为基准，根据电压和有功功率之间的灵敏度矩阵来调节越限电压，如此反复，直至将电压调节至安全稳定运行范围内；对上述控制策略进行优化，将线路上的有功损耗和电压变化量设为目标函数进行优化计算，得到经济性最优和电压稳定性最好的计算结果。本发明专利技术采用光伏的有功无功耦合控制策略，有效的解决农网过电压问题，且能保证网损最小。

【技术实现步骤摘要】
一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法
本专利技术涉及一种电力系统电压治理技术，具体为一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法。
技术介绍
随着光伏发电技术的快速发展和国家在光伏发电上的政策支持，广大农村地区开始重视光伏发电的发展。当大量的光伏发电接入农村配电网时，必然会出现大量的能量流入农村配电网，这在一定程度上可以缓解电力紧张的现状。但是，在另一方面，当农村配电网中光伏发电渗透率水平比较高时，会对电网产生诸多不利影响，尤其是对继电保护和用户电能质量方面的影响。其中过电压是限制光伏并网的主要原因之一，国标和国家电网公司的企业标准对低压配电网的电压偏差有一定的要求，当光照充足和负荷水平过低时，配电网可能出现逆向的潮流，潮流从线路末端流向线路首端的变压器，从而导致馈线局部节点特别是并网点出现电压越限的现象，这就违反了国标和国家电网公司的企业标准。并且，当大量的光伏接入配电网时，原有的单电源网络变成多电源网络，网络中故障电流由单向转为多向。现有技术中，对过电压的调节提出了一些方法，比如就地安装储能装置、过电压点进行电抗器补偿或者是通过改变变压器分接头来调节变压器二次侧电压。但是上述方法不仅存在增加配电系统成本的问题，而且还普遍存在投切次数多、响应速度慢、调节手段单一等问题，同时会对设备的使用寿命带来很大的影响。
技术实现思路
针对现有技术中过电压调节方法存在投切次数多、响应速度慢、对设备的使用寿命带来很严重的影响等不足，本专利技术要解决的问题是提供一种可有效治理电压越限的现象有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法，包括以下步骤：1)根据农网的线路参数、拓扑结构和光伏发电数据，利用潮流公式计算拓扑结构中每个用户节点的电压Vi；2)判断节点电压Vi是否越限，如果节点电压Vi发生越限现象，则根据电压和无功功率的灵敏度矩阵，利用逆变器的无功容量Qc对越限电压Vi进行调节，同时保持光伏最大输出功率PMPPT不变；3)判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如果逆变器的无功容量Qc不充足且各节点电压Vi仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减；4)进入有功削减后，以每次削减起规定步长的有功功率为基准，然后根据电压和有功功率之间的灵敏度矩阵来调节越限电压；5)当用户节点电压仍处于越限状态时，转至步骤3)，利用无功容量调节电压的同时判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如此反复，直至将电压调节至安全稳定运行范围内；6)对上述控制策略进行优化，将线路上的有功损耗和电压变化量设为目标函数进行优化计算，得到经济性最优和电压稳定性最好的计算结果。步骤3)中，如果判断逆变器的无功容量Qc为充足，继续利用逆变器无功功率Qc调节电压，输出光伏发电系统实际输出功率和节点电压。步骤2)中，如果判断节点电压Vi没有越限，输出光伏发电系统实际输出功率和节点电压。Pout＝PMPPT-0.1m(2)其中，Pout为光伏逆变器发出的功率；PMPPT为光伏最大输出功率，m为把节点电压从电压越限状态调节至安全稳定运行状态的有功削减次数。所述系统的电压幅值变化量ΔV与有功功率变化量ΔP和无功功率变化量ΔQ用公式表示为：式中：是节点i对节点j的电压-有功灵敏度，即节点j单位有功功率变化所引起节点i的电压所发生的变化；是节点i对节点j的电压-无功灵敏度，即节点j单位无功功率变化所引起节点i的电压所发生的变化；ΔPj为第j个节点有功功率的变化量；ΔQj为第j个节点无功功率的变化量。所述目标函数为：式中：n为农网支路总数；Ri为第i条支路的电阻，Ω；Pi为第i条支路末端流过的有功功率，kW；Qi为第i条支路末端流过的无功功率，kVar；Vi为第i条支路末端的电压。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术方法采用光伏的有功无功耦合控制策略，能够有效的解决农网过电压问题，且能保证网损最小。2.本专利技术方法从逆变器的基本特性出发，通过控制逆变器的无功容量和控制逆变器的有功出力的方式，来调节线路电压，从而防止电压越限的现象发生。3.本专利技术方法能有效避免传统控制方法存在的投切次数多、响应速度慢、对设备的使用寿命带来很严重的影响等不足；同时能解决大量接入储能设备或者电抗器引起的成本问题。附图说明图1为本专利技术提供的一种有功无功耦合治理光伏接入引起过电压的方法的流程图；图2为本专利技术提出的一种光伏发电系统拓扑结构图；图3为本专利技术提出的一种逆变器有功和无功功率关系图；图4为本专利技术提出的无功容量充足情况下的控制策略图；图5为本专利技术提出的无功容量不足情况下的控制策略图；图6为本专利技术提供的光伏发电接入农网的8节点仿真模型示意图；图7为本专利技术提供的无光伏接入和光伏按最大功率输出时线路各点电压曲线图；图8为本专利技术提供的仅使用无功功率进行调节电压、仅削减有功功率调节电压和采用有功无功耦合控制方式的线路各点电压曲线图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步阐述。如图1所示，本专利技术一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法，包括以下步骤：1)根据农网的线路参数、拓扑结构和光伏发电数据，利用潮流公式计算拓扑结构中每个用户节点的电压Vi；2)判断节点电压Vi是否越限，如果节点电压Vi发生越限现象，则根据电压和无功功率的灵敏度矩阵，利用逆变器的无功容量Qc对越限电压Vi进行调节，同时保持光伏最大输出功率PMPPT不变；3)判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如果逆变器的无功容量Qc不充足且各节点电压Vi仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减；4)进入有功削减后，以每次削减规定步骤(本实施例为0.1kW)有功功率为基准，然后根据电压和有功功率之间的灵敏度矩阵来调节越限电压；5)当用户节点电压仍处于越限状态时，转至步骤3)，利用无功容量调节电压的同时判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如此反复，直至将电压调节至安全稳定运行范围内。6)根据上述步骤，在经济性和稳定性的基础上对所提出的控制策略进行优化，将线路上的有功损耗和电压变化量设为目标函数进行优化计算。本专利技术提供一种治理光伏发电接入引起的农网过电压的方法，该方法考虑有功无功耦合控制。当高渗透率的光伏发电的接入引起农网线路电压越限时，优先考虑逆变器的无功控制，即利用逆变器的无功容量调节线路电压，在保证光伏出力最大的基础上消除电压越限的现象；若逆变器的无功容量不足且越限电压没有被消除时，则以每次0.1kW为基准对光伏的有功功率进行削减；削减有功功率的同时，会释放逆变器的一部分无功容量，则每次进行有功削减后，再控制逆变器进行无功调节，如此反复，直至线路电压运行在安全稳定的范围之内。其具体实现过程主要包括：根据农网的线路参数、拓扑结构和光伏发电数据，利用潮流公式计算每个节点的电压Vi；若各节点电压Vi均没有发生越限现象，保持光伏最大输出功率PMPPT不变；当节点电压Vi发生越限现象时，根据电压和无功功率的灵敏度矩阵，首先利用逆变器的无功容量Qc对越线电压Vi进行调节，同时保持光伏最大输出功率PMPPT不变；其次，当逆变器的无功容量Qc不足且各节点电压Vi仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减。最后，进入有功削减后，以每次削减0.1kW有功功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据农网的线路参数、拓扑结构和光伏发电数据，利用潮流公式计算拓扑结构中每个用户节点的电压Vi；2)判断节点电压Vi是否越限，如果节点电压Vi发生越限现象，则根据电压和无功功率的灵敏度矩阵，利用逆变器的无功容量Qc对越限电压Vi进行调节，同时保持光伏最大输出功率PMPPT不变；3)判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如果逆变器的无功容量Qc不充足且各节点电压Vi仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减；4)进入有功削减后，以每次削减起规定步长的有功功率为基准，然后根据电压和有功功率之间的灵敏度矩阵来调节越限电压；5)当用户节点电压仍处于越限状态时，转至步骤3)，利用无功容量调节电压的同时判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如此反复，直至将电压调节至安全稳定运行范围内；6)对上述控制策略进行优化，将线路上的有功损耗和电压变化量设为目标函数进行优化计算，得到经济性最优和电压稳定性最好的计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据农网的线路参数、拓扑结构和光伏发电数据，利用潮流公式计算拓扑结构中每个用户节点的电压Vi；2)判断节点电压Vi是否越限，如果节点电压Vi发生越限现象，则根据电压和无功功率的灵敏度矩阵，利用逆变器的无功容量Qc对越限电压Vi进行调节，同时保持光伏最大输出功率PMPPT不变；3)判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如果逆变器的无功容量Qc不充足且各节点电压Vi仍然处于越限状态时，则对其进行有功削减；4)进入有功削减后，以每次削减起规定步长的有功功率为基准，然后根据电压和有功功率之间的灵敏度矩阵来调节越限电压；5)当用户节点电压仍处于越限状态时，转至步骤3)，利用无功容量调节电压的同时判断逆变器的无功容量Qc是否充足，如此反复，直至将电压调节至安全稳定运行范围内；6)对上述控制策略进行优化，将线路上的有功损耗和电压变化量设为目标函数进行优化计算，得到经济性最优和电压稳定性最好的计算结果。2.根据权利要求1所述的有功无功耦合治理光伏接入农网过电压的方法，其特征在于：步骤3)中，如果判断逆变器的无功容量Qc为充足，继续利用逆变器无功功率Qc调节电压，输出光伏发电系统实际输出功率和节点电压。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗艳红，李广彬，杨东升，王硕，孙滢，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21