基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统及控制方法，包括中压变电站、中压配电网馈线、分布式发电单元、通讯系统和配电自动化系统，其中，中压配电网馈线连接中压变电站出线，分布式发电单元通过变压器分散于中压配电网馈线上，所述配电自动化系统包括监控主站及执行子站。本发明专利技术采用分散式调压，通过本地控制来提供电压支持，能够克服通信线路故障和快速电压变化时响应缓慢的问题，在分散式调压的基础上设定智能延时，可以有效防止电压的过调节，减少了分布式发电单元的调节次数，保证了分布式发电单元的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主动配网分散式电压控制
，尤其涉及基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统及控制方法。
技术介绍
随着分布式电源（DG）渗透率不断提高，对传统配电网造成广泛的影响，例如改变配电网的电压水平、提高配电网的短路容量、影响网络的供电可靠性以及加剧电能质量的恶化等。在此背景下，主动配电网（ADN）的概念应用而生。ADN在运行过程中的任务是充分合理的利用可再生能源,并向用户提供数量充足、质量合格的电能,同时还要可靠、安全、经济的运行。因此保证配电网电压质量合格及电压稳定是保证配电网可靠运行的保障。当分布式电源接入主动配电网时,会对其电压分布及稳定性造成影响,为保证配电网各节点电压稳定,需对主动配电网无功电压控制技术进行研究。目前，配电网的传统调压利用本地测量分散式就地控制，主要是变电站有载调压变压器和电容器组的变电站无功电压控制和馈线无功补偿如并联电容等，没有考虑大量DG并网。随着DG的大量接入，电压问题更加突出，DG也可以作为一种电压调控手段主动参与调压，在不增加附加设备及附加投资，仅充分利用发电机本身具有发出或吸收无功功率的能力的基础上提高ADN电压调控能力。在DG参与调压的主动配电网管理策略中，分散控制是一种有效的措施，通过调整分布式电源接入点的电压来提高电网整体运行情况。但目前DG分散调压存在的问题为，同一条馈线的所有DG在监测到本地电压越限时，同时采取控制措施，可能引起电压的过调节，导致DG不必要的动作，甚至引起DG的频繁调控，影响系统的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有DG分散式调压技术存在的可能过调节的缺陷，提供基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统及控制方法，供电安全性、可靠性高。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，包括中压变电站、中压配电网馈线、分布式发电单元、通讯系统和配电自动化系统，其中，中压配电网馈线连接中压变电站出线，分布式发电单元通过变压器分散于中压配电网馈线上，所述配电自动化系统包括监控主站及执行子站。所述分布式发电单元为发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式发电单元，包括太阳能发电单元、风力发电单元、生物质能发电单元及潮汐发电单元，太阳能发电单元包括光伏电池单元与光热发电单元。所述通信系统包括有线通信装置和无线通信装置，通信系统采用IEC61850通信协议执行。所述有线通信装置包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。所述无线通信装置包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频和宽带无线通信。所述无线通信装置中设置信号采集器与增幅装置，所述增幅装置包括定向增益天线和全向旋转天线，所述定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与所述信号采集器相连。所述监控主站位于中压变电站内，对各执行子站进行运行监视，并按一定的优化规则进行子站智能延时时间的整定；所述执行子站位于各分布式发电单元侧，对本地电压进行监测，发现电压出现越限情况时，按主站整定的时间延时调节所监控的分布式发电单元。基于智能延时的主动配网分散式电压控制方法，主要步骤包括：由中压变电站内的主站根据人为需求设置各执行子站调控电压的延时时间，或根据系统网架结构、分布式发电单元的类型、容量及站址，按一定的优化算法计算得出各执行子站的延时时间；由各执行子站监测本地电压情况，并根据具体原因采取不同措施：当子站监测到本地电压越上限时，将检测信号通过通讯系统传输给主站，同时开始计时并继续监测本地电压；当计时已达到主站下发的延时时间时，若此时电压仍越限，执行调压命令，分布式发电单元采用电压控制模式，分布式发电单元的自动电压调节器动作，为减小本地电压而减小励磁电流，从而使发电机的端电压有所下降；若此时电压已恢复正常范围，则不执行调压命令，分布式发电单元采用功率因数控制模式；当子站监测到本地电压越下限时，同越上限时情况相似，子站将检测信号通过通讯系统传输给主站，同时开始计时并继续监测本地电压；当计时已达到主站下发的延时时间时，若此时电压仍越限，执行调压命令，分布式发电单元采用电压控制模式，分布式发电单元的自动电压调节器动作，为提高本地电压而增大励磁电流，从而使发电机的端电压有所提高；若此时电压已恢复正常范围，则不执行调压命令，分布式发电单元采用功率因数控制模式；当子站监测到本地电压在正常范围内时，子站不执行调压命令，分布式发电单元采用功率因数控制模式，分布式发电单元的有功出力和无功出力比值恒定，即P/Q比值恒定，无功功率随着有功功率变化而变化。本专利技术中分布式发电参与电压调节的模式为功率因数-电压控制模式，即PFC-VC控制模式，其对象是发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，包括太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电、潮汐发电等，具体电压调节控制措施为：电压合格，采用功率因数控制模式；电压不合格，采用电压控制模式。当电压达到极限Vmin或Vmax时，采用电压控制模式，发电机的自动电压调整器通过调节励磁电流，改变发电机的无功功率进行调压。电压降至下限阈值VPFCmin时，减小P/Q的值；电压升至上限阈值VPFCmax，增大P/Q的值。功率因数也随之改变，但必须在允许运行范围内，即图中PFmin到PFmax范围内。电压在合格范围内时，采用功率因数控制模式，保持P/Q的值一定。通信系统包括有线通信方式和无线通信方式，主要用于联接主站与各子站之间进行信息通信，以及各个子站与分布式发电单元之间的信息采集与传输，其中有线通信方式包括专线（双绞线或音频电缆）、市话线、配电线载波、光纤通信、现场总线和RS-485；无线通信方式包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频、宽带无线通信，通信协议按IEC61850通信协议执行。在采用无线传输时，为了实现远程传输的稳定性和高效性，无线通信单元运用了两种天线，即定向增益天线和全向旋转天线，定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与信号采集器相连，能起到接收并调取参数指令和传输电压反馈信号的作用，从而降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度；全向旋转天线是在法向方向为全向的小螺旋天线，其与子站的电压监测单元连接，起传递指令，并将采样信号反馈给无线通信单元的作用。这样配置天线的原理是：与信号采集器连接的天线要向多个子站发送指令脉冲信号，其安装位置可以在规定范围内随意调整，故其为定向的高增益天线；与各子站相连的天线位置安装是由被测点位置所决定的，安装方向可能会比较狭小且各个方向上都需要能接收到来自信号采集器的指令信号，故运用法向上全向的小螺旋天线，降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度。配电自动化系统包括监控主站及执行子站。监控主站位于中压变电站内，对各执行子站进行运行监视，并按一定的优化规则进行子站智能延时时间的整定。执行子站位于各分布式发电单元侧，主要功能为监测本地电压，发现电压出现越限情况按主站整定的时间延时调节所监控的分布式发电单元。本专利技术通过采用了上述技术，具有良好的技术经济效益，具体如下：1）本专利技术采用分散式调压，通过本地控制来提供电压支持，因此能够克服本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：包括中压变电站、中压配电网馈线、分布式发电单元、通讯系统和配电自动化系统，其中，中压配电网馈线连接中压变电站出线，分布式发电单元通过变压器分散于中压配电网馈线上，所述配电自动化系统包括监控主站及执行子站。

【技术特征摘要】
1.基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：包括中压变电站、中压配电网馈线、分布式发电单元、通讯系统和配电自动化系统，其中，中压配电网馈线连接中压变电站出线，分布式发电单元通过变压器分散于中压配电网馈线上，所述配电自动化系统包括监控主站及执行子站。2.如权利要求1所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述分布式发电单元为发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式发电单元，包括太阳能发电单元、风力发电单元、生物质能发电单元及潮汐发电单元，太阳能发电单元包括光伏电池单元与光热发电单元。3.如权利要求1所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述通信系统包括有线通信装置和无线通信装置，通信系统采用IEC61850通信协议执行。4.如权利要求3所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述有线通信装置包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。5.如权利要求3所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述无线通信装置包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频和宽带无线通信。6.如权利要求3或5所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述无线通信装置中设置信号采集器与增幅装置，所述增幅装置包括定向增益天线和全向旋转天线，所述定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与所述信号采集器相连。7.如权利要求1所述的基于智能延时的主动配网分散式电压控制系统，其特征在于：所述监控主站位于中压变电站内，对各执行子站进行运行监视，并按一定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璟，李秋燕，王利利，李锰，李科，孙义豪，李鹏，郭璞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11