一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法技术方案

一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法，系统包括馈线电压控制器和就地电压控制器，就地电压控制器面向本地光伏电站，馈线电压控制器面向整条馈线并对馈线上各就地电压控制器起到协调控制作用；如果就地电压控制器不能解决当地电压越限问题时则向所属馈线电压控制器上传本地光伏电站的运行状态，馈线电压控制器根据就地电压控制器上传的电气信息进行控制量的计算和控制指令的下发；就地电压控制器根据馈线电压控制器下发的指令，进行本地区域的控制量计算，控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出，以实现馈线区域内的电压越限控制。本发明专利技术解决了光伏接入造成的电压越限问题，使配电网电压分布满足工程运行要求。

【技术实现步骤摘要】
一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法
本专利技术涉及一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统方法，属于配电网自动化

技术介绍
电力系统无功优化是保证系统安全运行、改善电压分布的一项有效手段。通常配电网的电压控制采用集中式的管理方式进行管理控制，常用的控制策略如基于出线端节点量测的九区图控制策略，通过电压无功控制装置实现电压控制。然而，分布式电源接入后，分布式电源有功出力的增加使得功率因数过低，容易导致电压无功控制装置误动作。分布式电源的广泛并入，使得馈线中潮流的单向配送模式发生变化，线路上的有功功率和节点电压也随着分布式电源接入容量和位置的不同而发生变化，使得配电网的电压分布不再具有沿线降低的特性，且此时的电压分布与电网结构、分布式电源接入位置和接入容量等密切相关。高渗透率的光伏发电单元的接入容易造成配电网线路中电压升高，非常容易发生电压越限情况；而容量大、布点多的光伏电站出力的波动性、间歇性和不确定性为配电系统的电压调整问题带来了未知性和困难。从通信角度，大规模分布式电源并网后的数据量急剧增加，如果仍然采用集中式的配电网管理，则需要收集、处理这些大量的数据信息，一方面对配网系统的通信系统提出挑战，另一方面对这些数据的处理也增加了集中式控制的计算复杂性。目前，基于分级/分层/分散的配电网电压控制方式得到了学者们的广泛关注和研究。分级/分层控制是将电网按照功能或拓扑划分层次，将控制任务分解到各层级中分别完成，各层级再将完成的控制任务进行相互交互，以达到全网协调控制的目的，这些分级/分层式控制方式的层级划分方式各有不同。在分散方式的电压控制策略中，控制量对配电网节点电压调整的力度是衡量控制方式有效性的重要指标。为减小计算量，目前已有的电压计算方法多采用灵敏度法，通过计算节点电压对控制方式的灵敏度，决定优先采用灵敏度高的控制方法。然而这种灵敏度指标只能定性地给出控制方式的控制力度，并不能定量的给出所需控制量的大小。因此需要一种能够快速给出控制量大小的方法，实现电压的实时控制。在配电网电压控制中，很多控制方案都把变电站的主变压器分接头也作为控制变量，与其他控制方法一同参与电压调控。然而光伏电站出力与天气情况密切相关，具有较强的波动性，如果把变电器的分接头也作为控制变量，有可能使分接头动作频繁，从而影响变压器的寿命。以往的配电网电压控制方法中涉及变电站主变压器分接头的控制方法，但这种控制手段需要变压器分接头频繁动作，这将影响变压器的工作寿命；另外，目前的控制方法中大多是通过计算控制量对节点电压的影响程度来决定控制方法；有些是通过对控制量的不断调整，实时量测线路节点电压，从而决定控制量的大小；有些方法是通过智能优化算法实现控制量大小的决策，这些方法都不利于实时电压调控的应用。因此本专利技术确定了一种分层分布式的电压控制策略。该控制策略框架包括配变层的就地电压控制和馈线层的协调电压控制两层。考虑到主变压器分接头不宜频繁动作，因此该分层分布式的电压控制策略不涉及主变分接头的电压控制方式，力争在馈线级解决光伏接入造成的电压越限。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法，其能够解决光伏接入造成的电压越限问题，使具有光伏接入的配电网电压分布满足工程运行要求。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：本专利技术的一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统，它包括馈线电压控制器和就地电压控制器，所述馈线电压控制器部署在光伏电站升压变压器低压侧的馈线出口处，所述就地电压控制器部署在光伏电站处，所述的馈线电压控制器和就地电压控制器相互通信进行数据交互；就地电压控制器面向本地光伏电站，馈线电压控制器面向整条馈线，并且对馈线上各就地电压控制器起到协调控制作用；如果就地电压控制器不能解决当地电压越限问题时则向所属馈线电压控制器上传本地光伏电站的运行状态，馈线电压控制器根据就地电压控制器上传的电气信息进行控制量的计算和控制指令的下发；就地电压控制器根据馈线电压控制器下发的指令，进行本地区域的控制量计算，控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出，以实现馈线区域内的电压越限控制。优选地，所述本地光伏电站的运行状态包括输出功率、电流、功率因数和并网点电压。优选地，就地电压控制器控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出的顺序是电压越限时首先投入本地无功补偿装置，当该本地无功补偿装置的功率输出达到上限时，控制本地光伏逆变器的无功功率输出。本专利技术的一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制方法，它利用上述所述的配电网电压控制系统进行光伏接入配电网的电压控制，控制方法包括以下过程：就地电压控制器实时测量接入点电压，判断是否出现电压越限情况，如果电压没有越限则维持目前正常运行状态，如果电压越上限则投入本地无功补偿装置；就地无功补偿装置(SVC或SVG)投入无功补偿，如果投入后电压恢复正常水平，则转入正常运行阶段；否则继续加大无功补偿的投入容量，如果无功补偿容量达到上限仍未解决电压越限问题，则进行调整本地光伏逆变器的功率因数(即调整逆变器无功功率输出)；就地电压控制器向本地光伏逆变器发出调整无功功率输出指令，并且发出抑制电压所需的无功功率数值，本地光伏逆变器调整运行状态输出无功功率；如果对抑制电压越限有效则转为正常运行，否则进行有功功率削减；就地电压控制器向馈线控制器上传本地光伏电站的运行情况，馈线控制器根据当前电压越限情况计算需要缩减的有功功率数值，通过缩减有功功率数值来解决电压越限的问题。优选地，在调整本地光伏逆变器的功率因数过程中，抑制电压所需的无功功率数值Qbc的计算公式为：上式中，Ulim为节点电压允许最大值(例如1.07p.u.)，Um为光伏接入点电压值，Pi和Qi分别为各支路中流过的有功功率和无功功率(该数据可以通过遥测获得)，Ri和xi分别为各支路的电阻和电抗(根据网络拓扑结构可以实现计算出)，Qmax为本地光伏逆变器的最大无功补偿容量，如果Qbc＞Qmax，则直接进行有功功率削减，否则就地电压控制器对光伏逆变器下发进行无功补偿的指令，并按计算的无功功率数值Qbc进行调整。优选地，当Qbc＞Qmax时，此时表示即使对光伏电站的本地光伏逆变器进行下降运行状态输出无功功率也无法解决电压越限的问题。优选地，在进行有功功率削减过程中，所需缩减的有功功率的计算公式如下：上式中，Psj为光伏电站需要缩减的有功功率值，Qsj为缩减有功功率同时光伏电站的无功补偿值，取-0.98，Ulim为节点电压允许最大值(例如1.07p.u.)，Um为光伏接入点电压值，Pi和Qi分别为各支路中流过的有功功率和无功功率(该数据可以通过遥测获得)，Ri和xi分别为各支路的电阻和电抗(根据网络拓扑结构可以实现计算出)。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用分层分布式的配电网电压调整策略，实现了光伏接入的配电网电压实时调整，控制策略避免了变电站主变压器分接头的频繁动作，控制手段为光伏电站配置的无功补偿装置SVC/SVG、光伏自身的无功补偿能力和光伏的有功功率调节，在馈线层即可消除将光伏接入所引发的配电网电压越限问题。本专利技术的控制策略可以直接给出抑制电压越限的无功功率和有功功率估算值，计算简便且快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统，其特征是，包括馈线电压控制器和就地电压控制器，所述馈线电压控制器部署在光伏电站升压变压器低压侧的馈线出口处，所述就地电压控制器部署在光伏电站处，所述的馈线电压控制器和就地电压控制器相互通信进行数据交互；就地电压控制器面向本地光伏电站，馈线电压控制器面向整条馈线，并且对馈线上各就地电压控制器起到协调控制作用；如果就地电压控制器不能解决当地电压越限问题时则向所属馈线电压控制器上传本地光伏电站的运行状态，馈线电压控制器根据就地电压控制器上传的电气信息进行控制量的计算和控制指令的下发；就地电压控制器根据馈线电压控制器下发的指令，进行本地区域的控制量计算，控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出，以实现馈线区域内的电压越限控制。

【技术特征摘要】
1.一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统，其特征是，包括馈线电压控制器和就地电压控制器，所述馈线电压控制器部署在光伏电站升压变压器低压侧的馈线出口处，所述就地电压控制器部署在光伏电站处，所述的馈线电压控制器和就地电压控制器相互通信进行数据交互；就地电压控制器面向本地光伏电站，馈线电压控制器面向整条馈线，并且对馈线上各就地电压控制器起到协调控制作用；如果就地电压控制器不能解决当地电压越限问题时则向所属馈线电压控制器上传本地光伏电站的运行状态，馈线电压控制器根据就地电压控制器上传的电气信息进行控制量的计算和控制指令的下发；就地电压控制器根据馈线电压控制器下发的指令，进行本地区域的控制量计算，控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出，以实现馈线区域内的电压越限控制。2.如权利要求1所述的一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统，其特征是，所述本地光伏电站的运行状态包括输出功率、电流、功率因数和并网点电压。3.如权利要求1所述的一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统，其特征是，就地电压控制器控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出的顺序是电压越限时首先投入本地无功补偿装置，当该本地无功补偿装置的功率输出达到上限时，控制本地光伏逆变器的无功功率输出。4.一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制方法，其特征是，利用权利要求1至3任意一项所述的配电网电压控制系统进行光伏接入配电网的电压控制，控制方法包括以下过程：就地电压控制器实时测量接入点电压，判断是否出现电压越限情况，如果电压没有越限则维持目前正常运行状态，如果电压越上限则投入本地无功补偿装置；就地无功补偿装置投入无功补偿，如果投入后电压恢复正常水平，则转入正常运行阶段；否则继续加大无功补偿的投入容量，如果无功补偿容量达到上限仍未解决电压越限问题，则进行调整本地光伏逆变器的功率因数；就地电压控制器向本地光伏逆变器发出调整无功功率输出指令，并且发出抑制电压所需的无功功率数值，本地光伏逆变器调整运行状态输出无功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立生，苏建军，张林利，孙勇，邵志敏，张世栋，刘合金，蒋斌，任志刚，雍军，文艳，李建修，赵辰宇，左新斌，刘文华，逯怀东，张庆，于光远，王鑫，王思源，尹爱辉，秦昌龙，刘思华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司济南供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37