光伏发电与电网三相平衡的控制方法技术

一种光伏发电与电网三相平衡的控制方法，通过测控装置和电网治理装置实现，步骤为：第一步，通过测控装置读取的功率判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；第二步，测控装置将读取到的三相电网功率进行平均值计算；第三步，当三相功率不平衡时，判断电网向负荷供电功率最大或光伏发电向电网馈电功率最大的一相线路；第四步，计算三相不平衡相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数；第五步，计算三相不平衡相线路中每台电网治理装置功率分配值；第六步，测控装置依据电网治理装置功率分配值，控制相应的电网治理装置输出或吸收功率，达到电网功率三相平衡的目的。

【技术实现步骤摘要】
光伏发电与电网三相平衡的控制方法
本专利技术涉及一种光伏发电与电网三相平衡控制方法。
技术介绍
随着光伏的快速发展，国家精准扶贫政策的推出，分布式光伏发电以区域形式爆发性的增长。由于农村配电网供电能力较弱，线路阻抗大，基本以单相负荷为主，用电负荷分布不均。尤其是在只有电网供电时，用电高峰期呈现严重的三相不平衡状态，造成某个单相电压过低、谐波增大。由此，区域内分布式光伏发电将面临着高密度、多点接入光伏的安装分布不均、潮流复杂的问题，这将造成区域配电网波动、电压抬高、三相不平衡，以及谐波电流增大，极易造成配电设施和用户设备损坏。为了满足电网末端指标及供电要求，一般采取调整变压器分接头，使输出电压升高的措施。此时光伏发电单元的接入，在电网无负荷或轻负荷，以及无法就地消纳光伏发电的情况下，光伏发电将造成电网电压进一步抬升，超出国家电网标准上限，致使光伏逆变器停机，大量的光伏被弃光。有些光伏逆变器商家以盈利为目的，不顾及电网质量问题，不依据电网功率平衡输出特性安装光伏，在电压超标的基础上强行发电，造成电网谐波、电压严重超标，单相电压已接近300V(国家标准为220V±10％)，给电网带来的是灾难性的损坏，同时伴随部分家电被烧坏，使得国家精准扶贫政策形同虚设，给国家、个人带来了极大的经济损失，而且给利国利民的光伏发电带来了负面的影响。由此国家针对此问题投入人力、财力进行专项课题研究，以农网末端治理和光伏发电最大化为控制目标，通过测控装置对三相电网中的所有光伏发电单元监测分析，对电网治理装置实时控制，达到对农网末端治理和光伏发电最大化为控制的目的。目前的治理措施之一是针对光伏发电功率波动、高比例发电和削峰填谷采用光储一体机和储能设备。储能设备在电网电压高时，吸收有限的光伏电量，稳定电网电压，防止逆变器因电压超标而停机，在电网电压低时定时释放出电量，保证光伏发电不被抛弃。随着光伏发电容量的增加，光储一体机和储能设备等产品的投放也增加，成本、占地大大的增加不适用于电网末端推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服电网末端由于光伏发电接入带来的电网三相不平衡的问题，提出一种光伏发电与电网三相平衡的方法。应用本专利技术的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1。所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，测控装置向上接收远程管理调度数据，向下经网络通讯读取台区内三相线路所有电网治理装置、光伏发电单元设备的数据，并对n台电网治理装置进行控制。所述的电网治理装置是一种单相线路输入输出装置，具有双向变流和储能功能，并具有接受远程控制和自适应两种工作模式。处于自适应控制模式时，短时的光伏发电、负荷功率增大电网电压超标，电网治理装置可快速吸收或释放功率，保证电网电压达标。接收远程控制时，电网治理装置接收测控装置控制命令，实现三相平衡、优化线损、电网达标等电网治理控制。电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间。电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯。光伏发电单元由光伏组件和逆变器组成，光伏发电单元分布在台区内单相线路中。测控装置由多功能表、有线无线通讯接口及控制器组成。其中多功能表为变压器低压侧三相电量监测仪表，控制器读取多功能表的数据、m台光伏发电单元数据，以及n台电网治理装置的数据，并依据控制策略对电网治理装置进行控制。控制器记录存储m台光伏发电单元和n台电网治理装置接入点的地理坐标、光伏发电单元容量、基本负荷特性和电网每段线路长度及阻抗。本专利技术光伏发电与电网三相平衡方法通过测控装置和电网治理装置实现，步骤如下：第一步，通过测控装置读取的功率判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；第二步，测控装置将读取到的三相电网功率进行平均值计算；第三步，当三相功率不平衡时，测控装置判断电网向负荷供电功率最大或光伏发电向电网馈电功率最大的一相线路；第四步，计算三相不平衡相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数；第五步，计算三相不平衡相线路中每台电网治理装置功率分配值；第六步，测控装置依据电网治理装置功率分配值，控制相应的电网治理装置输出或吸收功率，达到电网功率三相平衡的目的。第一步中，测控装置读取台区内所连接可通讯设备数据，并进行分析，定义当测控装置读取的功率为正值时，为仅有电网为负荷供电，电流、功率为正值，当测控装置读取的功率为负值时，由光伏发电向电网馈电，电流、功率为负值。在仅有电网为负荷供电时，或光伏发电参与向电网馈电时，本专利技术各步骤具体如下：1、仅有电网为负荷供电时，由于线路阻抗和负荷用电的原因，造成每相线路电压衰减，尤其电网末端，负荷功率越大电压衰减严重。某一时刻的三相电网中，每相线路的负荷瞬时功率不同，导致三相线路电压、功率出现不平衡现象。在仅有电网为负荷供电时，本专利技术采用以下控制策略：(1)判断电网潮流方向为避免电网质量下降，测控装置实时读取多功能表及电网治理装置和光伏发电单元的数据，通过多功能表中的电压、电流及功率等数据，分析电网A相、B相及C相功率Pa、Pb、Pc的平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相功率均大于0，即Pa≥0、Pb≥0、Pc≥0，为电网三相功率为正值，测控装置判断电网向负荷供电；(2)计算三相平均功率测控装置依据三相功率Pa、Pb、Pc计算平均功率Pave：Pave＝(Pa+Pb+Pc)/3(3)判断三相功率不平衡的相线路，该相线路为电网向负荷供电功率最大的相线路测控装置将三相平均功率Pave分别与每相功率Pa、Pb、Pc进行差值计算，得到差值ΔPa、ΔPb、ΔPc，将三组差值ΔPa、ΔPb、ΔPc的绝对值分别与三相功率不平衡最大偏差允许值ΔPd比较，当其中一相的比较结果大于等于三相功率不平衡最大偏差允许值ΔPd时，判定三相功率处于不平衡状态，且该相线路为三相电网向负荷供电功率最大的一相线路。(4)计算电网向负荷供电功率最大相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数K测控装置读取检测得到的负荷功率最大的相线路中，每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un和最末端光伏发电单元电压Um，并由电网线路的始端到末端，依次将第一电网治理装置的输出端电压U1与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU1-2；将第二电网治理装置的输出端电压U2与第三电网治理装置的输出端电压U3做差值计算，得到差值ΔU2-3，如此类推，直至第n电网治理装置n的输出端电压Un与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到差值ΔUn-m，将得到的所有差值求和：ΔUZ＝ΔU1-2+ΔU2-3+……+ΔUn-m，再分别将每组差值ΔU1-2、ΔU2-3、…、ΔUn-m除以求和值ΔUZ，得到每台电网治理装置的功率分配系数K1、K2、K3、……、Kn。电网治理装置功率分配系数K的大小，可以反映对应的电网治理装置n-1与另一台电网治理装置n或电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间区间内的负荷功率大小，电网治理装置功率分配系数K越大，电网治理装置n-1与另一台电网治理装置n之间的区间内或电网治理装置n与最末端光伏发电单元m之间的区间内的负荷功率越大；反之电网治理装置功率分配系数K越小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏发电与电网三相平衡的控制方法，其特征在于：所述的控制方法通过光伏发电与电网治理系统实现，所述的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，n台电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间；电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯；所述的控制方法步骤如下；第一步，通过测控装置读取的功率，判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；第二步，测控装置将读取到的三相电网功率进行平均值计算；第三步，当三相功率不平衡时，测控装置判断电网向负荷供电功率最大或光伏发电向电网馈电功率最大的一相线路；第四步，计算三相不平衡相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数；第五步，计算三相不平衡相线路中每台电网治理装置功率分配值；第六步，测控装置依据电网治理装置功率分配值，控制相应的电网治理装置输出或吸收功率，达到电网功率三相平衡的目的。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电与电网三相平衡的控制方法，其特征在于：所述的控制方法通过光伏发电与电网治理系统实现，所述的光伏发电与电网治理系统由测控装置、m台光伏发电单元及n台电网治理装置组成，m和n为整数，m≥1，n≥1所述的测控装置位于配电网变压器低压侧的输出端，n台电网治理装置与m台光伏发电单元安装在同一单相线路中，间隔安装在m台光伏发电单元之间；电网治理装置与光伏发电单元各自独立与测控装置通讯；所述的控制方法步骤如下；第一步，通过测控装置读取的功率，判断电网潮流方向，当功率为正时电网向负荷供电，功率为负时光伏发电向电网馈电；第二步，测控装置将读取到的三相电网功率进行平均值计算；第三步，当三相功率不平衡时，测控装置判断电网向负荷供电功率最大或光伏发电向电网馈电功率最大的一相线路；第四步，计算三相不平衡相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数；第五步，计算三相不平衡相线路中每台电网治理装置功率分配值；第六步，测控装置依据电网治理装置功率分配值，控制相应的电网治理装置输出或吸收功率，达到电网功率三相平衡的目的。2.按照权利要求1所述的光伏发电与电网三相平衡的控制方法，其特征在于：在仅有电网为负荷供电时，所述的控制方法为：(1)判断电网潮流方向测控装置实时读取多功能表及电网治理装置和光伏发电单元的数据，通过多功能表中的电压、电流及功率，分析电网A相、B相及C相功率Pa、Pb、Pc的平衡状态及潮流方向，当电网A相、B相及C相的功率均大于0，即Pa≥0、Pb≥0、Pc≥0，测控装置判断为仅有电网向负荷供电；(2)计算三相平均功率测控装置依据其多功能表读取的三相功率计算三相平均功率Pave：Pave＝(Pa+Pb+Pc)/3(3)判断三相功率不平衡时电网向负荷供电功率最大相线路测控装置将三相平均功率Pave分别与每相功率Pa、Pb、Pc进行差值计算，得到差值ΔPa、ΔPb、ΔPc，将三组差值ΔPa、ΔPb、ΔPc的绝对值分别与三相功率不平衡最大偏差允许值ΔPd比较，当其中一相的比较结果大于等于三相功率不平衡最大偏差允许值ΔPd时，判定三相功率处于不平衡状态，且该相线路为三相电网向负荷供电功率最大的一相线路；(4)计算负荷功率最大相线路中的每台电网治理装置的功率分配系数K测控装置读取检测得到的负荷功率最大相线路中，每台电网治理装置电压U1、U2、…、Un和最末端光伏发电单元电压Um，并由电网线路的始端到末端，依次将第一电网治理装置的输出端电压U1与第二电网治理装置的输出端电压U2做差值计算，得到差值ΔU1-2；将第二电网治理装置的输出端电压U2与第三电网治理装置的输出端电压U3做差值计算，得到差值ΔU2-3，如此类推，直至第n电网治理装置n的输出端电压Un与最末端光伏发电单元m输出端电压Um做差值计算，得到差值ΔUn-m，将得到的所有差值求和：ΔUZ＝ΔU1-2+ΔU2-3+……+ΔUn-m再分别将每组差值ΔU1-2、ΔU2-3、…、ΔUn-m除以求和值ΔUZ，得到每台电网治理装置的功率分配系数K1、K2、……、Kn；电网治理装置功率分配系数K的大小，反映对应的电网治理装置n-1与另一台电网治理装置n或电网治理装置n与末端光伏发电单元m之间区间内的负荷功率大小；(5)计算负荷功率最大的相线路中每台电网治理装置功率分配值P1、P2、…、Pn测控装置将负荷功率最大相线路中每台电网治理装置的分配系数K，分别与多功能表采集的该相线路功率与三相功率平均值Pave的差值Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一波，王哲，徐斌，丁津津，张颖，杨子龙，高娴，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11