分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法制造方法及图纸

一种分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，分析电网供电方式特点，计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率以及光伏发电向电网馈电时电压超标对应的光伏发电功率。计算当前季节最佳的电网电压等级和电网治理装置最大配置功率。依据季节考虑负荷同时用电的变化，确定电网治理装置的容量，根据线路损耗情况确定安装电网治理装置数量及位置。

Distributed Quasi-Synchronous Power Grid Measurement System Configuration Method of Power Grid Governance Devices

A configuration method of grid control device for distributed quasi-synchronous grid measurement system is presented. The characteristics of grid power supply mode are analyzed. The load power corresponding to over-standard voltage and photovoltaic power corresponding to over-standard voltage when grid feeds to grid are calculated. Calculate the best grid voltage level and the maximum power allocation of grid management devices in the current season. Considering the change of load and electricity consumption at the same time in season, the capacity of power grid control devices is determined, and the number and location of power grid control devices are determined according to line losses.

【技术实现步骤摘要】
分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法
本专利技术涉及一种电网治理装置配置方法。
技术介绍
随着应用电力电子器件设备的大量应用，电网谐波急剧增加。在工业电网环境中，不同属性设备功率快速变化。由于国家精准扶贫政策的推出，新能源发电又以区域形式发生爆发性的增长，给脆弱的电网-农网带来严重的质量超标问题。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，易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、多点接入光伏安装分布不均、潮流复杂等问题，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的措施使输出电压升高。此时光伏发电的接入，在电网无负荷或轻负荷的情况下，由于无法就地消纳，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以农网末端治理和光伏发电最大化为控制目标，投入人力、财力进行专项课题研究，为此推出一种新型电网治理装置与电网电压调整相互配合的控制方法。但是由于前期的电网性能、用电负荷、安装光伏发电容量、用电习性等缺乏有效的综合评估方法，为确定电网电压调整等级及新型电网治理装置的安装数量、位置、容量和功率等设计带来困难。目前对电网系统性的同步测量方法及手段缺失，只能采用专业仪表对被检测线路中各个关键点进行非同步测量，再经分析、仿真、评估得到数据，依据分析结果选取若干个点安装电网治理装置，再通过测量装置对三相电网中的所有电网治理装置、光伏发电、负荷功率、用电习性监测分析，给出最佳电网电压等级及相应的控制策略，对电网治理装置进行实时控制，达到对电网末端治理和光伏发电最大化的控制目的。示范工程依托于国家投资、设备供应商及当地管理部门大力配合得以顺利实施。示范工程结束后的推广应用将面临着太多的问题，如每段电网负荷、光伏单元、线路阻抗、变压器容量和用电方式都不同，没有系统同步检测设备很难得到准确数据，而且由于在线安装设备商家不配合数据采集也会制约着示范工程的推广和应用，由此示范工程方法是无法在其它电网末端应用的。电网单点测量技术和仪器非常成熟且精度高，如对电网系统同步检测数量多投资成本高；从系统层面检测多见于设备数据采集到数据中心，检测精度低，同步性差。如光伏电站数据中心检测电站内逆变器、汇流箱、变压器、开关柜等设备数据进行显示分析，而逆变器、汇流箱提供数据是非测量型专业仪表或传感器，数据精度差，而且数据采集非同步检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对电网末端由于光伏单元接入带来的电网质量下降、发电电量不能达到预期等问题，提出一种分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法。本专利技术通过电网特性检测分析，提出电网治理装置的安装位置及容量配置方法。应用本专利技术的分布式准同步电网测量系统由显示分析终端和M台电网数据采集器组成，M为整数，M≥1。所述的M台电网数据采集器分布安装在台变低压侧三相线路每个单相线路的关键点处，如光伏发电并网点、负荷较大处或电力电子设备较多等处。电网数据采集器与显示分析终端通讯。显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端，通过载波、有线或无线网络读取台区内三相线路的电网数据采集器的数据。所述的电网数据采集器通过电流、电压传感器与被检测点电网连接，采集电网治理装置安装点处的电网电气信息，包括功率、电流、电压等，兼有网络校时、载波、有线或无线网络通讯等功能；显示分析终端由多功能表、载波集中采集模块、有线无线通讯接口、显示终端及数据分析控制器组成。其中多功能表为变压器低压侧三相电气测量仪表。数据分析控制器读取多功能表的数据和M台电网数据采集器的数据，并进行分析。载波集中采集模块有三个通道，分别采集台区内三相线路中每台电网数据采集器数据。显示终端可手动录入存储M台电网数据采集器安装点的地理坐标、光伏发电容量、基本负荷特性和电网每段线路长度及阻抗，实时显示采集的数据和分析结果。M台电网数据采集器与显示分析终端接入同一个交流电源，间距不超过30cm。电网数据采集器采集电压和电流，与显示分析终端通讯。M台电网数据采集器分布安装在台区内三相线路每个单相线路关键点处，如光伏发电并网点、负荷较大、电力电子设备较多等处。M台电网数据采集器的设备地址码以及排列顺序手工录入到显示分析终端中。本专利技术分布式准同步电网测量系统的工作过程如下：显示分析终端依据多功能表采集到的电气数据为标准，对接收到的电网数据采集器采集的电气数据进行误差分析，并将分析结果存储在显示分析终端，对后续接收到的电网数据采集器的每个数据进行误差修正。显示分析终端采用载波通讯方式与所有电网数据采集器通讯。显示分析终端通过控制载波集中采集模块的单相输出如A相，发出安装在台区内三相线路上的所有电网数据采集器的地址。当显示分析终端收到有应答的电网数据采集器时，可确定该电网数据采集器安装在所测A相线路中。同时显示分析终端依据手工录入排列顺序和有应答的电网数据采集器地址，建立该相线路的排列顺序。B、C两相线路的电网数据采集器定位方法同上。显示分析终端在线实时读取电网数据采集器的所有数据、误差修正，并将实时采集数据与历史同时刻数据比对，依据数据分析需要分别进行求和、求平均、最大值和最小值计算，将计算结果保存在显示分析终端。在基于分布式准同步电网测量的电网治理装置配置方法中，依据此数据进行分析。本专利技术分布式准同步测量的电网治理装置配置方法步骤如下：步骤一、分析电网供电特点；步骤二、计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率；步骤三、计算光伏发电向电网馈电时电压超标对应的光伏发电功率；步骤四、计算当前季节最佳的电网电压等级和电网治理装置最大配置功率；步骤五、依据季节考虑负荷同时率的变化，确定电网治理装置的容量；步骤六、确定安装电网治理装置数量及位置。各步骤具体说明如下：步骤一，分析电网供电特点：如显示分析终端读取到每相线路中电网数据采集器的电压U1≥U2≥…≥Um，呈递减分布，则确定为电网向负荷供电，如读取到的每台电网数据采集器的电压U1≤U2≤…≤Um，呈递增分布，则确定为光伏发电向电网馈电。电网向负荷供电时，显示分析终端读取到线路中电网数据采集器的电压U1≥U2≥…≥Um呈递减分布，其原因是由于线路长、线损大、负荷等，采用标准电压等级供电时，在电网末端由于负荷功率增大导致电压严重超标。为改善上述问题，一般都采用调整变压器分接头的方法将系统输出电压调高。由于系统的输出电压被调高，当光伏发电接入后，电网潮流方向发生改变，此时显示分析终端读取到线路中电网数据采集器的电压数据为U1≤U2≤…≤Um呈递增分布。其原因在于同一供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，所述分布式准同步电网监测系统由显示分析终端和M台电网数据采集器组成，M为整数，M≥1；所述的M台电网数据采集器分布安装在台变低压侧三相线路中，显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端，读取台区内三相线路的电网数据采集器的数据；其特征在于，所述的评估方法步骤如下：步骤一、分析电网供电特点：步骤二、计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率；步骤三、计算光伏发电向电网馈电时电压超标对应的光伏发电功率；步骤四、计算当前季节最佳的电网电压等级和电网治理装置最大配置功率；步骤五、依据季节考虑负荷同时率的变化，确定电网治理装置的容量；步骤六、确定安装电网治理装置数量及位置。

【技术特征摘要】
1.一种分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，所述分布式准同步电网监测系统由显示分析终端和M台电网数据采集器组成，M为整数，M≥1；所述的M台电网数据采集器分布安装在台变低压侧三相线路中，显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端，读取台区内三相线路的电网数据采集器的数据；其特征在于，所述的评估方法步骤如下：步骤一、分析电网供电特点：步骤二、计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率；步骤三、计算光伏发电向电网馈电时电压超标对应的光伏发电功率；步骤四、计算当前季节最佳的电网电压等级和电网治理装置最大配置功率；步骤五、依据季节考虑负荷同时率的变化，确定电网治理装置的容量；步骤六、确定安装电网治理装置数量及位置。2.按照权利要求1所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述的步骤一中，显示分析终端读取到的每个电网数据采集器安装点电压U1≥U2≥…≥Um，若呈递减分布，则确定为电网向负荷供电，若显示分析终端读取到的每个电网数据采集器安装点电压U1≤U2≤…≤Um，若呈递增分布，则确定为光伏发电向电网馈电。3.按照权利要求1所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述步骤二中，电网向负荷供电时，计算电网末端的电网数据采集器采集的最低电压数据，以及下调5％、10％不同电压等级下的电压值；将国标电压下限值Ugb与所有电网数据采集器采集的数据比较，确定当前显示电压超标的电网数据采集器S的位置，并推算得到电压下调5％、10％的电网数据采集器S5％、S10％的位置，依据此位置采集到电压超标对应的负荷用电功率Ps_m、Ps_m5％、Ps_m10％。4.按照权利要求3所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率的具体方法如下：(1)计算分别在现有最低电压和下调5％、10％不同电压等级下的电网末端电压值；显示分析终端分别将第M台电网数据采集器采集的最低电压Um下调5％和10％，计算得到：Um_5％＝Um(1-5％)Um_10％＝Um(1-10％)其中，Um为第M台电网数据采集器采集的最低电压，Um_5％为将Um电压下调5％时的电压，Um_10％为将Um电压下调10％时的电压；(2)确定引起电压超标和电压下调5％、10％的电网数据采集器S、S5％、S10％的位置；将显示分析终端读取到的所有电网数据采集器的电压分别与国标下限电压Ugb比较，当判断到第S台电网数据采集器采集的电压近似或等于国标下限电压Ugb，即时，显示分析终端分别读取第S台电网数据采集器采集到的功率Ps_m，该功率也是引起电压超标的负荷用电功率；其中，S为M台电网数据采集器中的一台；由于电网电压下调5％，电网末端电压Um同步下调到Um_5％后该线路超标电压点同步改变为：当显示分析终端判断到第S5％台电网数据采集器采集的电压近似或等于Us-5％时，显示分析终端分别读取第S5％台电网数据采集器采集到的功率Ps_m5％，该功率也是引起电压超标的负荷用电功率；其中，S5％为M台电网数据采集器中的一台；由于电网电压下调10％，电网末端电压Um同步下调到Um_10％后该线路超标电压点同步改变为：当显示分析终端判断到第S10％台电网数据采集器采集的电压，近似或等于Us-10％时，显示分析终端分别读取第S10％台电网数据采集器采集到的功率Ps_m10％，该功率也是引起电压超标的负荷用电功率；其中，S10％为M台电网数据采集器中的一台；其中，Ugb为国家电压标准范围220±10％；电网数据采集器S、S5％、S10％分别为M台电网数据采集器中的一台；Us、Us_5％、Us_10％分别为第S、S5％、S10％台电网数据采集器采集电压；Ps_m、Ps_m5％、Ps_m10％分别为第S、S5％、S10％台电网数据采集器采集的功率。5.按照权利要求1所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述步骤三中，光伏发电向电网馈电时，读取电网末端电网数据采集器采集的最高电压数据，并计算下调5％、10％不同电压下的电压值，将国标电压上限值Ugb与所有的电网数据采集器采集的数据比较，确定当前显示电压超标和电压下调5％、10％下超标的电网数据采集器S、S5％、S10％的位置，依据此位置采集到电压超标对应的光伏电源向电网馈电功率Pm_s、Pm5％_s、Pm10％_s。6.按照权利要求5所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，计算光伏发电向电网馈电时电压超标对应的光伏发电功率的具体步骤如下：(1)计算电网末端分别在现电压和下调5％、10％不同电压等级下的电压值；显示分析终端分别将第M台电网数据采集器采集的现有电网最高电压Um下调5％和10％，计算得到：Um_5％＝Um(1-5％)Um_10％＝Um(1-10％)其中，Um为第M台电网数据采集器M采集的现有电网最高电压，Um_5％为将现有电网最高电压Um下调5％时的电压，Um_10％为将现有电网最高电压Um下调10％时的电压；(2)确定引起电压超标和电压超标下调5％、10％的电网数据采集器S、S5％、S10％的位置；将分析终端读取到的所有电网数据采集器的电压分别与国标下限电压Ugb比较，当判断到第S台电网数据采集器s采集的电压，近似或等于国标上限电压Ugb，即时，显示分析终端分别读取第S台电网数据采集器的功率Pm_s，该功率也是引起电压超标的光伏发电功率；其中，S为M台电网数据采集器中的一台；由于电网电压下调5％，电网末端电压Um同步下调到Um_5％后该线路超标电压点同步改变为：当显示分析终端判断到第S5％台电网数据采集器采集的电压近似或等于Us_5％时，显示分析终端分别读取第S5％电台网数据采集器的功率Pm5％_s，该功率也是引起电压超标的光伏发电功率；其中，S5％为M台电网数据采集器中的一台；由于电网电压下调10％，电网末端电压Um同步下调到Um_10％后该线路超标电压点同步改变为：当显示分析终端判断到第S10％台电网数据采集器采集的电压近似或等于Us_10％时，显示分析终端分别读取第S10％台电网数据采集器的功率Pm10％_s，该功率也是引起电压超标的光伏发电功率；其中，S10％为M台电网数据采集器中的一台。7.按照权利要求1所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述步骤四中，通过显示分析终端分别对不同电压等级下，在电网为负荷供电与光伏发电向电网馈电两种供电方式下，造成电压超标的功率进行差值绝对值计算，得到造成电压超标的功率的差值绝对值λs_m、λs_m5％、λs_m10％，通过电压超标的功率的差值绝对值λs_m、λs_m5％、λs_m10％的比较分析，找出一组最小值λmin，分析该组最小值λmin对应的一组数据，找出在两种供电方式下引起电压超标的最大功率Pmax；其中，λs_m、λs_m5％、λs_m10％分别为当前电压和下调5％、10％电压等级条件下，电网为负荷供电造成电压超标的负荷功率，与对应电压等级的光伏发电向电网馈电造成电压超标输出功率的差值的绝对值；λmin为电压超标输出功率的最小差值的绝对值。8.按照权利要求7所述的分布式准同步电网测量系统的电网治理装置配置方法，其特征在于，计算当前季节最佳的电网电压等级和电网治理装置最大配置功率Pmax方法的具体步骤为：(1)分析计算最佳电网电压等级显示分析终端计算不同电压等级在电网为负荷供电与光伏发电向电网馈电时造成电压超标功率差值的绝对值：|Ps_m-Pm_s|＝λs_m|Ps_m5％-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，王环，陈卓，王一波，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11