基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法制造方法及图纸

一种基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法，步骤如下：1、分析电网供电方式特点；2、计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率；3、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；4、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；5、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；6、确定安装电网治理装置的数量及位置。

Distributed Quasi-Synchronous Power Grid Measurement System Based on Full Power Output of Photovoltaic

A configuration method of grid governance device for distributed quasi-synchronous grid measurement system based on full photovoltaic power output is presented. The steps are as follows: 1. Analyzing the characteristics of grid power supply mode; 2. Calculating the load power corresponding to the over-standard voltage when the grid supplies power to the load; 3. Calculating the photovoltaic power corresponding to the over-standard voltage when the photovoltaic power is fed to the grid; 4. Calculating the best electricity in the current season; The voltage level of the power grid and the maximum allocation power of the power grid governing device; 5. The capacity of the power grid governing device is determined according to the seasonal variation of load and power consumption at the same time; 6. The number and location of installing the power grid governing device are determined.

【技术实现步骤摘要】
基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统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的配置方法。
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，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爆发性的增长，给脆弱的电网-农网带来严重的质量超标。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，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，为如何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，对电网治理装置实时控制，达到对电网末端治理和光伏发电最大化为控制的目的。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，由于得不到在线安装设备商家的不配合数据采集都会制约着示范工程的应用，由此同样的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、仪器非常成熟精度高，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克服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，提出一种基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置的配置方法。本专利技术通过电网特性检测分析提出电网治理装置的配置方案。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。M台电网数据采集器中，第M台电网数据采集器位于电网线路的末端。所述的M台电网数据采集器安装在光伏发电机组台区变压器低压侧三相线路每个单相线路关键点处，如光伏发电并点网、负荷较大、电力电子设备较多等处，通过电流、电压传感器与被检测点电网连接，采集被测点处的电网电气信息，包括功率、电流、电压等，并兼有网络校时、载波、有线或无线网络通讯等功能。显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端。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。显示分析终端的数据分析控制器读取多功能表的数据和M台电网数据采集器数据，并进行分析。载波集中采集模块有三个通道，分别采集变压器低压侧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、光伏安装容量、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、分析结果。显示分析终端分别读取其多功能表采集的电气信息，通过载波、有线或无线网络读取变压器低压侧三相线路的M台电网数据采集器采集的数据。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。显示分析终端以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，并存储分析结果，为后续接收到的电网数据采集器的每个数据进行误差修正。M台电网数据采集器同时记录下当前位置的GPS定位坐标、光伏发电安装容量、负荷容量和属性。将M台电网数据采集器设备地址码及排列顺序，手工录入到显示分析终端中。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的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。另外B、C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所有数据、误差修正值，并将实时采集的数据与历史同时刻的数据比对，依据数据分析需要分别求和、求平均、计算最大值和最小值，将计算结果保存在显示分析终端，用于本专利技术评估分析。本专利技术电网治理装置配置方法步骤如下：步骤一、分析电网供电方式特点；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。各步骤具体如下：步骤一，分析电网供电特点；显示分析终端读取到每相线路中电网数据采集器采集的被测点电压如呈递减分布：U1≥U2≥…≥Um，确定为电网向负荷供电，如读取到的每台电网数据采集器采集的被测点电压呈递增分布：U1≤U2≤…≤Um，确定光伏发电向电网馈电。电网向负荷供电时，电网数据采集器读取到的每个被测点的电压U1≥U2≥…≥Um呈递减分布，其原因是：在电网末端由于线路长、线损大、负荷等，采用标准电压等级供电时，由于负荷功率增大导致电压严重超标。为改善上述问题，一般采用调整变压器分接头将系统输出电压调高。由于系统输出电压调高，当光伏发电接入后向电网馈电，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。其原因在于同一供电线路环境下，光伏发电向电网馈电无法被负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法，所述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；M台电网数据采集器中，第M台电网数据采集器位于电网线路的末端；所述的M台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，采集被测点处的电网电气信息；所述的显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端，读取其多功能表的数据和M台电网数据采集器数据，并进行分析，其特征在于，所述的配置方法步骤如下；步骤一、分析电网供电方式特点；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用电的变化，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】
1.一种基于光伏满功率输出的分布式准同步电网测量系统电网治理装置配置方法，所述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；M台电网数据采集器中，第M台电网数据采集器位于电网线路的末端；所述的M台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，采集被测点处的电网电气信息；所述的显示分析终端挂接在位于配电网变压器低压侧的输出端，读取其多功能表的数据和M台电网数据采集器数据，并进行分析，其特征在于，所述的配置方法步骤如下；步骤一、分析电网供电方式特点；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用电的变化，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每相线路中电网数据采集器采集的被测点电压如呈递减分布：U1≥U2≥…≥Um，确定为电网向负荷供电，如读取到的每台电网数据采集器采集的被测点电压呈递增分布：U1≤U2≤…≤Um，确定光伏发电向电网馈电；其中，U1为第一电网数据采集器采集的电压，U2为第二电网数据采集器采集的电压，Um为第M电网数据采集器采集的电压。3.按照权利要求1所述的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述的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的方法如下：在电网向负荷供电时，计算电网末端的第M台电网数据采集器采集的最低电压数据，并推算得到下调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电压数据比较，确定当前引起电压超标的电网数据采集器S的位置和电压超标下调5％、10％的电网数据采集器S5％、S10％的位置，采集此位置的电压超标对应的负荷用电功率Ps_m、Ps_m5％、Ps_m10％；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％台电网数据采集器电压超标对应的负荷用电功率；计算电网向负荷供电时超标电压对应的负荷用电功率：(1)计算在现有最低电压和下调5％、10％不同电压等级下的电网末端的电压值；显示分析终端分别将第M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超标下调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，当判断第S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：当判断到第S5％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：当判断到第S10％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％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的被测点电压。Ps_m、Ps_m5％、Ps_m10％分别为第S、S5％、S10％台电网数据采集器采集的被测点的功率。4.按照权利要求1所述的电网治理装置配置方法，其特征在于，所述的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的方法如下；光伏发电向电网馈电时，显示分析终端利用多功能表检测的功率、第M台电网数据采集器采集的电压数据和该线路总的装机额定功率Przm，计算出在总的装机额定功率Przm下的第M台电网数据采集器所在被测点的电压Urm，依据在总的装机额定功率Przm下的第M台电网数据采集器所在被测点的电压Urm与第M台电网数据采集器采集的被测点的电压做差值计算，得到电压差值ΔUrm，再通过国标上限电压Ugb与电压差值ΔUrm做差值计算，得到在总装机额定功率输出时的超标电压值Urs；依据此超标电压值Urs，确定第S台电网数据采集器的位置，并在光伏发电容量数据人工录入中，检索到对应第S台电网数据采集器到电网末端光伏装机额定功率Pm_s；同时依据此总装机额定功率输出时的超标电压值Urs，以及在总装机额定功率输出时的电网电压下调5％、10％不同电压等级下对应的超标电压值Us_5％、Us_10％，确定第S5％、S10％台电网数据采集器的位置，并检索到从第S5％、S10％台电网数据采集器到电网末端的总的光伏装机额定功率Pm5％_s、Pm10％_s；计算电压超标对应的光伏额定发电功率，方法如下：当读取到的电网数据采集器采集的被测点电压呈递增U1≥U2≥…≥Um分布，则确定是由光伏发电向电网馈电；(1)计算总装机额定功率及在总装机额定功率下的第M台电网数据采集器所在被测点的电压显示分析终端将该线路上的所有光伏装机额定功率PV求和，得到该线路总的装机额定功率Przm：其中，i为1～M台电网数据采集器；显示分析终端在负荷最小时刻读取第M台电网数据采集器采集的被测点电压Um，在不考虑线损、线路感抗和负荷的条件下，计算出在总装机额定功率Przm下的第M台电网数据采集器所在被测点的电压Urm其中，r为该线路阻抗；Pz为当前多功能表测得的该线路总输出功率；Przm为该线路的总光伏装机额定功率；Um为当前测得该线路末端第M电网数据采集器的采集电压；Urm为计算得到的该线路以光伏额定功率输出时，在线路末端产生的电压值；(2)计算电网电压下调5％、10％时，在该线路以额定光伏输出功率时电网末端不同电压等级下的电压值；显示分析终端分别将在该线路以额定光伏输出功率输出时第M电网数据采集器的电压Urm下调5％和10％，计算得到：Um_5％＝Urm(1-5％)和Um_10％＝Urm(1-10％)其中，Um_5％为将Urm电压下调5％时的电网电压，Um_10％为将Urm电压下调10％时的电网电压；(3)确定在该线路以额定光伏输出功率输出时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；将以总装机额定功率输出时，计算得到的第M电网数据采集器的线路末端电压Urm与第M电网数据采集器实际采集到的电压Um做差值计算，得到ΔUrm：ΔUrm＝Urm-Um通过国标上限电压Ugb与ΔUrm做差值计算，得到在以总装机额定功率输出时的超标电压值Urs：Urs＝Ugb-ΔUrm将显示分析终端读到的所有电网数据采集器的电压值，分别与超标电压值Urs比较，当判断到第S电网数据采集器S采集的电压，近似或等于超标电压值Urs时，显示分析终端检索从第S电网数据采集器到电网末端光伏装机额定功率值，并计算出该段线路光伏装机额定功率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，S＜M；由于电网电压下调5％，电网末端电压Urm同步下调到Um_5％后该线路超标电压点同步改变为：显示分析终端判断第S5％电网数据采集器采集的电压，近似或等于Us_5％时，显示分析终端检索从第S5％电网数据采集器到电网末端的光伏装机额定功率值，并计算出该段线路装机额定光伏功率：该段线路装机额定光伏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，S5％＜M；由于电网电压下调10％，电网末端电压Urm同步下调到Um_10％后该线路超标电压点同步改变为：显示分析终端判断第S10％电网数据采集器S10％采集的电压，近似或等于Us_10％时，显示分析终端检索从第S10％电网数据采集器到电网末端的装机光伏额定功率，并计算出该段线路装机额定光伏功率Pm10％_s...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨子龙，王哲，郭立东，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