基于分布式电源的输配协同电压控制方法、控制器及系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于分布式电源的输配协同电压控制方法、控制器及系统，属于输配电网自动电压控制技术领域。其中，所述方法包括：配电自动化系统在分布式电源无功可调资源不足而配电网整体电压均偏高或偏低的情况下，通过向调度自动化系统发送期望电压调节量，再由调度自动化系统通过变电站电容器投切或主变档位调整，保证配电网整体电压维持到合格的水平；调度自动化系统在馈线关口存在无功环流现象时，向配电自动化系统发送各馈线关口无功目标值，由配电自动化系统通过分布式电源无功调节，使馈线关口无功达到目标值，减少不同馈线之间无功不合理流动。之间无功不合理流动。之间无功不合理流动。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式电源的输配协同电压控制方法、控制器及系统


[0001]本专利技术属于输配电网自动电压控制
，特别涉及一种基于分布式电源的输配协同电压控制方法、控制器及系统。

技术介绍

[0002]分布式电源大量接入配电网后，不仅改变了传统电网能量单向流通的特性，而且使得无功电压特性发生了显著变化。分布式电源的高渗透率接入会影响电网全局的无功电压特性，影响程度与其出力、接入位置、接入方式以及功率因数有关。在目前的无功电压调控模式下，通过380V或10kV馈线并网的分布式电源属于配电自动化系统调控范围，引出10kV馈线的变电站属于输网地区调度电自动化系统调控范围，两者各自为政，出现了无功交换不合理、无功设备频繁动作、协调控制效果差等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于分布式电源的输配协同电压控制方法，提高配电网电压运行水平。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括以下步骤：
[0004]1)根据分布式电源当前电压和无功，计算所述期望下降或上升的电压量；
[0005]2)根据所述10kV馈线无功目标值，计算所述分布式电源的无功目标值；
[0006]3)根据所述期望下降或上升的电压量，计算所述变电站内电容器投切目标或主变分接头调档目标；
[0007]4)根据10kV馈线当前无功值，判断馈线关口无功是否存在环流现象，计算消除无功环流需要调节的各条馈线无功目标值。
[0008]进一步地，步骤1)中，根据分布式电源当前电压和无功，计算所述期望下降或上升的电压量，包括以下步骤：
[0009]1‑
1)将分布式电源按变电站10kV馈线进行分组，10kV馈线条数为N条，每条10kV馈线下辖分布式电源个数为K[i]，i＝1，
…
，N；第i条馈线分布式电源机端电压上、下限分别为U
dg_upper
、U
dg_lower
，无功上、下限分别为Q
dg_upper
[i][j]、Q
dg_lower
[i][j]，j＝1，
…
，K[i]；
[0010]1‑
2)一个控制周期到来时，获取每个分布式电源当前无功值Q
dg
[i][j]、当前机端电压U
dg
[i][j]，获取每条10kV馈线当前无功值Q
line
[i]；
[0011]1‑
3)计算期望下降或上升的电压量：
[0012]1‑3‑
1)若所有分布式电源均满足U
dg
[i][j]>U
dg_upper
且Q
dg
[i][j]>Q
dg_upper
[i][j]，则选取所有分布式电源中当前机端电压最大者记为U
dg_max
，计算期望下降的电压量U
exp_down
如下式(1)：
[0013]U
exp_down＝
U
dg_max
‑
U
dg_upper
(1)
[0014]1‑3‑
2)若所有分布式电源均满足U
dg
[i][j]<U
dg_lower
且Q
dg
[i][j]<Q
dg_lower
[i][j]，则选取所有分布式电源中当前机端电压最小者记为U
dg_min
，计算期望上升的电压量U
exp_up
如
下式(2)：
[0015]U
exp_up＝
U
dg_lower
‑
U
dg_min
(2)
[0016]进一步地，步骤2)中，根据每条10kV馈线关口无功目标值，计算和执行所述每个分布式电源无功目标值，包括以下步骤：
[0017]2‑
1)从调度自动化系统获取每条10kV馈线关口无功目标值Q
exp_line
[i]，i＝1，
…
，N，N为10kV馈线条数；
[0018]2‑
2)用平均分配方法计算每个分布式电源无功目标值为Q
dg_ctrl
[i][j]，如下式(3)：
[0019]Q
dg_ctrl
[i][j]＝
Q
dg
[i][j]+(Q
exp_line
[i]‑
Q
line
[i])/K[i](3)
[0020]若Q
dg_ctrl
[i][j]>Q
dg_upper
[i][j]，则令Q
dg_ctrl
[i][j]＝Q
dg_upper
[i][j]；
[0021]若Q
dg_ctrl
[i][j]<Q
dg_lower
[i][j]，则令Q
dg_ctrl
[i][j]＝Q
dg_lower
[i][j]；
[0022]2‑
3)将每个分布式电源无功目标值Q
dg_ctrl
[i][j]下发到对应的分布式电源执行。
[0023]进一步地，步骤3)中，根据所述期望下降或上升的电压量，计算所述变电站内目标电容器投切或主变分接头调档目标，包括以下步骤：
[0024]3‑
1)所述变电站的电容器个数为W，电容器最小动作间隔时间为T
min
，每个电容器容量为Q
cp_i
，每个电容器日投切次数限值为Q
cp_limit_day_i
，每个电容器月投切次数限值为OP
cp_limit_month_i
，i＝1，2
…
W，i为电容器序号；电容器无功变化对10kV母线电压的灵敏度为S
q_cp
；10kV母线电压上、下限分别为U
max
、U
min
；变电站主变档位最大值、最小值为TP
max_dp
、TP
min_dp
，日动作次数限值为OP
dp_limit_day
和月动作次数限值为OP
dp_limit_month
，一次调档可调节的电压变化量为U
δ_dp
；
[0025]3‑
2)一个控制周期到来时，采集每个电容器当前运行状态，10kV母线当前电压为U
bus
，采集每条10kV馈线当前无功值Q
line
[i]；采集主变当前档位TP
dp
、日动作次数OP
dp_day
和月动作次数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式电源的输配协同电压控制方法，其特征在于，包括：1)根据分布式电源当前电压和无功，计算期望下降或上升的电压量；2)根据10kV馈线无功目标值，计算所述分布式电源的无功目标值；3)根据所述期望下降或上升的电压量，计算变电站内电容器投切目标或主变分接头调档目标；4)根据所述10kV馈线当前无功值，判断馈线关口无功是否存在环流现象，并计算消除无功环流需要调节的10kV馈线无功目标值。2.根据权利要求1所述的输配协同电压控制方法，其特征在于，根据分布式电源当前电压和无功，计算期望下降或上升的电压量，包括以下步骤：1)将分布式电源按变电站所述10kV馈线进行分组，10kV馈线条数为N条，每条10kV馈线下辖分布式电源个数为K[i]，i＝1，
…
，N；第i条馈线分布式电源机端电压上、下限分别为U
dg_upper
、U
dg_lower
，无功上、下限分别为Q
dg_upper
[i][j]、Q
dg_lower
[i][j]，j＝1，
…
，K[i]；2)一个控制周期到来时，获取每个分布式电源当前无功值Q
dg
[i][j]、当前机端电压U
dg
[i][j]，获取每条10kV馈线当前无功值Q
line
[i]；3)计算所述期望下降或上升的电压量：3
‑
1)若所有分布式电源均满足U
dg
[i][j]>U
dg_upper
且Q
dg
[i][j]>Q
dg_upper
[i][j]，则选取所有分布式电源中当前机端电压最大者记为U
dg_max
，计算期望下降的电压量U
exp_down
如下式(1)：U
exp_down＝
U
dg_max
‑
U
dg_upper
ꢀꢀ
(1)3
‑
2)若所有分布式电源均满足U
dg
[i][j]<U
dg_lower
且Q
dg
[i][j]<Q
dg_lower
[i][j]，则选取所有分布式电源中当前机端电压最小者记为U
dg_min
，计算所述期望上升的电压量U
exp_up
如下式(2)：U
exp_up＝
U
dg_lower
‑
U
dg_min
ꢀꢀ
(2)。3.根据权利要求1所述的输配协同电压控制方法，其特征在于，根据10kV馈线无功目标值，计算所述分布式电源的无功目标值，包括以下步骤：1)从调度自动化系统获取每条10kV馈线关口无功目标值Q
exp_line
[i]，i＝1，
…
，N，N为10kV馈线条数；2)用平均分配方法计算每个分布式电源无功目标值为Q
dg_ctrl
[i][j]，如下式(3)：Q
dg_ctrl
[i][j]＝Q
dg
[i][j]+(Q
exp_line
[i]
‑
Q
line
[i])/K[i]
ꢀꢀ
(3)若Q
dg_ctrl
[i][j]>Q
dg_upper
[i][j]，则令Q
dg_ctrl
[i][j]＝Q
dg_upper
[i][j]；若Q
dg_ctrl
[i][j]<Q
dg_lower
[i][j]，则令Q
dg_ctrl
[i][j]＝Q
dg_lower
[i][j]；3)将每个分布式电源无功目标值Q
dg_ctrl
[i][j]下发到对应的分布式电源执行。4.根据权利要求1所述的输配协同电压控制方法，其特征在于，根据所述期望下降或上升的电压量，计算变电站内目标电容器投切或主变分接头调档目标，包括以下步骤：1)所述变电站的电容器个数为W，电容器最小动作间隔时间为T
min
，每个电容器容量为Q
cp_i
，每个电容器日投切次数限值为Q
cp_limit_day_i
，每个电容器月投切次数限值为OP
cp_limit_month_i
，i＝1，2
…
W，i为电容器序号；电容器无功变化对10kV母线电压的灵敏度为S
q_cp
；10kV母线电压上、下限分别为U
max
、U
min
；变电站主变档位最大值、最小值为TP
max_dp
、TP
min_dp
，日动作次数限值为OP
dp_limit_day
和月动作次数限值为OP
dp_limit_month
，一次调档可调节
的电压变化量为U
δ_dp
；2)一个控制周期到来时，采集每个电容器当前运行状态，10kV母线当前电压为U
bus
，采集每条10kV馈线当前无功值Q
line
[i]；采集主变当前档位TP
dp
、日动作次数OP
dp_day
和月动作次数OP
dp_month
；3)根据所述配电自动化系统需要变电站协助的期望下降的电压量U
exp_down
选择可以退运的电容器或执行主变降档，包括以下步骤：3
‑
1)根据所述期望下降的电压量U
exp_down
计算无功下降量Q
δ_down_cp
：3
‑1‑
1)若U
exp_down
≤0，不需要调节；若U
exp_down
>0且(U
bus
‑
U
exp_down
)<U
min
，则电压下降量U
δ_down_cp
＝U
bus
‑
U
min
；否则U
δ_down_cp
＝U
exp_down
；根据灵敏度S
q_cp
计算无功下降量Q
δ_down_cp
，如式(4)，转步骤3
‑1‑
2)；Q
δ_down_cp
＝U
δ_down_cp
/S
q_cp
ꢀꢀ
(4)3
‑1‑
2)在容量大于或等于Q
δ_down_cp
的电容器里查找一个可退出运行且容量最小的电容器，具体方法为：将当前处于所有运行状态的电容器的容量构成的集合记为Q
cp_run
＝{Q
cp_run_1
，
…
，Q
cp_run_i
，
…
，Q
cp_run_m
}，其中，Q
cp_run_i
为集合Q
cp_run
中第i个电容器的容量，m为当前处于运行状态的电容器总数；若集合Q
cp_run
中存在对应电容器的容量满足Q
cp_run_i
≥Q
δ_down_cp
，且所述电容器距离上一次动作时间大于最小动作间隔时间T
min
、该电容器日投切次数和月投切次数均未达到对应限值，则从所有满足条件的电容器中查找容量最小值对应的电容器，执行发出移除该电容器的指令，转入步骤5)；否则，表明没有容量大于或等于Q
δ_down_cp
的电容器可退出运行，则转入步骤3
‑1‑
3)；3
‑1‑
3)在容量小于Q
δ_down_cp
的电容器里查找一个可退出运行且容量最大的电容器，具体方法为：若集合Q
cp_run
中存在对应电容器的容量满足Q
cp_run_i
<Q
δ_down_cp
且该电容器距离上一次动作时间大于最小动作间隔时间T
min
、该电容器日投切次数和月投切次数均未达到对应限值，则从所有满足条件的电容器中查找容量最大值对应的电容器，将该电容器的容量记为Q
cp_run_k_max
，执行切除该电容器的指令，转入步骤5)；否则，转步骤3
‑1‑
4)；3
‑1‑
4)判断是否可降低主变的档位：若主变当前档位TP
dp
>TP
min_dp
，且日动作次数OP
dp_day
<OP
dp_limit_day
、月动作次数限值OP
dp_month
<OP
dp_limit_month
，一次调档可调节的电压变化量为U
δ_dp
<电压下降量U
δ_down_cp
，则向主变发送降档指令；4)根据配电自动化系统需要变电站协助的期望上升的电压量U
exp_up
选择可以投入的电容器或者执行主变升档，包括以下步骤：4
‑
1)根据期望上升的电压量U
exp_up
计算无功上升量Q
δ_up_cp
：4
‑1‑
1若U
exp_up
≤0，不需要调节；若U
exp_up
>0且(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚军，杨立波，马斌，孙广辉，曹树江，习新魁，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：