一种架空配电线路分布式无功补偿系统技术方案

本发明专利技术提供了一种架空配电线路分布式无功补偿系统，属于配电网控制技术领域。包括：分布式无功补偿系统：所述分布式无功补偿系统分散安装在10k架空V配电线路中，经“协调优化控制器”的协调优化控制可以有效降低线路电能损耗、提高线路输送容量、改善供电质量；该发明专利技术根据VVO进行模型预测控制，考虑未来光伏与负荷预测波动，决定当前5分钟所有设备控制动作，实现配电网经济运行。为避免秒级不确定性可能的导致电压越限，设计在地实时控制策略，进一步自适应调整模型预测控制得到的控制结果，从而迅速驱动所有光伏逆变器的无功调节能力，保证实时的电压安全，并保持实时控制结果几乎不偏离模型预测控制结果，保证实时控制的经济性。保证实时控制的经济性。保证实时控制的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种架空配电线路分布式无功补偿系统


[0001]本专利技术涉及配电网控制领域，具体而言，涉及一种架空配电线路分布式无功补偿系统。

技术介绍

[0002]我国10kV配网覆盖面积广、总长度长，且乡村大部分10kV线路存在线径小，线路长(尤其是山村线路)，配电变压器数量多，往往导致线路末端低电压、线路损耗大的问题。提高10kV配电网的电压质量、降低其线路损耗是电力行业一项非常重要的任务。电力电容器无功功率补偿技术是解决这个问题的最经济有效的技术手段。目前我国10kV配电网的电容器无功补偿绝大部分都集中、并联安装在110kV或220kV变电站的10kV母线上。虽然这些电容器对主变的损耗以及上一级的110kV和220kV输电线路的损耗有降损的作用，但对10kV的配电网的损耗基本不起作用，并且对整个10kV配电网的电压调节效果也不是非常理想。据统计10kV配电网的损耗占电网整体损耗的60％以上，因此降低10kV配电网的损耗对电网节能降损具有非常显著的效果
[0003]目前，越来越多的低压户用光伏发电通过具备无功调节能力的逆变器进行并网，当其规模达到一定量时，难免会出现大量无法就地消纳的剩余有功向系统馈送的情况，此时若不采取有效的电压控制措施，极易导致并网端电压升高越限，从而威胁用户用电乃至配网设备的电压安全。尽管逆变器具有一定的无功调节能力，但其总容量是固定的，也就是说只能利用其输出有功后的剩余容量进行无功补偿(吸收)抑制并网点电压的升高，使配电网电压稳定在合格范围内。换句话说，若逆变器容量足够大，可以在不需要减少其有功出力的情况下，通过调节并网逆变器的感性无功输出来抑制大量光伏电馈入配网时引起的电压升高，从而将并网点的电压控制在稳定运行允许的范围内。
[0004]如何专利技术一种架空配电线路分布式无功补偿系统来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种架空配电线路分布式无功补偿系统，旨在改善无法做到将并网点的电压控制在稳定运行允许的范围内的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种架空配电线路分布式无功补偿系统，包括：
[0008]分布式无功补偿系统：所述分布式无功补偿系统分散安装在10kV架空配电线路中，经“协调优化控制器”的协调优化控制可以有效降低线路电能损耗、提高线路输送容量、改善供电质量。
[0009]优选的，所述协调优化控制器拟采用STM32F407VET6作为主MCU，主频168MHz；有模拟量、数字量输入采集，数字量控制输出，RS485/RS232通信等电路组成，能根据设置对电容器组进行就地/远程投切，并具有欠压、过压、过流等保护功能。
[0010]优选的，所述协调优化控制器分为电压控制模式、无功补偿控制模式、电压无功控制模式和自组网分布式控制模式四种运行模式；所述协调优化控制器具有十四种保护功能。
[0011]优选的，所述电压控制模式用于在电压低于电压设定投入定值时投入电容器，电压高于电压切除定值时切除电容器；
[0012]所述无功补偿控制模式用于根据协调优化控制器下游的负载无功功率进行补偿投切电容器。
[0013]优选的，所述电压无功控制模式用于进行电压优先原则，电压低于电压投入门限时投入电容器，电压高于电压切除门限时切除电容器；电压合适时，以补偿无功为判据，缺少无功高于无功上限投入电容器，缺少无功低于无功下限时切除电容器，在无功上下限之间不动作；
[0014]所述自组网分布式控制模式用于在没有后台集中控制系统时，分布式装置自行组网并根据一定逻辑进行投切控制。
[0015]优选的，所述保护功能如下：参数错误保护、欠压保护、过压保护、谐波电压畸变率超标保护、过流保护、谐波电流畸变率超标保护、缺相保护、三相电流不平衡保护、容值失效保护、操作失败保护、总投切次数超标保护、日投切次数超标保护、防雷保护和自动放电功能。
[0016]一种用于协调架空配电线路分布式无功补偿系统的电压/无功控制方法，包括如下步骤：
[0017]构建电压/无功优化模型，实现网络损耗和电容器动作次数的最小化；
[0018]控制光伏逆变器预留一定的无功调节容量用于实时控制；
[0019]根据电压/无功优化模型进行模型预测控制，决定当前5分钟所有设备控制动作；
[0020]进行在地实时控制避免秒级不确定性可能的导致电压越限，进一步自适应调整模型预测控制得到的控制结果，从而迅速驱动所有光伏逆变器的无功调节能力。
[0021]优选的，所述电压/无功优化模型构建步骤如下：
[0022]首先进行配电网约束；
[0023]然后进行控制设备运行约束；
[0024]最后确定控制目标。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术根据VVO进行模型预测控制，考虑未来光伏与负荷预测波动，决定当前5分钟所有设备控制动作，实现配电网经济运行。为避免秒级不确定性可能的导致电压越限，设计在地实时控制策略，进一步自适应调整模型预测控制得到的控制结果，从而迅速驱动所有光伏逆变器的无功调节能力，保证实时的电压安全，并保持实时控制结果几乎不偏离模型预测控制结果，保证实时控制的经济性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1是本专利技术实施方式提供的一种架空配电线路分布式无功补偿系统示意图；
[0029]图2是本专利技术实施方式提供的一种架空配电线路分布式无功补偿系统软件流程示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例
[0032]参照图1
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2，一种架空配电线路分布式无功补偿系统，包括：
[0033]分布式无功补偿系统：所述分布式无功补偿系统分散安装在10kV架空配电线路中，经“协调优化控制器”的协调优化控制可以有效降低线路电能损耗、提高线路输送容量、改善供电质量。
[0034]优选的，所述协调优化控制器拟采用STM32F407VET6作为主MCU，主频168MHz；有模拟量、数字量输入采集，数字量控制输出，RS485/RS232通信等电路组成，能根据设置对电容器组进行就地/远程投切，并具有欠压、过压、过流等保护功能。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种架空配电线路分布式无功补偿系统，其特征在于，包括：分布式无功补偿系统：所述分布式无功补偿系统分散安装在10kV架空配电线路中，经“协调优化控制器”的协调优化控制可以有效降低线路电能损耗、提高线路输送容量、改善供电质量。2.根据权利要求1所述的一种架空配电线路分布式无功补偿系统，其特征在于，所述协调优化控制器拟采用STM32F407VET6作为主MCU，主频168MHz；有模拟量、数字量输入采集，数字量控制输出，RS485/RS232通信等电路组成，能根据设置对电容器组进行就地/远程投切，并具有欠压、过压、过流等保护功能。3.根据权利要求1所述的一种架空配电线路分布式无功补偿系统，其特征在于，所述协调优化控制器分为电压控制模式、无功补偿控制模式、电压无功控制模式和自组网分布式控制模式四种运行模式；所述协调优化控制器具有十四种保护功能。4.根据权利要求3所述的一种架空配电线路分布式无功补偿系统，其特征在于，所述电压控制模式用于在电压低于电压设定投入定值时投入电容器，电压高于电压切除定值时切除电容器；所述无功补偿控制模式用于根据协调优化控制器下游的负载无功功率进行补偿投切电容器。5.根据权利要求3所述的一种架空配电线路分布式无功补偿系统，其特征在于，所述电压无功控制模式用于进行电压优先原则，电压低于电压投入门限时投入电容器，电压高于电压切除门限时切...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凤标，程登峰，章媛，康卫伟，马玉，邵涤球，肖滢，汪碧霞，徐金栋，陶雪峰，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司宣城供电公司，
类型：发明
国别省市：