源荷储电网结构及过电压治理方法

技术领域

本发明涉及分布式电网控制技术领域，尤其涉及一种源荷储电网结构及过电压治理方法。

背景技术

可再生能源发电已成为发展趋势，分布式发电是可再生能源发电的一种重要形式。

高渗透率下分布式光伏电源的大规模接入，使得传统配电网的运行控制方法已经无法应对，分布式电网改变了传统配电网的潮流分布和潮流方向，这些潮流的变化对电网的稳态电压分布产生重要影响，其中一种影响为导致配电网某些节点产生过电压，从而使得分布式光伏电源无法正常接入配电网。

基于此，需要开发设计出一种分布式电网过电压治理方法。

发明内容

本发明实施方式提供了一种源荷储电网结构及过电压治理方法，用于解决现有技术中分布式接入配电网电网导致的过电压问题不容易得到治理的问题。

第一方面，本发明实施方式提供了一种分布式电网过电压治理方法，包括：

获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压；

根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，包括：

目标负载馈线确定步骤：根据所述母线电压以及电压的预定范围，确定多个目标负载馈线；

根据所述多个并网电流数据集以及所述多个负载电流数据集，确定多个目标分布式电源，其中，所述多个并网电流数据集与多个分布式电源相对应，所述多个负载电流数据集根据多个目标负载馈线获取；

根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数，调整所述多个目标分布电源的出力；

根据所述母线电压以及电压的预定范围，检查所述多个负载馈线的电压，若所述多个负载馈线的电压超出预定范围，则跳转至所述目标负载馈线确定步骤。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个并网电流数据集以及所述多个负载电流数据集，确定多个目标分布式电源，包括：

获取母线的多个电压采样数据；

根据所述多个电压采样数据，确定母线电压的基波频率以及基波相位；

根据所述基波频率、所述基波相位以及第一公式，对所述多个并网电流数据集和所述多个负载电流数据集中的每个数据集进行提取，获得多个并网特征数据集以及多个负载特征数据集，其中，所述第一公式为：

式中，Feature(n)为特征数据集的第n个特征数据，I(n)为电流数据集的第n个数据，I(max)为电流数据集中的电流数据最大值，cos()为余弦函数，ω0为基波频率，N为基波周期内电流数据的采样数量，α为基波相位；

对于每个目标负载馈线，根据对应目标负载馈线的负载特征数据集与所述多个并网特征数据集的关联性，确定多个目标分布式电源。

在一种可能实现的方式中，所述对于每个目标负载馈线，根据对应目标负载馈线的负载特征数据集与所述多个并网特征数据集的关联性，确定多个目标分布式电源，包括：

根据第二公式、对应目标负载馈线的负载特征数据集以及所述多个并网特征数据集，确定多个分布式电源与目标负载馈线的关联系数，其中，所述第二公式为：

式中，P

选取关联系数的绝对值大于阈值的多个分布式电源作为所述多个目标分布式电源。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个电压采样数据，确定母线电压的基波频率以及基波相位，包括：

将所述多个电压采样数据依次取出进行累加，直至累加的和小于阈值；

获取取出的多个采样数据对应的采样时长，作为基波的周期；

根据所述基波的周期，确定所述基波的频率；

将多个待定相位角以及所述取出的多个采样数据，代入第三公式，获取多个相角系数，其中，所述第三公式为：

式中，w

选择值最大的相角系数对应的待定相位角作为基波相位。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数，调整所述多个目标分布电源的出力，包括：

根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数以及第四公式，调整所述多个目标分布式电源的并网电压，其中，所述第四公式为：

式中，U′

第二方面，本发明实施方式提供了一种源荷储电网结构，包括：

母线、管端、多个分布式电源馈线线路、多个负载馈线以及多个边端；

分布式电源馈线线路包括：电源馈线以及分布式电源，所述分布式电源通过所述电源馈线接入所述母线；所述分布式电源包括：发电设备以及储能设备，所述发电设备根据出力指示并网发电和/或将电能储存于所述储能设备；负载馈线第一端与所述母线电连接；

所述多个边端设与所述管端通信连接，所述多个边端用于采集所述多个分布式电源馈线线路以及所述多个负载馈线的电压和电流；

所述管端根据所述母线的接入端电压、所述多个分布式电源馈线线路以及所述多个负载线路的电压和电流，输出调整分布式电源出力的指示，以及，通过迭代的方式均衡所述多个负载线路的电压。

第三方面，本发明实施方式提供了一种分布式电网过电压治理装置，用于实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的分布式电网过电压治理方法，所述分布式电网过电压治理装置包括：

母线电压获取模块，用于获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压；

以及，

迭代均衡模块，用于根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。

第四方面，本发明实施方式提供了一种终端，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第五方面，本发明实施方式提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施方式公开了的一种分布式电网过电压治理方法，其首先获取获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压；然后，根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。本发明实施方式，采用在找到超出预定电压范围的目标负载馈线与调整影响目标负载馈线的分布式电源之间反复迭代的方式，调整源荷储电网中多个负载馈线的电压，达到稳定分布式电网中电压的目的，由于该方法基于分布式电源出力对负载馈线电压影响分析确定目标分布式电源，因此，不受电网结构的影响，相比通过拓扑结构分析的方法而言，计算量更小，响应更迅速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式提供的分布式电网过电压治理方法的流程图；

图2是本发明实施方式提供的源荷储电网结构原理图；

图3是本发明实施方式提供的分布式电网过电压治理装置功能框图；

图4是本发明实施方式提供的终端功能框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施方式来进行说明。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1为本发明实施方式提供的分布式电网过电压治理方法的流程图。

如图1所示，其示出了本发明实施方式提供的分布式电网过电压治理方法的实现流程图，详述如下：

在步骤101中，获取获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压。

在步骤102中，根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。

在一些实施方式中，所述步骤102包括：目标负载馈线确定步骤：根据所述母线电压以及电压的预定范围，确定多个目标负载馈线；

根据所述多个并网电流数据集以及所述多个负载电流数据集，确定多个目标分布式电源，其中，所述多个并网电流数据集与多个分布式电源相对应，所述多个负载电流数据集根据多个目标负载馈线获取；

根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数，调整所述多个目标分布电源的出力；

根据所述母线电压以及电压的预定范围，检查所述多个负载馈线的电压，若所述多个负载馈线的电压超出预定范围，则跳转至所述目标负载馈线确定步骤。

在一些实施方式中，所述根据所述多个并网电流数据集以及所述多个负载电流数据集，确定多个目标分布式电源，包括：

获取母线的多个电压采样数据；

根据所述多个电压采样数据，确定母线电压的基波频率以及基波相位；

根据所述基波频率、所述基波相位以及第一公式，对所述多个并网电流数据集和所述多个负载电流数据集中的每个数据集进行提取，获得多个并网特征数据集以及多个负载特征数据集，其中，所述第一公式为：

式中，Feature(n)为特征数据集的第n个特征数据，I(n)为电流数据集的第n个数据，I(max)为电流数据集中的电流数据最大值，cos()为余弦函数，ω

对于每个目标负载馈线，根据对应目标负载馈线的负载特征数据集与所述多个并网特征数据集的关联性，确定多个目标分布式电源。

在一些实施方式中，所述对于每个目标负载馈线，根据对应目标负载馈线的负载特征数据集与所述多个并网特征数据集的关联性，确定多个目标分布式电源，包括：

根据第二公式、对应目标负载馈线的负载特征数据集以及所述多个并网特征数据集，确定多个分布式电源与目标负载馈线的关联系数，其中，所述第二公式为：

式中，P

选取关联系数的绝对值大于阈值的多个分布式电源作为所述多个目标分布式电源。

在一些实施方式中，所述根据所述多个电压采样数据，确定母线电压的基波频率以及基波相位，包括：

将所述多个电压采样数据依次取出进行累加，直至累加的和小于阈值；

获取取出的多个采样数据对应的采样时长，作为基波的周期；

根据所述基波的周期，确定所述基波的频率；

将多个待定相位角以及所述取出的多个采样数据，代入第三公式，获取多个相角系数，其中，所述第三公式为：

式中，w

选择值最大的相角系数对应的待定相位角作为基波相位。

示例性地，如图2所示，在一些应用场景中，该示出了一种源荷储电网结构，包括：

母线202、管端203、多个分布式电源205馈线204线路、多个负载208馈线207以及多个边端206；

分布式电源205馈线204线路包括：电源馈线204以及分布式电源205，所述分布式电源205通过所述电源馈线204接入所述母线202；所述分布式电源205包括：发电设备以及储能设备，所述发电设备根据出力指示并网发电和/或将电能储存于所述储能设备；负载208馈线207第一端与所述母线202电连接；

所述多个边端206设与所述管端203通信连接，所述多个边端206用于采集所述多个分布式电源205馈线204线路以及所述多个负载208馈线207的电压和电流；

所述管端203根据所述母线202的接入端电压、所述多个分布式电源205馈线204线路以及所述多个负载208线路的电压和电流，输出调整分布式电源205出力的指示，以及，通过迭代的方式均衡所述多个负载208线路的电压。

该图中，母线202第一端接入变压器201输出端，而母线202的第二端与分布式电源205馈线204线路以及负载208馈线207线路连接。分布式电源205馈线204线路包括第一端与母线202连接的电源馈线204以及与电源馈线204第二端连接的分布式电源205。

而负载208馈线207线路包括第一端与母线202连接的负载208馈线207，以及与负载208馈线207第二端连接的负载208。

这其中，分布式电源205设有发电设备和储能设备，发电设备包括诸如太阳能电池板、风力发电机，而储能设备多见的形式为蓄电池。当发电设备的出力大于配电网中电能消耗的总量时，发电设备的一部分出力被存储于储能设备中，而当配电网中消耗的电能总量大于发电设备的出力时，会根据需要将一部分储能设备的电能进行释放。

基于此，该系统可以实现分布式电源205出力的控制。

系统中还设有管端203和边端206，边端206与多个馈线相对应，采集多个馈线的电压和电流，而管端203除获取母线202接入变压器201端的电压外，还承担管理多个分布式电源205出力的功能。

设置于负载208馈线207的边端206获取负载208馈线207的电压，如果负载208馈线207的电压超出母线202和预设的电压范围，此时，管端203会根据负载208馈线207和电源馈线204的电流，输出分布式电源205调节出力的指示，当调节完成后，再次进行上述电压获取的过程，如此往复的迭代，直至整个电网中的电压符合预期的要求。

对于负载中的电压而言，除要符合相关规范标准外，实际上还要考虑母线的电压，如一些场景中，负载馈线的电压不能高于母线电力变压器的电压。

基于负载电压的分析，在一些应用场景中，首先确定了多个负载馈线接入端的电压超过上述要求的馈线，将这些馈线定位目标馈线。

而目标馈线电压高于预设的范围，很显然受分布式电源的影响，此时，应当着手，降低分布式电源的出力，转而将发电的电能进行存储。由于配电网拓扑结构较为复杂，从多个分布式电源中找到影响负载馈线电压的电源，如果进行拓扑分析，相对来说比较困难，本发明实施方式，是通过电流特征进行确定的，具体来说，就是通过负载的电流特征与分布式电源出力的电流特征进行匹配，如果匹配度高，很显然，就说明是影响负载馈线的分布式电源。

电流特征一种方式为通述基波频率、基波相位以及第一公式，对所述多个并网电流数据集和所述多个负载电流数据集中的每个数据集进行提取，第一公式为：

式中，Feature(n)为特征数据集的第n个特征数据，I(n)为电流数据集的第n个数据，I(max)为电流数据集中的电流数据最大值，cos()为余弦函数，ω

特征获取到后，就可以将多个分布电源分别与每个目标馈线进行特征匹配，本发明实施方式采用第二公式获取匹配系数：

式中，P

对于匹配系数而言，匹配系数绝对值越高，相关性越强，如果值为负值，则说明负相关，反之亦然。保留绝对值高于阈值的分布式电源作为调控目标的电源。

上述过程中提及了对基波频率和相位的确定，本发明实施方式中，提供了一种确定方法，例如，对于基波频率确定方式上，将母线上的多个电压采样数据依次取出进行累加，直至累加的和小于阈值，取出的多个采样数据对应的采样时长，作为基波的周期，那么基波周期的倒数即为基波的频率，注意，这里使用的基波在一些场景中可以理解为母线电压波形，在另一些场景中，由于母线波形存在畸变，基波是指母线电压波形中占比最大的三角函数波形。

对于基波的相位，一种方式为将多个可能的相位角分别带入第三公式，获取相角系数，相角系数最大的相位角即为基波的相位，第三公式为：

式中，w

在一些实施方式中，所述根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数，调整所述多个目标分布电源的出力，包括：

根据所述多个目标分布式电源对所述多个目标负载馈线的影响系数以及第四公式，调整所述多个目标分布式电源的并网电压，其中，所述第四公式为：

式中，U′

示例性地，对于目标分布式电源的出力调整，主要针对其并网电压，本发明实施方式采用第四公式确定目标调整电压：

式中，U′

本发明分布式电网过电压治理方法实施方式，其首先获取获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压；然后，根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。本发明实施方式，采用在找到超出预定电压范围的目标负载馈线与调整影响目标负载馈线的分布式电源之间反复迭代的方式，调整源荷储电网中多个负载馈线的电压，达到稳定分布式电网中电压的目的，由于该方法基于分布式电源出力对负载馈线电压影响分析确定目标分布式电源，因此，不受电网结构的影响，相比通过拓扑结构分析的方法而言，计算量更小，响应更迅速。

应理解，上述实施方式中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施方式的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施方式，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施方式。

图3是本发明实施方式提供的分布式电网过电压治理装置功能框图，参照图3，分布式电网过电压治理装置3包括：母线电压获取模块301以及迭代均衡模块302，其中：

母线电压获取模块301，用于获取母线电压，其中，多个分布式电源通过接入所述母线实现并网发电，负载通过负载馈线接入所述母线，所述母线电压为所述母线接入主电源端的电压。

迭代均衡模块302，用于根据所述母线电压以及电压的预定范围，通过在确定多个目标负载馈线和调整多个目标分布式电源的出力之间反复迭代，均衡所述多个负载线路的电压，其中，目标负载馈线的为电压超出预定范围的负载馈线，目标分布式电源为出力影响目标负载馈线的电压的分布式电源。

图4是本发明实施方式提供的终端的功能框图。如图4所示，该实施方式的终端4包括：处理器400和存储器401，所述存储器401中存储有可在所述处理器400上运行的计算机程序402。所述处理器400执行所述计算机程序402时实现上述各个分布式电网过电压治理方法及实施方式中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤102。

示例性的，所述计算机程序402可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器401中，并由所述处理器400执行，以完成本发明。

所述终端4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端4可包括，但不仅限于，处理器400、存储器401。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端4的示例，并不构成对终端4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端4还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器400可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器401可以是所述终端4的内部存储单元，例如终端4的硬盘或内存。所述存储器401也可以是所述终端4的外部存储设备，例如所述终端4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器401还可以既包括所述终端4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器401用于存储所述计算机程序402以及所述终端4所需的其他程序和数据。所述存储器401还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法及装置实施方式的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。