一种柔性台区负载均衡控制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于配电自动化设备领域，具体涉及一种柔性台区负载均衡控制方法、装置及系统。

背景技术

随着电力电子设备在低压配电网的广泛应用，配电台区通过变流器连接在配用电系统领域具有广阔的发展前景。通过台区侧协调控制器，解决目前配电变压器容量资源丰富却得不到充分利用、新基建背景下新能源充电桩规模化接入台区引发的容量不匹配等问题，有效提升配电网对大规模分布式新能源、电动汽车负荷的接入能力和应急支撑能力，实现对配电台区的动态增容和潮流优化调度，提高配电系统运行可靠性。选取负载率不均衡的城市配网负荷密集区、交直流负荷规模化接入以及有保供电需求等配电站所，部署台区侧低压直流柔性互联成套装置，对低压母联进行改造，通过交直变换装置在直流侧实现两台区背靠背合环或多台区间多端直流互联合环，提升交流侧负荷的供电可靠性及供电质量，优化台区间潮流的调节手段。

通过台区侧协调控制器，在台区不扩容的情况下最大化综合利用多个台区的剩余容量，合理分配各个台区在应对负荷增长下的容量，实现多台区间功率动态的柔性调控，有效的解决目前城市配电网负荷密集、负载高扩容难等痛点，提升配电网的经济效益，且具备广泛的社会效益。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种柔性台区负载均衡控制方法、装置及系统，能够完成各台区的负载均衡控制，解决台区高负载率的问题，实现台区的稳定、经济运行。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种柔性台区负载均衡控制方法，包括：

计算各台区的变压器负载率，并实时共享；

当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，所述预设要求为变压器负载率低于负载率设定限值，且完成功率支撑后该台区的变压器负载率不越限。

可选地，各台区通过变流器相连，且各台区均配置有协调控制器；所述协调控制器用于进行变压器负载率计算与信息实时共享，变流器运行状态监测，以及对台区的变压器负载率进行均衡控制。

可选地，各协调控制器通过GOOSE通信方式进行数据交互。

可选地，将协调控制器中的其中一个设定为主装置，其余协调控制器均设定为从装置，所述主装置运行负载均衡策略，各从装置执行主装置发送的功率支撑指令。

可选地，所述当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，包括以下步骤：

计算出台区N的功率需求；

控制所述主装置查找变压器负载率低于负载率设定限值的台区，并根据台区N的功率需求，计算变压器负载率低于负载率设定限值的台区支撑台区N后其自身的变压器负载率是否越限，直至找到满足该要求的台区，并控制主装置向满足要求的台区下发功率支撑指令，使得该台区对台区N进行功率支撑。

可选地，功率支撑包括以下步骤：

控制主装置下达功率支撑指令到与之相连的变流器通过GOOSE通信下达功率支撑指令到选中台区的协调控制器，再由该协调控制器下达指令到其所在台区的变流器。

第二方面，本发明提供了一种柔性台区负载均衡控制装置，包括：

计算模块，用于计算各台区的变压器负载率，并实时共享；

均衡控制模块，用于当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，所述预设要求为变压器负载率低于负载率设定限值，且完成功率支撑后该台区的变压器负载率不越限。

第三方面，本发明提供了一种柔性台区负载均衡控制装置，包括若干个变流器和协调控制器；

各台区通过变流器相连，且各台区均配置有协调控制器；

所述协调控制器用于进行变压器负载率计算与信息实时共享，变流器运行状态监测，以及对台区的变压器负载率进行均衡控制。

可选地，各协调控制器通过GOOSE通信方式进行数据交互。

可选地，将协调控制器中的其中一个设定为主装置，其余协调控制器均设定为从装置，所述主装置运行负载均衡策略，各从装置执行主装置发送的功率支撑指令。

可选地，所述当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，包括以下步骤：

计算出台区N的功率需求；

控制所述主装置查找变压器负载率低于负载率设定限值的台区，并根据台区N的功率需求，计算变压器负载率低于负载率设定限值的台区支撑台区N后其自身的变压器负载率是否越限，直至找到满足该要求的台区，并控制主装置向满足要求的台区下发功率支撑指令，使得该台区对台区N进行功率支撑。

第四方面，本发明提供了一种柔性台区负载均衡控制系统，包括存储介质和处理器；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供了一种柔性台区负载均衡控制方法、装置及系统，将多台区通过变流器相连，各台区分别配置一台协调控制器，其中1台协调控制器作为主装置，用于进行主策略运行，其余协调控制器作为从装置，用于进行从策略运行，各协调控制器分别计算各自台区的变压器负载率，从装置将计算的本台区负载率通过通信方式(如GOOSE通信方式)发送至主装置。当收到主站下达的负载均衡命令后，主装置判断各台区变压器负载率是否超过限定值，如某台区变压器负载率超过负载率设定限值，判断其他台区是否可提供功率支撑，且进行功率支撑后的台区负载率仍未超过限定值，则由该台区进行功率支撑，主装置对与被选中用于进行支撑功率台区相连的从装置下达功率支撑额，从装置控制本台区变流器进行功率输出，最终完成各台区的负载均衡控制，解决台区高负载率的问题，实现台区的稳定、经济运行。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的四台区柔性互联系统示意图；

图2为本发明一种实施例的负载均衡控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

将多台区通过变流器(即柔性变流器)相连，各台区配置一台协调控制器，其中1台协调控制器作为主策略运行(以下简称主装置)，其余协调控制器作为从策略运行(以下简称从装置)，各协调控制器分别计算与其相连的台区的变压器负载率，从装置通过GOOSE通信方式将计算的本台区负载率发送至主装置。当收到主站下达的负载均衡命令后，主装置判断各台区的变压器负载率是否超过负载率设定限值，如某台区超过负载率设定限值，判断其他台区是否可提供功率支撑，且进行功率支撑后的台区负载率仍未超过限定值，则由该台区进行功率支撑，主装置对支撑功率台区的从装置下达功率支撑额，从装置控制本台区变流器进行功率输出。

本发明实施例中提供了一种柔性台区负载均衡控制方法，包括：

计算各台区的变压器负载率，并实时共享；在具体实施过程中，各台区通过变流器相连，且各台区均配置有协调控制器；所述协调控制器用于进行变压器负载率计算与信息实时共享，变流器运行状态监测，以及对台区的变压器负载率进行均衡控制。优选地，各协调控制器通过GOOSE通信方式进行数据交互；将协调控制器中的其中一个设定为主装置，其余协调控制器均设定为从装置，所述主装置运行负载均衡策略，各从装置执行主装置发送的功率支撑指令；

当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，所述预设要求为变压器负载率低于负载率设定限值，且完成功率支撑后该台区的变压器负载率不越限。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，包括以下步骤：

计算出台区N的功率需求；

控制所述主装置查找变压器负载率低于负载率设定限值的台区，并根据台区N的功率需求，计算变压器负载率低于负载率设定限值的台区支撑台区N后其自身的变压器负载率是否越限，直至找到满足该要求的台区，并控制主装置向满足要求的台区下发功率支撑指令，使得该台区对台区N进行功率支撑。所述功率支撑包括以下步骤：

控制主装置下达功率支撑指令到与之相连的变流器通过GOOSE通信下达功率支撑指令到选中台区的协调控制器，再由该协调控制器下达指令到其所在台区的变流器。

实施例2

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种柔性台区负载均衡控制装置，包括：

计算模块，用于计算各台区的变压器负载率，并实时共享；

均衡控制模块，用于当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，所述预设要求为变压器负载率低于负载率设定限值，且完成功率支撑后该台区的变压器负载率不越限。

实施例3

本发明实施例中提供了一种柔性台区负载均衡控制装置，包括若干个变流器和协调控制器；

各台区通过变流器相连，且各台区均配置有协调控制器；在具体实施过程中，各协调控制器通过GOOSE通信方式进行数据交互；将协调控制器中的其中一个设定为主装置，其余协调控制器均设定为从装置，所述主装置运行负载均衡策略，各从装置执行主装置发送的功率支撑指令；

所述协调控制器用于进行变压器负载率计算与信息实时共享，变流器运行状态监测，以及对台区的变压器负载率进行均衡控制。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述当台区N的变压器负载率超过负载率设定限值时，控制其他满足预设要求的台区进行功率支撑，包括以下步骤：

计算出台区N的功率需求；

控制所述主装置查找变压器负载率低于负载率设定限值的台区，并根据台区N的功率需求，计算变压器负载率低于负载率设定限值的台区支撑台区N后其自身的变压器负载率是否越限，直至找到满足该要求的台区，并控制主装置向满足要求的台区下发功率支撑指令，使得该台区对台区N进行功率支撑。

下面结合一具体实施方式以及图2对本发明实施例中的均衡控制装置的工作原理进行详细说明。

1)多台区通过变流器相连，各台区配置1台协调控制器，各协调控制器进行台区负载率计算，并监测变流器运行状态。

2)通过GOOSE通信方式，将本台区的变压器负载率发送至其他通过变流器相连的台区，对各台区变压器负载率进行实时共享。

3)设定1台协调控制器为主协调控制器(主装置)，其余协调控制器设定为从协调控制器(从装置)，其中主协调控制器运行负载均衡策略，从协调控制器执行主协调控制器的指令。

4)设定各台区的负载率设定限值，通过GOOSE通信方式，将本台区的负载率设定限值发送至其他通过变流器相连的台区，对各台区变压器负载率限值进行实时共享。

5)主协调控制器收到主站下发的负载均衡控制命令后，判断各台区的变压器负载率是否满足负载率限值，如果某台区N的变压器负载率超过负载率设定限值，则执行负载均衡控制策略。

6)主协调控制器计算负载率越限台区N的功率缺额，进行可支撑台区的寻找，查找负载率低于限值的台区且该支撑后功率缺额后其负载率不越限。

7)如果找到满足条件的台区为主协调控制器所在的台区，则主协调控制器下达指令到本台区变流器；如果满足条件的台区为与本台区相连的其他台区(如台区M)，则主协调控制器通过GOOSE通信下达指令到其他互联的台区，再由该从协调控制器下达指令到其所在台区的变流器；如果未找到满足条件的台区，则不执行负载均衡控制操作。

以图1为例，系统为四台区柔性互连系统，各台区负载率限值均为60％，配电变压器的额定容量均为500千瓦。本发明所述的一种柔性台区负载均衡控制装置工作流程如下：

1)四台区通过变流器相连，各台区配置1台协调控制器，各协调控制器进行台区负载率计算，其中台区1负载率为55％，台区2负载率为75％，台区3负载率为40％，台区4负载率为60％，并监测变流器运行状态。

2)通过GOOSE通信方式，将本台区的负载率发送至其他通过变流器相连的台区，对各台区变压器负载率进行实时共享。

3)设定台区1协调控制器为主协调控制器，其余协调控制器设定为从协调控制器，其中主协调控制器运行负载均衡策略，从协调控制器执行主协调控制器的指令。

4)设定各台区负载率限值为60％，通过GOOSE通信方式，将本台区的负载率限值发送至其他通过变流器相连的台区，对各台区变压器负载率限值进行实时共享。

5)主协调控制器收到负载均衡控制命令后，判断各变压器负载率是否满足负载率限值，其中台区2负载率超过限定值，则执行负载均衡控制策略。

6)主协调控制器计算负载率越限台区的功率缺少15％，进行可支撑台区的寻找，查找负载率低于限值的台区且该支撑后功率缺额后其负载率不越限。

7)其中台区1负载率低于限值但支撑后负载率越限，不满足支撑条件；台区4负载率不低于限值，不满足支撑条件；台区3载率低于限值且支撑后负载率未越限，满足支撑条件，则台区1协调控制器下达指令15％到台区3协调控制器，台区3协调控制器下达指令到台区3变流器完成负载均衡操作。

8)负载均衡控制后，台区1负载率为55％，台区2负载率为60％，台区3负载率为55％，台区4负载率为60％,四个台区均运行在合理区间。

实施例4

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例1中提供了一种柔性台区负载均衡控制系统，包括存储介质和处理器；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。