一种分布式新能源台区电压的控制整定方法

技术领域

本发明涉及电压的控制技术领域，具体为一种分布式新能源台区电压的控制整定方法。

背景技术

在新型电力系统背景下，大规模接入的光伏、风力等新能源具有随机性、波动性和间歇性，新能源发电设备电力电子化特点突出，对电网稳定运行和用户用电质量造成巨大挑战。如何合理地控制利用电力电子设备对高比例分布式新能源接入的台区进行有效的控制是当下急需解决的问题之一。

目前，通过逆变器进行无功补偿从而控制台区电压的方式分为无功控制和集中式控制两种方式。但是，目前光伏用户数量持续增长，光伏出力一直以来存在的不稳定性问题，低压配电变压器通常连接多条低压线路，用户基数的增大导致了线路用户端光伏出力和用电负荷会存在较大的差异，所以仅依靠单一的无功控制或者集中控制方式难以保证台区整体电压的稳定。

现有的一些成果分别对于变压器的换挡控压策略和利用逆变器无功功率控制电压进行了一定程度的研究，对于变压器分接头控制策略提出了控制思路介绍，但对具体实施方法缺乏介绍，对于变压器与储能结合方面也提出了相应的控制策略，但需要在原有系统基础之上增加储能系统，对以输送为目的的电网系统会造成一系列的附加问题，仍待进一步的研究，对于逆变器无功功率控制电压策略有较好的研究，但只限于台区内无功功率储备量充足且超限电压在可控范围之内进行电压调控，还有对于上述两种方法提出结合的研究，但是对于逆变器和变压器的配合方法以及具体实施步骤设计上仍有不足。

因此，本专利针对上述的问题提出了一种分布式新能源台区电压的控制整定方法，通过对台区集中配电变压器和用户端光伏组建的逆变器进行协调控制，来提升台区内电压控制的效果，同时还可以减小台区内电压的偏差率以及减小台区电网的损耗。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：目前用户基数的增大导致了线路用户端光伏出力和用电负荷会存在较大的差异，仅依靠单一的无功控制或者集中控制方式难以保证台区整体电压的稳定，以及如何提升了台区内电压控制的效果，减小台区内电压的偏差率以及台区电网的损耗。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种分布式新能源台区电压的控制整定方法，包括：

采集用户端电压；

评估当前台区无功功率容量，当无功功率容量充裕时逆变器无功控制；当无功功率容量不充裕时评估台区内所有的线路偏差值；

当偏差较小时，逆变器和变压器协同控制，当偏差较大时，逆变器无功控制，判断超限情况并进行电压控制。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述采集用户端电压包括根据选定的有新能源光伏参与的地方配电台区，输入系统结构及参数。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述无功功率容量充裕度A，表示为：

其中，j表示光伏接入线路，S

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述评估当前台区无功功率容量还包括：对台区无功功率容量进行评估后将评估系数与预先设定的标准评估系数进行比较；

若计算值大于标准评估系数，则说明台区内可利用的无功功率容量充裕；

若计算值小于标准评估系数，则说明台区内可利用的无功功率容量不足。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述逆变器无功控制包括：当电压在标准电压值上下偏差在±1V时，不需要逆变器吸收或者释放无功功率，而随着电压偏差值变大后，逆变器按指数方式吸收或者释放无功功率，当节点电压较大时，光伏逆变器开始从网络当中吸收无功功率以抑制电压的持续上升；当节点电压较小时，光伏逆变器开始向网络中释放无功功率以抑制电压的持续下降。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述逆变器无功控制，表示为：

其中，Q

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述变压器协同控制包括：

当台区内由于分布式新能源接入导致的电压超限时，变压器根据超限电压的大小来确定其所属的电压控制等级，进而来控制电压。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述线路偏差值表示为：

其中，U

设定一个标准电压偏差评估系数ξ，若ξ

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述线路偏差值还包括：当台区内各条线路的调压需求近似相同时，先通过对超限电压进行电压分级，根据分级结果在台区变压器上进行变档调压，将各条线路上的电压调至可控范围之内，然后再利用各条线路上的光伏逆变器对超限电压根据逆变器无功控制进行二次调控；

当各条线路当中的超限电压情况存在较大差压时，可能同时存在较大的超上限电压和超下限电压，首先在各个线路上通过光伏逆变器的无功控制根据式逆变器无功控制进行第一次调压，以减小各条线路上的超限电压差异度，然后评估比较台区内各线路上超上限电压与超下限电压。

作为本发明所述的分布式新能源台区电压的控制整定方法的一种优选方案，其中，所述超限评估表示为：

其中，

当

本发明的有益效果：本发明提供的分布式新能源台区电压的控制整定方法设计了一种分布式新能源台区电压的控制整定方法，通过本发明所规定的调压流程，根据本发明所设计的评估方法对台区无功功率充裕度、台区内各线路调压需求多样化进行了评估，从而能够根据评估情况对应调压流程对±8V内的超限电压进行控制，实现了对多线路多需求的台区进行电压控制，使得电压偏差、电网损耗等得到了优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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例，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它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例提供的一种分布式新能源台区电压的控制整定方法的整体流程图；

图2为本发明第一个实施例提供的一种分布式新能源台区电压的控制整定方法中逆变器无功功率无功控制策略图；

图3为本发明第一个实施例提供的一种分布式新能源台区电压的控制整定方法的变压器档位等级与超限电压控制图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1-3，为本发明的一个实施例，提供了一种分布式新能源台区电压的控制整定方法，包括：

步骤1：根据选定的有新能源光伏参与的地方配电台区，输入系统结构及参数，

所述参数表示为：

其中，U

步骤2：通过台区的无功功率容量充裕度对台区无功功率容量进行评估后将评估系数与预先设定的标准评估系数进行比较，若计算值大于标准评估系数，则说明台区内可利用的无功功率容量充裕，若计算值小于标准评估系数，则说明台区内可利用的无功功率容量不足。

步骤3：设定一种逆变器无功调控策略，保证能够更迅捷更有效地对于简单情况下的电压超限进行调控。如图2所示，在t时刻光伏逆变器对于用户j的无功功率吸收或者释放情况。当电压在标准电压值上下偏差在±1V时，不需要逆变器吸收或者释放无功功率，而随着电压偏差值变大后，逆变器按指数方式吸收或者释放无功功率，当节点电压较大时，光伏逆变器开始从网络当中吸收无功功率以抑制电压的持续上升；当节点电压较小时，光伏逆变器开始向网络中释放无功功率以抑制电压的持续下降。本策略的控制函数如下：

其中，Q

步骤4：设置一个超限电压与变压器档位等级的对应关系，其电压控制表如图3所示，所设置的变压器最大可控档位为7，当台区内由于分布式新能源接入导致的电压超限时，变压器根据超限电压的大小来确定其所属的电压控制等级，进而来控制电压。由图3可知当电压在标准电压±1V内时认为在正常波动范围之内，此时不需要对台区电压进行调控，而当超限电压超过标准电压±8V以上时，电力系统会自动切断，即超出本发明的调控策略范围之内，不予讨论。在±1V至±8V之间根据超限电压的大小进行区间分档，如超限+1～2V时为1档，+2～3V时为2档以此类推，可将此时的档位记为T。

步骤5：当发生台区电压超限时，首先根据步骤1的无功充裕度评估公式对台区内的无功充裕度进行评估，若裕度量足够，则通过步骤3所设置的光伏逆变器无功调控策略，选择合适的松弛系数K来控制逆变器调压速度，无特殊要求情况下取常数e。

步骤6：若充裕度不足，则首先采集台区内线路的电压值大小U，将每条线路的电压幅值与标准电压幅值进行比较，通过对台区内所有的线路偏差值进行评估，表示为：

设定一个标准电压偏差评估系数ξ，若ξ

步骤7：若步骤6中判定ξ

步骤8：若步骤6中判定ξ

其中，

实施例2

本发明提供另一个实施例，提供了一种分布式新能源台区电压的控制整定方法，为了验证本发明的有益效果，通过仿真实验进行科学论证。

为对本方案采用的技术效果加以验证说明，本实施例采用对比的技术方案与本发明方法进行对比测试，以验证本方法的有效性。

本实施例采用4种调控方案：

(1)不采用任何调控方案；

(2)仅采用逆变器无功控制策略；

(3)仅采用变压器换挡控制偏差电压策略；

(4)采用本发明所设定的联合调控策略。

作为对比，实验设定一个有光伏接入的负载台区如图3所示，红色结点为光伏输入结点，得到实验仿真模型。

根据本发明内容设定相关算例参数、逆变器控制参数、变压器调档参数以及线路阻抗等参数。设定每条线路用户的负荷数据和光伏输入数据。

通过对比上述4种调控方案，得到如下表所示实验结果：

由下表可知，方案1对于线路1和线路2都存在明显的台区超上限和超下限电压问题，方案2仅利用逆变器无功功率控制能够对超上下限电压较大程度的调控作用，方案3仅利用变压器调档控制也能够对朝上下限电压产生较大程度的调控作用，而利用本发明调控的方案4对于线路1和2的电压越限问题产生明显的改善作用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。