CN105896615A - 一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法 - Google Patents

一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，涉及发电站无功功率补偿技术领域，分配方法科学合理，确保将降低的无功功率补偿到正常值，有效性高；大大降低了并网点电压的不平衡度，有力保障了发电站的安全运行。技术方案要点为：测量并网点实时输出电压；判断是否出现电压跌落；当出现电压跌落时，计算实时电压跌落值；整定需要补偿的无功功率总量；计算各发电单元和无功功率补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度；以各发电单元和无功补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行无功功率总量的分配。本发明主要用于无功功率补偿中。

Description

一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法
技术领域
本发明涉及发电站无功功率补偿技术领域，尤其涉及一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法。
背景技术
近年来，我国光伏发电产业飞速发展，截止2015年9月全国光伏发电装机容量达到3795万千瓦，国务院2014年底发布的《能源发展战略行动计划》提出：到2020年，光伏发电总装机容量将达到1亿千瓦左右，因此致力于光伏发电技术研究，推动光伏产业发展是当前该领域技术人员工作的重中之重。
当遇到恶劣天气时（如雷击、暴风雨），光伏电网会发生电压跌落故障。电压跌落(sags/dips) 是指在某一时刻电压幅值突然偏离正常工作范围，这将使电网输出异常，无功功率降低。现有技术中解决电压跌落故障，即补偿无功功率，一方面是通过发电站自身各发电单元发出无功功率进行补偿，另一方面通过外接无功补偿装置进行补偿。
上述通过各发电单元和无功功率补偿装置共同补偿无功功率的方法，无论是各发电单元，还是无功功率补偿装置都只是按照自身实时不稳定的无功功率发出量进行补偿，然而，由于大多数电压跌落值是不稳定且无规律的，相应的，每次需补偿的无功功率量是不稳定且无规律的，若各发电单元和无功功率补偿装置每次电压跌落故障时都只是按照自身实时不稳定的无功功率发出量进行补偿，并不能保证将降低的无功功率补偿到正常值；而且，电压跌落故障会造成一部分甚至全部发电单元脱网，使并网点电压不平衡度增大，严重影响光伏发电站的运行；一部分甚至全部发电单元脱网，也使无功功率补偿的有效性更加难以保证。
发明内容
本发明提供的一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，通过计算各发电单元和无功功率补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度，根据各自灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行待补偿无功功率量的分配，分配方法科学合理，确保将降低的无功功率补偿到正常值，有效性高；大大降低了并网点电压的不平衡度，有力保障了发电站的安全运行。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明提供一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，包括：
测量并网点实时输出电压Ua；所述并网点为发电站中多条集电线路输出合并节点。
根据所述实时输出电压Ua与参考电压Ub判断所述发电站是否出现电压跌落：若Ua不小于Ub，则所述发电站输出正常，未出现电压跌落；若Ua小于Ub，则所述发电站出现电压跌落，需要补偿无功功率。
当所述发电站出现电压跌落时，计算实时电压跌落值Uc，Uc=Ub－Ua。
整定出当所述实时电压跌落值为Uc时所述发电站需要补偿的无功功率总量Q。
所述发电站包含集电线路L1，L2，L3… Li，每条所述集电线路上均设有j个发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij，相应的，每个所述发电单元的电抗为X11、X12…X1j，X21、X22…X2j，X31、X32…X3j，… Xi1、Xi2…Xij；根据公式：Xhk=，计算各所述发电单元的电抗；其中，Xhk为第h条集电线路上第k个发电单元的电抗，1≤h≤i，1≤k≤j。
获取所述集电线路L1，L2，L3… Li的电压U1，U2，U3…Ui；根据公式：Shk=Xhk÷Uh，计算所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，Shk为第h条集电线路上第k个发电单元发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，1≤h≤i，1≤k≤j。
获取无功补偿装置接入所述发电站电压USVG，根据公式：SSVG=XSVG÷USVG，计算所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，SSVG为所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，XSVG为所述无功补偿装置的电抗。
以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行所述无功功率总量Q分配：根据公式：Qhk=，以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij进行无功功率分配；根据公式：QSVG=，以所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对所述无功补偿装置进行无功功率分配。
结合上述，所述的基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，还包括：
获取各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置的额定无功容量，分别判断各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置被分配无功功率量是否超出其额定无功容量。
若各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置被分配无功功率量均未超出其额定无功容量，则各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置按照被分配无功功率量发出无功功率进行补偿；若任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置被分配无功功率量超出其额定无功容量，则该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其额定无功容量发出无功功率进行补偿。
结合上述，所述的基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，还包括：
当任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置被分配无功功率量超出其额定无功容量，该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其额定无功容量发出无功功率时，计算实时无功功率补偿欠值，对应新增无功功率补偿装置。
结合上述，进一步的，包括：所述发电站为光伏发电站。
本发明提供的一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，包括：测量并网点实时输出电压；判断是否出现电压跌落；当出现电压跌落时，计算实时电压跌落值；整定出需要补偿的无功功率总量；计算各发电单元和无功功率补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度；以各发电单元和无功补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行无功功率总量的分配，相比于现有技术，本发明分配方法科学合理，确保将降低的无功功率补偿到正常值，有效性高；大大降低了并网点电压的不平衡度，有力保障了发电站的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1中一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法流程示意图；
图2为本发明实施例2中一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，如图1所示，包括：
101、测量并网点实时输出电压Ua；所述并网点为发电站中多条集电线路输出合并节点。
其中，本实施例发电站为光伏发电站，光伏发电站是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，将光能转化成电能。
光伏发电站可以分为离网光伏发电站和并网光伏发电站，其中并网光伏发电站比离网光伏发电站投资低25%，与大电网互为支撑，提高光伏发电规模。本实施例光伏发电站为并网光伏发电站，将各条集电线路输出的直流电信号经过并网、转换成符合市电电网要求的交流电，直接接入公共电网。
102、根据所述实时输出电压Ua与参考电压Ub判断所述发电站是否出现电压跌落。
1021、若Ua不小于Ub，则所述发电站输出正常，未出现电压跌落。
1022、若Ua小于Ub，则所述发电站出现电压跌落，需补偿无功功率。
其中，电网输出的无功功率不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，如电磁元件建立磁场或电容器建立电场所占的电能。参考电压Ub为发电站额定输出电压，当实时输出电压Ua小于额定输出电压Ub时，则发电站出现电压跌落，电网输出的无功功率降低，为了保证电网***中电磁元件或电容器等正常工作，需进行无功功率补偿。
103、当所述发电站出现电压跌落时，计算实时电压跌落值Uc，Uc=Ub－Ua。
104、整定出当所述实时电压跌落值为Uc时所述发电站需要补偿的无功功率总量Q。
其中，一般采用比例积分微分调节器进行整定，它是对被调量与额定值的偏差进行比例、积分和微分运算的模拟调节器。
105、所述发电站包含集电线路L1，L2，L3… Li，每条所述集电线路上均设有j个发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij，相应的，每个所述发电单元的电抗为X11、X12…X1j，X21、X22…X2j，X31、X32…X3j，… Xi1、Xi2…Xij；根据公式：Xhk=，计算各所述发电单元的电抗；其中，Xhk为第h条集电线路上第k个发电单元的电抗，1≤h≤i，1≤k≤j。
106、获取所述集电线路L1，L2，L3… Li的电压U1，U2，U3…Ui；根据公式：Shk=Xhk÷Uh，计算所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，Shk为第h条集电线路上第k个发电单元发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，1≤h≤i，1≤k≤j。
107、获取无功补偿装置接入所述发电站电压USVG，根据公式：SSVG=XSVG÷USVG，计算所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，SSVG为所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，XSVG为所述无功补偿装置的电抗。
108、以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行所述无功功率总量Q分配。
1081、根据公式：Qhk=，以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij进行无功功率分配。
1082、根据公式：QSVG=，以所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对所述无功补偿装置进行无功功率分配。
本发明实施例提供的一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，包括：测量并网点实时输出电压；判断是否出现电压跌落；当出现电压跌落时，计算实时电压跌落值；整定需要补偿的无功功率总量；计算各发电单元和无功功率补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度；以各发电单元和无功补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行无功功率总量的分配，相比于现有技术，本发明分配方法科学合理，确保将降低的无功功率补偿到正常值，有效性高；大大降低了并网点电压的不平衡度，有力保障了发电站的安全运行。
实施例2
本发明实施例提供一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，如图2所示，包括：
201、测量并网点实时输出电压Ua；所述并网点为发电站中多条集电线路输出合并节点。
202、根据所述实时输出电压Ua与参考电压Ub判断所述发电站是否出现电压跌落。
2021、若Ua不小于Ub，则所述发电站输出正常，未出现电压跌落。
2022、若Ua小于Ub，则所述发电站出现电压跌落，需补偿无功功率。
203、当所述发电站出现电压跌落时，计算实时电压跌落值Uc，Uc=Ub－Ua。
204、采用比例积分微分调节器整定出当所述实时电压跌落值为Uc时所述发电站需要补偿的无功功率总量Q。
205、所述发电站包含集电线路L1，L2，L3… Li，每条所述集电线路上均设有j个发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij，相应的，每个所述发电单元的电抗为X11、X12…X1j，X21、X22…X2j，X31、X32…X3j，… Xi1、Xi2…Xij；根据公式：Xhk=，计算各所述发电单元的电抗；其中，Xhk为第h条集电线路上第k个发电单元的电抗，1≤h≤i，1≤k≤j。
206、获取所述集电线路L1，L2，L3… Li的电压U1，U2，U3…Ui；根据公式：Shk=Xhk÷Uh，计算所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，Shk为第h条集电线路上第k个发电单元发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，1≤h≤i，1≤k≤j。
207、获取无功补偿装置接入所述发电站电压USVG，根据公式：SSVG=XSVG÷USVG，计算所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，SSVG为所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，XSVG为所述无功补偿装置的电抗。
208、以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行所述无功功率总量Q分配。
2081、根据公式：Qhk=，以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij进行无功功率分配。
2082、根据公式：QSVG=，以所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对所述无功补偿装置进行无功功率分配。
209、获取各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置的额定无功容量，分别判断各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置被分配无功功率量是否超出其额定无功容量。
2091、若各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置被分配无功功率量均未超出其额定无功容量，则各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置按照被分配无功功率量发出无功功率进行补偿。
2092、若任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置被分配无功功率量超出其额定无功容量，则该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其额定无功容量发出无功功率进行补偿。
210、当任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置被分配无功功率量超出其额定无功容量，该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其额定无功容量发出无功功率时，计算实时无功功率补偿欠值，对应新增无功功率补偿装置。
其中，新增无功功率补偿装置发出的无功功率值与实时无功功率补偿欠值相等，这样就可以确保将跌落的无功功率补偿到正常值。
本发明实施例提供的一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，包括:测量并网点实时输出电压；判断是否出现电压跌落；当出现电压跌落时，计算实时电压跌落值；整定需要补偿的无功功率总量；计算各发电单元和无功功率补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度；以各发电单元和无功补偿装置发出的无功功率对并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行无功功率总量的分配，相比于现有技术，本发明分配方法科学合理，确保将降低的无功功率补偿到正常值，有效性高；大大降低了并网点电压的不平衡度，有力保障了发电站的安全运行。
进一步的，本发明实施例通过判断各发电单元和无功补偿装置被分配的无功功率量是否超出其额定无功容量，超出时按照其额定的无功容量发出无功功率，使各发电单元和无功功率补偿装置在额定负荷内工作，减少了各设备损耗，延长了各设备寿命；并计算实时无功功率补偿欠值，对应新增无功功率补偿装置，保障将无功功率补偿到正常值，进一步提高了本发明的有效性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，其特征在于，包括：
测量并网点实时输出电压Ua；所述并网点为发电站中多条集电线路输出合并节点；
根据所述实时输出电压Ua与参考电压Ub判断所述发电站是否出现电压跌落：若Ua不小于Ub，则所述发电站输出正常，未出现电压跌落；若Ua小于Ub，则所述发电站出现电压跌落，需要补偿无功功率；
当所述发电站出现电压跌落时，计算实时电压跌落值Uc，Uc=Ub－Ua；
整定出当所述实时电压跌落值为Uc时所述发电站需要补偿的无功功率总量Q；
所述发电站包含集电线路L1，L2，L3… Li，每条所述集电线路上均设有j个发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij，对应的，每个所述发电单元的电抗为X11、X12…X1j，X21、X22…X2j，X31、X32…X3j，… Xi1、Xi2…Xij；根据公式：Xhk=，计算各所述发电单元的电抗；其中，Xhk为第h条集电线路上第k个发电单元的电抗，1≤h≤i，1≤k≤j；
获取所述集电线路L1，L2，L3… Li的电压U1，U2，U3…Ui；根据公式：Shk=Xhk÷Uh，计算所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，Shk为第h条集电线路上第k个发电单元发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，1≤h≤i，1≤k≤j；
获取无功补偿装置接入所述发电站电压USVG，根据公式：SSVG=XSVG÷USVG，计算所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度；其中，SSVG为所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度，XSVG为所述无功补偿装置的电抗；
以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，进行所述无功功率总量Q分配：根据公式：Qhk=，以各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij进行无功功率分配；根据公式：QSVG=，以所述无功补偿装置发出的无功功率对所述并网点电压的灵敏度占总灵敏度的比例为分配权重，对所述无功补偿装置进行无功功率分配。
2.根据权利要求1所述的基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，其特征在于，还包括：
获取各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置的额定无功容量，分别判断各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置被分配无功功率量是否超出其所述额定无功容量；
若各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置所述被分配无功功率量均未超出其所述额定无功容量，则各所述发电单元P11、P12…P1j，P21、P22…P2j，P31、P32…P3j ，… Pi1、Pi2…Pij和所述无功补偿装置按照所述被分配无功功率量发出无功功率进行补偿；若任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置所述被分配无功功率量超出其所述额定无功容量，则该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其所述额定无功容量发出无功功率进行补偿。
3.根据权利要求2所述的基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，其特征在于，还包括：
当任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置所述被分配无功功率量超出其所述额定无功容量，该任意一个或多个所述发电单元或所述无功补偿装置按照其所述额定无功容量发出无功功率时，计算实时无功功率补偿欠值，对应新增无功功率补偿装置。
4.根据权利要求1所述的基于电压灵敏度的发电站无功功率分配方法，其特征在于，包括：
所述发电站为光伏发电站。
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