CN106972552B - 一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，首先实时监测光伏发电站接入点电压和主变压器低压母线电压，当接入点电压越上限且满足光伏有功功率缩减条件时，计算有功功率缩减量，根据计算结果对光伏出力进行调整。本发明提出了一种用于消除分布式光伏引发接入点电压超越上限时的分布式光伏有功功率缩减量的计算方法，计算公式简单、计算量小、不需要通信***的大量数据传输，实时应用性强等特点，为分布式光伏接入引发的接入点抑制电压越上限提供有力的理论依据和控制方法，适用于分布式光伏接入后引发电压越上限的电压控制情形。

Description

一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法

技术领域

本发明涉及一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，属于光伏发电控制技术领域。

背景技术

目前，分布式的光伏电站广泛接入配电网，使得配电线路的电压分布发生变化，高渗透率的光伏发电的接入容易造成配电网线路电压升高，非常容易发生电压越上限情况。面对电压越限问题，众多文献都提到光伏有功功率的削减是抑制电压升高的最有效手段，考虑到经济因素，通常作为消除电压越限的最后一道防线。

目前文献中对光伏有功功率的缩减方法可以分为如下几类：

(1)按组切除光伏发电单元。该方法的思路为：光伏电站通常由若干发电单元组成，各发电单元光伏电源通过逆变器接入电网。当出现电压越上限且需要进行有功功率削减时，各发电单元成组退出并网运行，直到接入点电压合格为止。该方法实用、简单，但实质是一种尝试性的控制方法，当监测到接入点电压仍然越限时继续退出一组发电单元，直到电压合格为止。

(2)应用优化算法计算光伏电站的有功功率削减量。该类方法的思路为：以最大化光伏接入量或最小化网损等为目标，构建具有电压合格为约束的优化模型。利用局部测量数据和通信，通过分布式或全局计算方法，优化光伏出力，从而达到全网电压合格的目的。该方法理论算法先进，但在实际应用中优化方法的计算量较大、控制方法的实时性较差，且这种方法需要利用通信网络，大大增加了通信网络的负担。

本发明的目的是当分布式光伏引发接入点电压越上限时，给出一种用于消除接入点电压越限的分布式光伏有功功率缩减量的计算方法。该方法的优点为计算公式简单、计算量小、不需要通信***的大量数据传输，实时应用性强等特点，为分布式光伏接入引发的接入点抑制电压越上限提供有力的理论依据和控制方法。

然而对光伏有功功率的缩减量仍然没有一个简便的计算方法，有鉴于此，为了解决光伏电站接入导致的接入点电压越限问题，本发明提出了一种简便计算光伏有功功率缩减量的方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其能够有效解决光伏电站接入导致的接入点电压越限问题。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，在变电站低压母线侧安装馈线控制器，在光伏电站处安装本地控制器，馈线控制器用于协调馈线上本地控制器的控制，本地控制器用于实现本地光伏电站内部的运行管理，其特征是，

馈线控制器向光伏电站的本地控制器发送主变低压母线电压U_bus；

本地控制器实时监测光伏电站接入点电压U，当接入点电压越上限，且光伏电站内部无功补偿全部投入时，如果满足光伏有功功率缩减条件，则根据光伏电站的接入点到主变低压母线的电气距离R_Σ+jX_Σ、接入点电压限制值U_lim和本地光伏功率因数要求值利用下列公式计算有功功率缩减量：

式中，P_sj为光伏电站出力缩减后的有功功率出力值，单位kW；R_Σ+jX_Σ为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗，单位欧姆；j表示复数的虚部；U_bus为主变压器低压母线电压值，单位kV；U_lim为馈电线路电压允许上限；U为当前光伏电站接入点的实际电压值，单位kV；k为功率因数约束的计算系数， 为分布式光伏电站的功率因数；

本地控制器将计算的有功功率缩减量下发给光伏逆变器，实现有功功率的缩减，以抑制接入点电压越上限。

进一步地，所述光伏有功功率缩减条件为即光伏电站本地无功补偿是否还有余量。

进一步地，分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线最短路径的线路阻抗。

进一步地，馈电线路电压允许上限为主变低压母线的1.07倍额定电压。

进一步地，所述馈线控制器或者安装在馈线首端。

进一步地，当馈线上仅有一个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤11)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测光伏电站接入点电压；

步骤12)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤13)，否则返回步骤11)；

步骤13)：判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则继续进行无功补偿，如果满足则计算有功功率缩减量；

步骤14)：根据有功功率缩减量的计算结果对光伏出力进行调整，由本地控制器对本地光伏逆变器的输出功率进行调整；

步骤15)：光伏电站接入点电压越限消除后继续步骤11)。

进一步地，当馈线上有多个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤21)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测各个光伏电站接入点的电压；

步骤22)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤23)，否则返回步骤21)；

步骤23)：当馈线上有光伏电站接入点电压越限时，由各电压越限光伏电站的本地控制器判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则该光伏电站继续进行无功补偿，如果满足则计算该光伏电站的本地控制器向馈线控制器上传本地越限情况；

步骤24)：馈线控制器根据各光伏电站本地控制器的上传信息判断该馈线上电压越限的光伏电站个数；

步骤25)：如果仅有一个光伏电站接入点电压越限，则馈线控制器向电压越限的光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整；

步骤26)：如果有多个光伏电站接入点电压越限，则由馈线控制器首先判断出电压越限最严重的光伏电站，并向该光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向该光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整，实现实时电压控制；

步骤27)：继续步骤21)，直至所有光伏电站接入点电压满足正常运行要求为止。

本发明的有益效果如下：

为了解决光伏电站接入导致的接入点电压越限问题，本发明提出了一种用于消除分布式光伏引发接入点电压超越上限时的分布式光伏有功功率缩减量的计算方法，计算公式简单、计算量小、不需要通信***的大量数据传输，实时应用性强等特点，为分布式光伏接入引发的接入点抑制电压越上限提供有力的理论依据和控制方法，适用于分布式光伏接入后引发电压越上限的电压控制情形。

与现有技术比较，本发明具有如下优点：

(1)本发明直接给出抑制电压越限的有功功率估算值，计算简便、快速，有利于控制策略的在线实时应用。

(2)本发明的计算公式只涉及分布式光伏接入点的实际电压、馈线所在主变压器低压母线电压、电压限值及分布式光伏接入位置(即分布式接入点到主变压器低压母线的阻抗之和)，计算所需的电气信息量小、减小了配电网通信***的压力。

(3)本发明适用于配电网集中式电压控制和分布式电压控制方式。

(4)本发明适用于采用优化算法计算分布式光伏有功功率的缩减量，该缩减量的计算可为优化方法提供优质的初始值，减少优化算法的迭代计算量。

附图说明

图1为分布式光伏电站接入配电网的接线示意图；

图2为本发明在馈线上仅有一个光伏电站接入时的计算方法流程图；

图3为在馈线上有多个光伏电站接入时的计算方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，在变电站低压母线侧安装馈线控制器，在光伏电站处安装本地控制器，馈线控制器用于协调馈线上本地控制器的控制，本地控制器用于实现本地光伏电站内部的运行管理；该方法包括以下过程：

馈线控制器向光伏电站的本地控制器发送主变低压母线电压U_bus；

本地控制器实时监测光伏电站接入点电压U，当接入点电压越上限，且光伏电站内部无功补偿全部投入时，如果满足光伏有功功率缩减条件，则根据光伏电站的接入点到主变低压母线的电气距离R_Σ+jX_Σ(光伏电站的安装位置)、接入点电压限制值U_lim和本地光伏功率因数要求值利用下列公式计算有功功率缩减量：

式中，P_sj为光伏电站出力缩减后的有功功率出力值，单位kW；R_Σ+jX_Σ为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗，单位欧姆；j表示复数的虚部；U_bus为主变压器低压母线电压值，单位kV；U_lim为馈电线路电压允许上限；U为当前光伏电站接入点的实际电压值，单位kV；k为功率因数约束的计算系数， 为分布式光伏电站的功率因数；

本地控制器将计算的有功功率缩减量下发给光伏逆变器，实现有功功率的缩减，以抑制接入点电压越上限。

进一步地，所述光伏有功功率缩减条件为即光伏电站本地无功补偿是否还有余量。

进一步地，分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线最短路径的线路阻抗。

进一步地，馈电线路电压允许上限为主变低压母线的1.07倍额定电压。

进一步地，所述馈线控制器或者安装在馈线首端。

进一步地，如图2所示，当馈线上仅有一个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤11)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测光伏电站接入点电压；

步骤12)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤13)，否则返回步骤11)；

步骤13)：判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则继续进行无功补偿，如果满足则计算有功功率缩减量；

步骤14)：根据有功功率缩减量的计算结果对光伏出力进行调整，由本地控制器对本地光伏逆变器的输出功率进行调整；

步骤15)：光伏电站接入点电压越限消除后继续步骤11)。

进一步地，如图3所示，当馈线上有多个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤21)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测各个光伏电站接入点的电压；

步骤22)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤23)，否则返回步骤21)；

步骤23)：当馈线上有光伏电站接入点电压越限时，由各电压越限光伏电站的本地控制器判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则该光伏电站继续进行无功补偿，如果满足则计算该光伏电站向馈线控制器上传本地越限情况；

步骤24)：馈线控制器根据各光伏电站本地控制器的上传信息判断该馈线上电压越限的光伏电站个数；

步骤25)：如果仅有一个光伏电站接入点电压越限，则馈线控制器向电压越限的光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整；

步骤26)：如果有多个光伏电站接入点电压越限，则由馈线控制器首先判断出电压越限最严重的光伏电站，并向该光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向该光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整，实现实时电压控制；

步骤27)：继续步骤21)，直至所有光伏电站接入点电压满足正常运行要求为止。

本发明在实施过程中下，首先实时监测光伏电站接入点电压和主变压器低压母线电压，当接入点电压越上限且满足光伏有功功率缩减条件时，计算有功功率缩减量，根据计算结果对光伏出力进行调整。当)馈线上仅有单个光伏接入时：区域控制器向光伏电站本地控制器发送主变低压母线电压U_bus，本地控制器实时监测接入点电压U，当接入点电压越上限，且满足光伏有功功率缩减条件时，根据光伏电站安装位置、接入点电压限制值U_lim和本地光伏功率因数要求值本地控制器依据本发明提出的有功功率缩减量计算公式，直接计算缩减量，并下发，实现有功功率的缩减以抑制接入点电压越上限。当馈线上有多个光伏接入时：若只有一个光伏电站接入点电压越上限时，计算方式同上述馈线上仅有单个光伏接入时情况；若该馈线上多个电站接入点电压越上限时，需要区域控制器参与决策，各个光伏电站本地控制器向上层区域控制器上传本地接入点电压U，区域控制器可以选择越限程度最严重的光伏电站首先进行有功功率缩减，计算方法同上，直到所有光伏电站接入点电压满足正常运行要求。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，在变电站低压母线侧安装馈线控制器，在光伏电站处安装本地控制器，馈线控制器用于协调馈线上本地控制器的控制，本地控制器用于实现本地光伏电站内部的运行管理，其特征是，

馈线控制器向光伏电站的本地控制器发送主变低压母线电压U_bus；

本地控制器实时监测光伏电站接入点电压U，当接入点电压越上限，且光伏电站内部无功补偿全部投入时，如果满足光伏有功功率缩减条件，则根据光伏电站的接入点到主变低压母线的电气距离R_∑+jX_∑、接入点电压限制值U_lim和本地光伏功率因数要求值利用下列公式计算有功功率缩减量：

式中，P_sj为光伏电站出力缩减后的有功功率出力值，单位kW；R_∑+jX_∑为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗，单位欧姆；j表示复数的虚部；U_bus为主变压器低压母线电压值，单位kV；U_lim为接入点电压限制值；U为当前光伏电站接入点的实际电压值，单位kV；k为功率因数约束的计算系数， 为分布式光伏电站的功率因数；

本地控制器将计算的有功功率缩减量下发给光伏逆变器，实现有功功率的缩减，以抑制接入点电压越上限。

2.如权利要求1所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，所述光伏有功功率缩减条件为即光伏电站本地无功补偿是否还有余量。

3.如权利要求1所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线的线路总阻抗为分布式光伏电站接入点到主变压器低压母线最短路径的线路阻抗。

4.如权利要求1所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，馈电线路电压允许上限为主变低压母线的1.07倍额定电压。

5.如权利要求1所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，所述馈线控制器或者安装在馈线首端。

6.如权利要求1至5任意一项所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，当馈线上仅有一个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤11)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测光伏电站接入点电压；

步骤12)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤13)，否则返回步骤11)；

步骤13)：判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则继续进行无功补偿，如果满足则计算有功功率缩减量；

步骤14)：根据有功功率缩减量的计算结果对光伏出力进行调整，由本地控制器对本地光伏逆变器的输出功率进行调整；

步骤15)：光伏电站接入点电压越限消除后继续步骤11)。

7.如权利要求1至5任意一项所述的一种抑制光伏接入点电压越限的有功功率缩减量计算方法，其特征是，当馈线上有多个光伏电站接入时，所述有功功率缩减量计算方法包括以下具体步骤：

步骤21)：由馈线控制器实时监测主变压器低压母线电压，由本地控制器实时监测各个光伏电站接入点的电压；

步骤22)：如果光伏电站接入点电压越限则进入步骤23)，否则返回步骤21)；

步骤23)：当馈线上有光伏电站接入点电压越限时，由各电压越限光伏电站的本地控制器判断是否满足光伏电站有功功率缩减条件，如果不满足则该光伏电站继续进行无功补偿，如果满足则计算该光伏电站的本地控制器向馈线控制器上传本地越限情况；

步骤24)：馈线控制器根据各光伏电站本地控制器的上传信息判断该馈线上电压越限的光伏电站个数；

步骤25)：如果仅有一个光伏电站接入点电压越限，则馈线控制器向电压越限的光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整；

步骤26)：如果有多个光伏电站接入点电压越限，则由馈线控制器首先判断出电压越限最严重的光伏电站，并向该光伏电站本地控制器下发调控指令，本地控制器进行有功功率缩减量计算，并向该光伏电站逆变器下发缩减指令进行输出功率调整，实现实时电压控制；

步骤27)：继续步骤21)，直至所有光伏电站接入点电压满足正常运行要求为止。