CN111293701B - 含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法，包括：获取配电网***的线路参数和预估需求；搭建含分布式光伏的配电网***模型；采集模型中的电压暂降参数信息；确定电压暂降参数判定阈值；将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，预估第一凹陷域；将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，预估第二凹陷域；将第一凹陷域和第二凹陷域进行逻辑或运算，得到配电网凹陷域。本申请还公开了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估装置。本申请考虑暂降幅值、持续时间和相位跳变下分布式光伏对配电网凹陷域的影响，预估更准确，可为实际***中敏感设备的选址提供依据。

Description

含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法及装置
技术领域
本发明涉及电力***电能质量优化，具体涉及一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法及装置。
背景技术
电压凹陷域,是指电力***中发生故障引起电压暂降,使所关心的公共连接点处的敏感负荷不能正常工作的故障点所在区域。换言之，在凹陷域以内发生相关故障引起的电压暂降时，将会导致该敏感设备不能正常工作。如果在凹陷域范围之外发生故障而导致的电压暂降，则不会影响该敏感设备的工作。
近年来配电网飞速发展，为解决缓解环境质量低和能源短缺问题，越来越多的分布式光伏接入配电网中，但是其接入导致***出现不同程度的电压暂降问题。如果电压暂降情况十分严重，还会导致分布式光伏自行解列，危害了电网运行的可靠性。凹陷域可以作为故障条件下敏感设备是否发生电压暂降的重要判断依据和电压暂降综合评估的前提，可以为实际***中敏感设备的选址提供依据。
现有技术中对配电网凹陷域的预估考虑因素较为单一，如公开号为CN102790390A，公开日为2012.11.21的名称为“一种电压凹陷域的分析方法”的发明专利，以及公开号为CN 110532731 A，公开日为2019.12.3的名称为“一种电压暂降凹陷域快速计算方法”，二者主要考虑电压暂降的幅值来预估凹陷域的范围，导致对凹陷域范围的预估精确性较低。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法及装置，用于解决仅考虑压降幅值导致预估的凹陷域范围精确度低的问题。
技术方案：本发明提供了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法，包括：
(1)获取配电网***的线路参数和预估需求；
(2)根据线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型；
(3)采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变；
(4)确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值；
(5)将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围；
(6)将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围；
(7)将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
进一步地，步骤(1)中的线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
进一步地，步骤(2)中采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
进一步地，步骤(3)中采用在配电网***模型中布置同步向量测量单元的方式进行信息采集，同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
进一步地，步骤(7)包括：将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
本申请还公开了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估装置，包括：
参数需求获取模块，用于获取配电网***的线路参数和预估需求；
模型搭建模块，用于根据线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型；
压降信息采集模块，用于采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变；
压降条件设置模块，用于确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值；
第一凹陷域确定模块，用于将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围；
第二凹陷域确定模块，用于将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围；
配电网凹陷域生成模块，综合分析第一凹陷域范围和第二凹陷域范围，得到所需的配电网凹陷域。
进一步地，参数需求模块获取的线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
进一步地，模型搭建模块采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
进一步地，压降信息采集模块采用在配电网***模型中布置同步向量测量单元的方式进行信息采集，同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
进一步地，配电网凹陷域生成模块将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法，可以考虑暂降幅值、持续时间和相位跳变多因素下研究分布式光伏对配电网凹陷域的影响，更加全面的进行预估，使得预估结果更加准确，同时可以为实际***中敏感设备的选址提供依据。
附图说明
图1为本发明实施例一的预估方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中搭建的34节点的10kV配电网模型以及微型同步相量测量装置布置图；
图3为本发明实施例一中第一凹陷域结果示意图；
图4为本发明实施例一中第二凹陷域结果示意图；
图5为本发明实施例二的预估装置的***框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
实施例一
本发明提供了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法，如图1所示，所述包括：
S101获取配电网***的线路参数和预估需求。具体地，线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
S102根据线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型。具体地，在本实施例中，采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
S103采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变。
具体地，在配电网***模型中布置同步向量测量单元进行信息采集，同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
S104确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值。
S105将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围。
S106将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围。
S107综合分析第一凹陷域范围和第二凹陷域范围，得到所需的配电网凹陷域。具体地，将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
仿真分析：
如图2所示，利用PSCAD/EMTDC搭建***模型为34节点的10kV配电网***，步骤S103中布置的微型同步相量测量单元数量为10个，位置均匀分布，分别在节点800、808、850、824、854、832、858、834、848、836。
在步骤S104中，将电压暂降幅值阈值设置为0.9p.u.，电压暂降持续时间设置为20ms，电压暂降相位跳变阈值设置为正负1.5°。
若预估需求1是已经预设了敏感设备的选址，例如敏感设备的选址在节点808与节点812之间的线路上，希望得到本方法预估凹陷域确定输入的光伏容量，则：
根据步骤S105，将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，基于故障点法预估第一凹陷域：
1)在每条线路上都平均设置二十个单相接地故障点；
2)在不接入分布式光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑电压阈值为0.9p.u.，持续时间20ms以上的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
3)在接入0.24MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：电压阈值为0.9p.u.，持续时间20ms以上的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
4)在接入0.48MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：电压阈值为0.9p.u.，持续时间20ms以上的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
5)在接入0.84MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑电压阈值为0.9p.u.，持续时间20ms以上的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
6)在两个节点分别接入0.42MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑电压阈值为0.9p.u.，持续时间20ms以上的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
7)图示化第一凹陷域结果。
五种情况下所得的线路节点的临界故障点如表1所示。
表1单相接地故障考虑暂降幅值和持续时间时各节点的临界故障点
Figure GDA0003479766530000051
Figure GDA0003479766530000061
第一凹陷域范围预估结果如图3所示，各虚线围绕的区域即为考虑电压暂降因素下的凹陷域范围。情况1至情况5分别是不接入光伏、接入0.24MW光伏、接入0.48MW光伏、接入0.84MW和两个节点分别接入0.42MW光伏的五种情况。对比情况1和情况2可以看出，光伏的接入比无光伏时凹陷域缩小了。对比情况2、情况3和情况4可以看出随着并网光伏的容量增大，凹陷域就会缩小，当光伏容量为0.84MW时，凹陷域的范围已经比较小了，只有当816、824、826、828节点之间的发生单相接地故障才会影响敏感负荷。对比情况4和情况5可以看出，相同容量的光伏通过不同节点接入与同一个节点接入相比，通过不同节点接入的凹陷域更小。由此可见，光伏的接入可以缓减电压暂降的问题，敏感性负荷受单相接地故障影响的概率会降低。
根据预估需求1的敏感设备选址在808至812节点线路之间，则根据图3的第一凹陷域范围，光伏容量需大于0.24MW；由于本仿真的光伏容量未在0.24MW～0.48MW之间取值，故根据图3，光伏容量不应小于0.48MW。如需进一步精确，可在0.24MW～0.48MW之间继续取值仿真。
基于预估需求1，根据S106将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围：
1)在每条线路上都平均设置二十个单相接地故障点；
2)在不接入分布式光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑相角阈值为正负1.5°的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
3)在接入0.24MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑相角阈值为正负1.5°的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
4)在接入0.48MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑相角阈值为正负1.5°的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
5)在接入0.84MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑相角阈值为正负1.5°的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
6)在两个节点分别接入0.42MW光伏的情况下，对每一个故障点分别进行仿真：考虑相角阈值为正负1.5°的电压暂降，得出线路各节点的临界故障点；
7)图示化第二凹陷域结果。
五种情况下所得的线路节点的临界故障点如表2所示。
表2单相接地故障考虑相位跳变时各节点的临界故障点
Figure GDA0003479766530000071
Figure GDA0003479766530000081
Figure GDA0003479766530000091
第二凹陷域范围预估结果如图4所示，当发生单相接地故障时考虑相位突变的因素下，接入0.24MW的光伏与不接入光伏相比，凹陷域范围相对大一点。随着光伏并网容量的增大，凹陷域范围会稍稍减小，主要体现在812节点和814节点之间的线路上。光伏容量输入节点数量对第二凹陷域的影响与对第一凹陷域一致，针对相同容量的光伏输入，与通过统一节点接入相比，通过不同节点接入的第二凹陷域更小，但是在相位跳变因素下，凹陷域范围的变动很微小。
根据图4的第二凹陷域范围，对于预估需求1的敏感设备选址在808至812节点线路之间，位于各个第二凹陷域之外，对光伏容量是否接入或者是否大于0.24MW并无要求。
根据步骤S107，将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域；即最终的配电网凹陷域为第一凹陷域与第二凹陷域的叠加。对于特定故障点或线路而言，若该故障点或该线路在第一凹陷域和第二凹陷域之外，则认定其不再最终的配电网凹陷域之中；若该故障点或该线路被第一凹陷域或第二凹陷域的任一者所囊括，则认定该故障点或该线路在最终的配电网凹陷域之间。
对于预估需求1，敏感设备选址在808至812节点线路之间，虽然该段线路在第二凹陷域中对光伏容量接入并无要求，但在第一凹陷域的图示中，当接入的光伏容量小于或等于0.24MW时，第一凹陷域将改短线路囊括其中。换言之，当接入的光伏容量小于或等于0.24MW时，808至812节点线路被囊括在最终的配电网凹陷域中，无法满足敏感设备的工作要求。而结合图4的第二凹陷域范围，所取的各个容量光伏对应的凹陷域均集中在812～814之间，在本仿真的容量取值中，需接入容量不小于0.48MW的光伏，才能满足敏感设备选址在808至812节点线路之间处于配电网凹陷域之外，使正常工作。如需进一步精确，可在0.24MW～0.48MW之间继续取值仿真。
若预估需求2为已经确定输入光伏的预计容量A，需确定该容量对应的凹陷域范围，以便为敏感设备选址提供参考。则在上述方法的仿真中，直接根据本申请的方法就改光伏容量C得到第一凹陷域和第二凹陷域，进而得出最终配电网凹陷域即可，此处不再赘述。
实施例二
本申请还公开了一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估装置，如图5所示，包括：
参数需求获取模块501，用于获取配电网***的线路参数和预估需求。其中获取的线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
模型搭建模块502，用于根据线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型。具体地，模型搭建模块采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
压降信息采集模块503，用于采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变。具体地，压降信息采集模块采用在配电网***模型中布置同步向量测量单元的方式进行信息采集，同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并可根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
压降条件设置模块504，用于确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值；
第一凹陷域确定模块505，用于将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围；
第二凹陷域确定模块506，用于将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围；
配电网凹陷域生成模块507，综合分析第一凹陷域范围和第二凹陷域范围，得到所需的配电网凹陷域。具体地，配电网凹陷域生成模块507将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (8)

1.一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估方法，其特征在于，包括：
(1)获取配电网***的线路参数和预估需求；
(2)根据所述线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型；
(3)采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变；
(4)确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值；
(5)将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围；
(6)将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围；
(7)将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；所述预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中采用在所述配电网***模型中布置同步向量测量单元的方式进行信息采集，所述同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
5.一种含分布式光伏的配电网凹陷域的预估装置，其特征在于，包括：
参数需求获取模块，用于获取配电网***的线路参数和预估需求；
模型搭建模块，用于根据所述线路参数搭建含分布式光伏的配电网***模型；
压降信息采集模块，用于采集模型中的电压暂降参数信息，包括：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压暂降相位跳变；
压降条件设置模块，用于确定电压暂降参数判定阈值，包括：电压暂降幅值阈值、电压暂降持续时间阈值和电压暂降相位跳变阈值；
第一凹陷域确定模块，用于将电压暂降幅值阈值和电压暂降持续时间阈值作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第一凹陷域范围；
第二凹陷域确定模块，用于将电压暂降相位跳变作为电压暂降判定参数，采用故障点法，根据预估需求接入光伏，得出线路各节点的临界故障点，预估各容量光伏对应的第二凹陷域范围；
配电网凹陷域生成模块将第一凹陷域范围与第二凹陷域范围进行逻辑与运算，得到配电网凹陷域。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参数需求模块获取的所述线路参数包括配电网***中的拓扑结构、负荷参数和分布式电源；所述预估需求包括输入光伏的预计容量或敏感设备的预计选址。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模型搭建模块采用PSCAD/EMTDC搭建含分布式光伏的配电网***模型，其中光伏采用最大功率点追踪控制太阳能控制器输出有功功率。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压降信息采集模块采用在所述配电网***模型中布置同步向量测量单元的方式进行信息采集，所述同步向量测量单元均匀地分布在模型中的线路节点上，并根据采集需求调整量测间隔和同步向量测量单元的数量。
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