CN206742860U - 光伏电站的电压协调控制*** - Google Patents

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胡德峰
程科
陈浩
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彭磊
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王川
梅毅
赵守贵
张利丹
廖梓屹
杜洪波
肖德秋
刘斌
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Abstract

本实用新型涉及光伏电站的电压协调控制***，具有接收光伏电站监控***控制信号的控制单元，所述控制单元中设有相连接的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块，所述的无功功率计算模块的输入端还与控制单元外的自动电压无功控制***连接，控制单元的输出端分别连接逆变器和无功动态补偿装置。本实用新型的光伏电站的电压协调控制***，能够在光伏电站在有功剧烈波动以及SVG异常闭锁等工况下电压波动时，对电网无功分层分区的平衡输出，保证了电网并网点的电压稳定。

Description

光伏电站的电压协调控制***
技术领域
本实用新型涉及控制***，具体的讲是光伏电站的电压协调控制***。
背景技术
在弱联系电网中，光伏电站往往处于***的终端，电网电压的支撑能力较弱。因此，为了维持光伏电站的并网点，以及电网枢纽点电压满足标准要求，光伏电站必须能够提供相应的无功功率支撑。
光伏电站的输出根据受太阳辐射影响具有随机性和波动性。当光伏发电站输出较大时，站内的汇聚线路、变压器和送出线路将产生明显的无功损耗。而当光伏发电站输出较小时，站内的汇聚线路和送出线路又将产生明显的充电无功。因此，按照电力***无功分层分区平衡的原则，光伏电站所消耗的无功负荷需要其自身提供的无功出力加以平衡，并且当***需要时，大中型光伏电站(安装容量大于1MW的光伏电站)还需要向电网中注入所需要的无功功率，以维持电网电压的稳定性。
然而根据光伏电站现有的无功控制方式，光伏电站存在着如下两个电压剧烈波动的风险，难以适应光伏电站接入电力***的要求：
1)由于光伏电站的SVG(无功动态补偿装置)闭锁导致的电压波动风险。如今SVG等电力电子装置虽已日益成熟，但是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等原件在低/过电压、过电流以及谐波耐受方面依然存在着明显的瓶颈，在电网异常状态下的闭锁、脱网现象十分突出。一旦SVG闭锁脱网，***瞬间会损失大量的无功支撑，如果相应的光伏逆变器缺乏相应的无功支撑手段，在弱联系电网中将会导致明显的电压波动。
2)由于光伏电站有功波动导致的电压波动风险。由于新能源电源出力具有随机性、间歇性和波动性，受到天气、云层的影响，光伏电站正常运行时，有功出力往往出现较为明显的波动。
综上所述，在弱联系电网中由于光伏电站有功波动以及SVG的突然闭锁均会导致电压发生剧烈的变化。然而分析表明，无论是现有的AVC控制***(自动电压无功控制)，还是SVG控制模式(定无功控制、定电压控制、定功率因数控制)均难以应对上述原因导致的电压变化。主要原因如下：
1)现有的控制方式难以适应光伏电站闭锁导致的电压波动风险原因：
虽然光伏逆变器是光伏发电站重要的无功补偿装置，但是如今光伏电站运行时却主要依赖SVG进行无功功率的输出，光伏逆变器处于零无功输出状态。同时，在现有的控制方式中，当SVG闭锁时不能协调控制逆变器的无功输出，以降低电压波动的功能。
2)现有的控制方式难以适应光伏电站有功波动导致的电压波动风险原因：
电网AVC控制***向发电厂发送控制指令的周期为5分钟，因此难以应对光伏电站快速有功功率变化导致的电压波动。
当SVG采用定无功控制时，无论光伏电站有功如何波动，其输出的无功功率均保持不变。因此，当光伏电站有功突变导致无功出力变化时，其输出的无功根本无法实时变化无功，电压波动依然难以避免。
当SVG采用定功率因数控制时，当光伏电站有功功率发生变化，为了保证并网点上功率因数恒定，SVG会相应调节其无功功率的输出，对电压波动有明显的抑制作用。然而，该控制方式仅考虑了站内汇集线路及主变压器的无功损耗，难以补偿不同有功输出下送出线路无功损耗的变化，对维持枢纽点电压作用有限。
当SVG采用定电压时，当光伏电站有功功率发生变化，为了保证并网点上电压恒定，SVG会相应调节其无功功率的输出。然而，与定功率因数控制方式相同，该控制方式仅考虑了并网点的电压情况，难以计及送出线路无功损耗的变化，对维持枢纽点电压作用同样有限。
综上所述，SVG在三种控制模式下均不满足电网无功分层分区平衡的原则。
实用新型内容
本实用新型提供了一种光伏电站的电压协调控制***，以满足光伏电站在有功剧烈波动以及SVG异常闭锁等工况下电压波动时，使电网无功分层分区平衡的要求。
本实用新型的光伏电站的电压协调控制***，具有接收光伏电站监控***控制信号的控制单元，所述控制单元中设有相连接的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块，所述的无功功率计算模块的输入端还与控制单元外的自动电压无功控制***(AVC)连接，控制单元的输出端分别连接逆变器和无功动态补偿装置(SVG)。
本实用新型的控制***实现了无功动态补偿装置与光伏逆变器协调控制的功能，以及基于无功平衡的控制。控制单元通过光伏电站监控***获取SVG停运信号、控制方式指令、控制指令值、PCC点(公共连接点)的有功/无功及电压值，以及控制方式选择信号，并从AVC***获取相应的指令进行控制。在对无功动态补偿装置与光伏逆变器协调控制时，当SVG正常运行时，主要利用SVG的无功补偿能力进行电压支撑，减少电压波动。此时，逆变器采用0无功输出控制，而SVG则可采用定电压控制实时根据光伏有功功率进行无功控制值调节。当SVG发生异常闭锁时，光伏电站监控***通过SVG闭锁信号作为启动条件，将逆变器的无功功率由0无功输出控制改为定无功功率控制，将SVG的无功输出转移至逆变器。当进行光伏逆变器协调控制时，根据光伏电站实时的有功功率输出计算无功补偿需求，以降低枢纽点的电压波动。
其中光伏电站监控***为现有***，控制单元中所涉及的数据处理程序均可由本领域普通技术人员根据数据处理的常规方式实现。
进一步的，所述光伏逆变器功率因数计算模块的输入端还连接有选通模块。通过选通模块来实现对无功动态补偿装置(SVG)和逆变器输出的转换。选通模块根据光伏电站监控***控发送的SVG的停运信号来进行控制。当SVG正常运行时，使控制单元只向SVG发出相应指令，而当SVG闭锁后，则使控制单元向逆变器发出功率因数指令。
进一步的，所述的逆变器为光伏逆变器。
进一步的，所述的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块分别具有独立的处理器，例如CPU等，可分别独立进行数据处理。
本实用新型的光伏电站的电压协调控制***，能够在光伏电站在有功剧烈波动以及SVG异常闭锁等工况下电压波动时，对电网无功分层分区的平衡输出，保证了电网并网点的电压稳定。
以下结合实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。
附图说明
图1为本实用新型光伏电站的电压协调控制***的结构框图。
具体实施方式
如图1所示本实用新型光伏电站的电压协调控制***，具有接收光伏电站监控***控制信号的控制单元。所述控制单元中设有相连接的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块，其中光伏逆变器功率因数计算模块的输入端还连接有选通模块。无功功率计算模块、光伏逆变器功率因数计算模块和选通模块分别通过各自独立的处理器对数据进行处理。所述的无功功率计算模块的输入端还与控制单元外的自动电压无功控制***(AVC)连接，控制单元的输出端分别连接光伏逆变器和无功动态补偿装置(SVG)。
控制单元从光伏电站监控***获取SVG停运信号、控制方式指令、控制指令值、PCC点(公共连接点)的有功/无功及电压值，以及控制方式选择信号，并且由无功功率计算模块从AVC***获取相应的指令进行控制。
选通模块根据光伏电站监控***控发送的SVG的停运信号来进行控制。当SVG正常运行时，使控制单元只向SVG发出相应指令，而当SVG闭锁后，则使控制单元向逆变器发出功率因数指令。
无功功率计算模块根据控制方式指令和控制指令值，快速计算PCC点的上网无功指令值，具体为：
1)当SVG正常运行且处于定无功/定电压/定功率因数运行方式时，无功功率计算模块直接将AVC的指令传输给SVG。
2)当SVG正常运行且处于无功平衡的控制方式时，无功功率计算模块根据PCC的有功、无功测量值、局部电网参数基于模型实时计算上网点所需无功指令值。
3)当SVG闭锁后，光伏逆变器处于定无功/定电压/定功率因数运行方式时，无功功率计算模块根据AVC指令值，并通过测量PCC点上网有功、无功及电压，实时计算上网点所需无功指令值。
4)当SVG闭锁后，光伏逆变器处于无功平衡的控制方式时，无功功率计算模块根据PCC的有功、无功测量值、局部电网参数基于模型实时计算上网点所需无功指令值。
光伏逆变器功率因数计算模块在SVG正常运行时不起作用，而当SVG闭锁后，该模块接收无功功率计算模块发出的指令值，通过监测PCC点实际上网无功值与指令值的偏差对各光伏逆变器的功率因数指令进行调节，并通过站内通信下发给逆变器控制***。而当SVG闭锁后采用光伏逆变器作为无功补偿装置时，由于电站内光伏逆变器的数量众多，无法一一下达无功功率指令，因此可以统一下达功率因数指令，并由光伏逆变器根据自身发出的有功功率进行无功指令的折算。

Claims (4)

1.光伏电站的电压协调控制***，其特征为：具有接收光伏电站监控***控制信号的控制单元，所述控制单元中设有相连接的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块，所述的无功功率计算模块的输入端还与控制单元外的自动电压无功控制***连接，控制单元的输出端分别连接逆变器和无功动态补偿装置。
2.如权利要求1所述的光伏电站的电压协调控制***，其特征为：所述光伏逆变器功率因数计算模块的输入端还连接有选通模块。
3.如权利要求1或2所述的光伏电站的电压协调控制***，其特征为：所述的逆变器为光伏逆变器。
4.如权利要求1或2所述的光伏电站的电压协调控制***，其特征为：所述的无功功率计算模块和光伏逆变器功率因数计算模块分别具有独立的处理器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110970902A (zh) * 2018-12-20 2020-04-07 国网上海市电力公司 基于新能源接入需求的电压分区自动无功优化控制方法
CN112653178A (zh) * 2019-10-12 2021-04-13 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种分布式光伏电站***以及无功自平衡控制方法

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