[发明专利]一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法

说明书

一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法，系统包括馈线电压控制器和就地电压控制器，就地电压控制器面向本地光伏电站，馈线电压控制器面向整条馈线并对馈线上各就地电压控制器起到协调控制作用；如果就地电压控制器不能解决当地电压越限问题时则向所属馈线电压控制器上传本地光伏电站的运行状态，馈线电压控制器根据就地电压控制器上传的电气信息进行控制量的计算和控制指令的下发；就地电压控制器根据馈线电压控制器下发的指令，进行本地区域的控制量计算，控制本地无功补偿装置和本地光伏逆变器的无功功率输出，以实现馈线区域内的电压越限控制。本发明解决了光伏接入造成的电压越限问题，使配电网电压分布满足工程运行要求。

技术领域

本发明涉及一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统方法，属于配电网自动化技术领域。

背景技术

电力系统无功优化是保证系统安全运行、改善电压分布的一项有效手段。通常配电网的电压控制采用集中式的管理方式进行管理控制，常用的控制策略如基于出线端节点量测的九区图控制策略，通过电压无功控制装置实现电压控制。然而，分布式电源接入后，分布式电源有功出力的增加使得功率因数过低，容易导致电压无功控制装置误动作。分布式电源的广泛并入，使得馈线中潮流的单向配送模式发生变化，线路上的有功功率和节点电压也随着分布式电源接入容量和位置的不同而发生变化，使得配电网的电压分布不再具有沿线降低的特性，且此时的电压分布与电网结构、分布式电源接入位置和接入容量等密切相关。高渗透率的光伏发电单元的接入容易造成配电网线路中电压升高，非常容易发生电压越限情况；而容量大、布点多的光伏电站出力的波动性、间歇性和不确定性为配电系统的电压调整问题带来了未知性和困难。从通信角度，大规模分布式电源并网后的数据量急剧增加，如果仍然采用集中式的配电网管理，则需要收集、处理这些大量的数据信息，一方面对配网系统的通信系统提出挑战，另一方面对这些数据的处理也增加了集中式控制的计算复杂性。

目前，基于分级/分层/分散的配电网电压控制方式得到了学者们的广泛关注和研究。分级/分层控制是将电网按照功能或拓扑划分层次，将控制任务分解到各层级中分别完成，各层级再将完成的控制任务进行相互交互，以达到全网协调控制的目的，这些分级/分层式控制方式的层级划分方式各有不同。

在分散方式的电压控制策略中，控制量对配电网节点电压调整的力度是衡量控制方式有效性的重要指标。为减小计算量，目前已有的电压计算方法多采用灵敏度法，通过计算节点电压对控制方式的灵敏度，决定优先采用灵敏度高的控制方法。然而这种灵敏度指标只能定性地给出控制方式的控制力度，并不能定量的给出所需控制量的大小。因此需要一种能够快速给出控制量大小的方法，实现电压的实时控制。

在配电网电压控制中，很多控制方案都把变电站的主变压器分接头也作为控制变量，与其他控制方法一同参与电压调控。然而光伏电站出力与天气情况密切相关，具有较强的波动性，如果把变电器的分接头也作为控制变量，有可能使分接头动作频繁，从而影响变压器的寿命。

以往的配电网电压控制方法中涉及变电站主变压器分接头的控制方法，但这种控制手段需要变压器分接头频繁动作，这将影响变压器的工作寿命；另外，目前的控制方法中大多是通过计算控制量对节点电压的影响程度来决定控制方法；有些是通过对控制量的不断调整，实时量测线路节点电压，从而决定控制量的大小；有些方法是通过智能优化算法实现控制量大小的决策，这些方法都不利于实时电压调控的应用。因此本发明确定了一种分层分布式的电压控制策略。该控制策略框架包括配变层的就地电压控制和馈线层的协调电压控制两层。考虑到主变压器分接头不宜频繁动作，因此该分层分布式的电压控制策略不涉及主变分接头的电压控制方式，力争在馈线级解决光伏接入造成的电压越限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法，其能够解决光伏接入造成的电压越限问题，使具有光伏接入的配电网电压分布满足工程运行要求。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：