间歇性末端低电压分相治理系统及方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种间歇性末端低电压分相治理系统及方法。


背景技术：

2.目前解决低电压的方法有采用低压线路调压器和升级改造配电网变压器和线路等方式，以上方式在一定条件下可研实现低电压的治理。
3.低压线路调压器是串入低压线路方案，采用类似变压器的升压方式来抬升末端低电压，该方式存在以下问题：
①
串入原低压线路，增加故障节点降低线路可靠性，如果设备故障或者损坏，后段负荷将无法供电；
②
在安装点升压后，前端线路电流增大，导致线损增大，前段线路存在过载发热问题；
③
串入的调压设备存在机械动作切换电路，频繁动作导致设备寿命短；
④
短距离调压效果明显，但是长距离线路调压后前段线路压降随之增加，所以电压无法调上来。
4.配电网升级改造方案通过变压器和增大线路线径来解决低电压问题，该方式存在以下问题：
①
增大变压器，增大电缆线径成本高；
②
将10kv变压器牵至负荷侧，成本高，征地难，施工周期长；
③
线路只是间歇性或者季节性低电压，增大变压器后，用电功率低时，变压器负载率低，效率低，损耗增大。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种间歇性末端低电压分相治理方法，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种间歇性末端低电压分相治理系统，包括：
8.变流器模块，所述变流器模块的交流侧与电网连接，所述交流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
9.电压检测模块，所述电压检测模块与a相、b相和c相电压检测点电连接；
10.监控模块，所述监控模块与所述变流器模块和所述电压检测模块信号连接。
11.作为一种优选的实施方式，所述变流器模块包括：
12.a相变流器模块，所述a相变流器模块的交流侧与a相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
13.b相变流器模块，所述b相变流器模块的交流侧与b相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
14.c相变流器模块，所述c相变流器模块的交流侧与a相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
15.所述监控模块与所述a相变流器模块、所述b相变流器模块和所述c相变流器模块信号连接。
16.作为一种优选的实施方式，还包括储能电池，所述储能电池与所述监控模块信号连接，所述储能电池与所述直流母线电连接。
17.作为一种优选的实施方式，还包括光伏板，所述光伏板与所述直流母线电连接。
18.基于本发明的另一个方面，还提供了一种间歇性末端低电压分相治理方法，包括以下步骤：
19.获取相电压u；
20.相电压u大于电网故障电压u1且小于预设的用户可接受电压u2时，令储能系统给电网进行指定功率
△
p补偿，减少线路压降，电网电压依处于u1≤u≤u2的范围内时，以增加
△
p的n倍加大补偿功率，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到电网电压大于用户可接受电压u2时，保持该功率对电网进行补偿；
21.储能系统的储能电池的电池soc小于预设值时，停止储能系统给电网进行补偿。
22.作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：
23.相电压u大于居民可接受电压u2且超出正回差
△
u内时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，始终保持电网电压u≥u2；当u在正回差
△
u范围内时，保持现有补偿功率不变。
24.相电压u大于等于电网故障电压且小于等于用户可接受电压u2和低于负回差
△
u时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，始终保持电网电压u≥u2或者在u2的负回差范围内；当u在负回差
△
u范围内时，保持现有补偿功率不变。
25.作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：
26.当相电压u大于预设的可充电电压值u3且小于预设的故障高电压u4时，储能系统给非满电状态的蓄电池进行指定功率
△
p充电，当相电压u仍大于可充电电压值u3且小于故障高电压u4时，充电功率继续增大，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到p为指定充电功率最大值后，保持该功率给储能电池充电，直到储能电池soc达到100％；
27.电网电压值小于可充电电压值u3且低于负回差
△
u内时，充电功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到相电压大于预设的可充电电压值u3且小于预设的故障高电压u4，继续保持该充电功率充电到储能电池soc为100％后停止充电；
28.当相电压u小于预设的可充电电压值u3且在负回差
△
u时范围内时，保持现有功率不变给储能系统充电。
29.作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：
30.当电网电压大于预设的电网故障电压u1，且小于用户可接受电压u2时，令储能系统给电网进行指定功率
△
p补偿，减少线路压降，如电网电压依然是u1≤u≤u2范围内时，加大补偿功率，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到电网电压大于用户可接受电压u2，保持该功率对电网进行补偿；
31.如电网电压值大于居民可接受电压值u2，但是超过正回差
△
u内时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，保持电网电压大于居民可接受电压值u2；
32.当电网电压值大于居民可接受电压值u2，且小于正回差
△
u时，储能系统保持现有功率对电网进行补偿。
33.作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：
34.当其中一相电网电压低于居民可接受电压u2时，若电池异常或接收到相间能量转移指令，控制可充电相的储能系统从电网取电进行充电，充电功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，低于居民可接受电压u2的储能系统从直流母线取电进行补偿，直到电网电压处于居民可接受电压范围(u2≤u≤u3)或者可充电相电压不在电网可充电电压范围(u3≤u≤u4)；
35.当单相转移能量不足时，且具有其中两相电压处于可充电电压范围(u3≤u≤u4)时，控制处于可充电电压范围(u3≤u≤u4)的两相同时给低于居民可接受电压u2的一相进行能量转移补偿，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，低于居民可接受电压u2的储能系统从直流母线取电补偿电网，补偿功率为两充电相补偿功率的总和，直到电网电压处于居民可接受电压范围(u2≤u≤u3)或可充电相电压不在电网可充电电压范围。
36.作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：
37.当光伏处于发电状态且电池soc＜100％时，控制光伏电能优先给蓄电池进行充电；
38.当电池soc≥100％时，选择a\b\c相电压值最小的相进行并网发电，补偿电网线路线损。
39.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
40.提高配网线路末端低电压，保障居民正常用电，提高供电质量；
41.三相系统低电压精确补偿，避免三相同时补偿带来的低电压相抬高而高电压相过压的问题；
42.三相系统自动选择高电压相充电，避免对电池充电引起二次低电压；
43.采用光伏等新能源单独对低电压相进行精确补偿，降低线路线损；
44.降低电网改造投资成本。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理系统的结构示意图。
47.图2为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理方法的电路电压判断值示意图。
48.图3为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理方法的充电流程示意图。
49.图4为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理方法的补偿流程示意图。
50.图5为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理方法的相间补偿示意图。
51.图6为本发明的一种间歇性末端低电压分相治理方法的光伏补偿示意图。
具体实施方式
52.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。
53.如图1-6所示的一种间歇性末端低电压分相治理系统，由3个可独立控制的储能变流器模块、储能电池、监控模块、电压检测器、直流母线、交流母线、光伏组件等组成，包括：
54.变流器模块，三个储能变流器模块交流侧分别接在线路的a\b\c相上，储能变流器模块直流侧同时接在储能直流母线上，储能电池和光伏板接在直流母线上，三个储能变流器可根据各自相电压和储能电池soc独立对电池进行充电和放电管理，互不干涉，其中，储能变流器可以对线路补偿有功功率和无功功率；
55.电压检测模块，电压检测模块采集线路上的实时电压，通过监控模块进行分析判断，然后控制3个储能变流器模块的分别充电和放电补偿管理，所述电压检测模块与a相、b相和c相电压检测点电连接；
56.监控模块，所述监控模块与所述变流器模块和所述电压检测模块信号连接。
57.其中，配网末端电压偏低主要原因都可以归于末端负荷功率大于线路所承载的功率导致线路上压降过大，线路内阻一定时，流过的电流越大，电压降越大，所以大功率负载使线路内阻占据了一部分电压降，末端分到的电压值才偏低。所以通过减少末端的负载功率即可减少线路上的压降，从而提高末端电压，且一般安装在三相线路跟单相线路分叉点，通过抬高分叉点的电压来实现用户末端电压合格，系统直接并接在三相配电低电压线路上，采用储能系统的充电和放电补偿的方式来降低线路内阻压降，从而治理线路末端低电压问题。
58.其中，所述变流器模块包括：
59.a相变流器模块，所述a相变流器模块的交流侧与a相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
60.b相变流器模块，所述b相变流器模块的交流侧与b相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
61.c相变流器模块，所述c相变流器模块的交流侧与a相和n相电连接，所述a相变流器模块的直流侧与储能直流母线连接；
62.所述监控模块与所述a相变流器模块、所述b相变流器模块和所述c相变流器模块信号连接。
63.其中，还包括储能电池，所述储能电池与所述监控模块信号连接，所述储能电池与所述直流母线电连接，当配电线路任何一相或者多相电压达到允许充电电压时，3个储能变流器模块可以分别独立给储能电池进行充电。
64.其中，还包括光伏板，所述光伏板与所述直流母线电连接，光伏板发电接到直流母线后，可以优先给储能电池进行充电，也可以自动选择三个储能变流器任意一个的线路电压较低的相进行并网送电。
65.基于本发明的另一个方面，还提供了一种间歇性末端低电压分相治理方法，包括以下步骤：
66.获取相电压u；
67.相电压u大于电网故障电压u1且小于预设的用户可接受电压u2时，令储能系统给电网进行指定功率
△
p补偿，减少线路压降，电网电压依处于u1≤u≤u2的范围内时，以增加
△
p的n倍加大补偿功率，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到电网电压大于用户可接受电压u2时，保持该功率对电网进行补偿；
68.储能系统的储能电池的电池soc小于预设值时，停止储能系统给电网进行补偿。
69.其中，还包括以下步骤：
70.相电压u大于居民可接受电压u2且超出正回差
△
u内时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，始终保持电网电压u≥u2；当u在正回差
△
u范围内时，保持现有补偿功率不变。
71.相电压u大于等于电网故障电压且小于等于用户可接受电压u2和低于回差
△
u时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，始终保持电网电压u≥u2或者在u2的负回差范围内；当u在负回差
△
u范围内时，保持现有补偿功率不变。
72.其中，还包括以下步骤：
73.当相电压u大于预设的可充电电压值u3且小于预设的故障高电压u4时，储能系统给非满电状态的蓄电池进行指定功率
△
p充电，当相电压u仍大于可充电电压值u3且小于故障高电压u4时，充电功率继续增大，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到p为指定充电功率最大值后，保持该功率给储能电池充电，直到储能电池soc达到100％；
74.电网电压值小于可充电电压值u3且低于负回差
△
u时，充电功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到相电压大于预设的可充电电压值u3且小于预设的故障高电压u4，继续保持该充电功率充电到储能电池soc为100％后停止充电；
75.当相电压u小于预设的可充电电压值u3且在负回差
△
u时范围内时，保持现有功率不变给储能系统充电。
76.其中，还包括以下步骤：
77.当电网电压大于预设的电网故障电压u1，且小于用户可接受电压u2时，令储能系统给电网进行指定功率
△
p补偿，减少线路压降，如电网电压依然是u1≤u≤u2范围内时，加大补偿功率，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，直到电网电压大于用户可接受电压u2，保持该功率对电网进行补偿；
78.如电网电压值大于居民可接受电压值u2，但是超过正回差
△
u内时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，保持电网电压大于居民可接受电压值u2；
79.当电网电压值大于居民可接受电压值u2，且小于正回差
△
u时，储能系统保持现有功率对电网进行补偿。
80.其中，还包括以下步骤：
81.当其中一相电网电压低于居民可接受电压u2时，若电池异常或接收到相间能量转移指令，控制可充电相的储能系统从电网取电进行充电，充电功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，低于居民可接受电压u2的储能系统从直流母线取电进行补偿，直到电网电压处于居民可接受电压范围(u2≤u≤u3)或者可充电相电压不在电网可充电电压范围(u3≤u≤u4)；
82.当电网三相电压任意一相或者两相出现低电压时，另外的一相或者两相可以通过直接转移能量来补偿低电压，既可以一相对两相进行补偿，也可以两相对一相进行补偿。从而减少蓄电池充电放电的效率损耗，提高补偿系统的效率，当单相转移能量不足时，且具有其中两相电压处于可充电电压范围(u3≤u≤u4)时，控制处于可充电电压范围(u3≤u≤u4)
的两相同时给低于居民可接受电压u2的一相进行能量转移补偿，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，低于居民可接受电压u2的储能系统从直流母线取电补偿电网，补偿功率为两充电相补偿功率的总和，直到电网电压处于居民可接受电压范围(u2≤u≤u3)或可充电相电压不在电网可充电电压范围。
83.其中，还包括以下步骤：
84.当光伏处于发电状态且电池soc＜100％时，控制光伏电能优先给蓄电池进行充电；
85.当电池soc≥100％时，选择a\b\c相电压值最小的相进行并网发电，补偿电网线路线损。如图2所示，u为电压采集器检测点相电压，分别包含a相电压ua，b相电压ub，c相电压uc，其中还包括：
86.u1为电网故障电压值；
87.u2为居民可接受电压值；
88.u3为可充电电压；
89.u4为电压故障电压。
90.实施例1
91.如图3所示，充电补偿策略如下：
92.0＜u≤u1时，系统判断电网故障，系统停机
93.u1＜u≤u2时，系统判断电网线路出现低电压，系统对低电压相进行补偿
94.u2＜u≤u3时，系统判断电压符合电网要求，但是电压值不高，系统待机
95.u3＜u≤4时，系统判断电网电压质量较高，可以给储能系统进行充电
96.u＞u4时，系统判断电网故障，系统停机。
97.具体步骤为：
98.①
当电网电压大于可充电电压值u3(此值为储能设备小功率充电不会使电网电压低到用户无法使用的值)，且小于电网规定的故障高电压u4(此电压范围为电网电压故障)，且储能电池的电池soc小于等于90％时，储能系统给蓄电池进行指定功率
△
p充电。
99.②
经过以上步骤给储能电池进行充电后，如果电网电压还处于可充电范围内时，充电功率继续增大，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直循环，直到p为指定充电功率最大值后，保持该功率给储能电池充电，当储能电池soc达到100％后，停止充电。
100.③
经过以上
①
步和
②
步后，如果电网电压值小于允许充电电压值，但是小于负回差
△
u内时，充电功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，直到电网电压在允许充电电压范围u3≤u≤u4时，继续保持该充电功率充电到储能电池soc为100％后停止充电。
101.④
当电网电压在允许充电电压范围u3的正负回差
△
u范围内时，保持现有功率不变给储能系统充电。
102.⑤
以上为a、b、c三相的任意一相充电策略。
103.实施例2
104.如图4所示，补偿策略具体步骤如下：
105.①
当电网电压大于电网故障电压u1，且小于用户可接受电压u2，且储能电池的电
池soc大于等于20％时，储能系统给电网进行指定功率
△
p补偿，减少线路压降。
106.②
当进行以上步骤操作后，电网电压依然是u1≤u≤u2范围内时，则继续加大补偿功率，增加倍数为
△
p的n倍，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直累加，直到电网电压大于用户可接受电压，然后保持该功率对电网进行补偿。
107.③
经过以上
①
步和
②
步后，如果电网电压值大于居民可接受电压值，但是超过正回差
△
u时，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步减少，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，保持电网电压u≥u2。
108.④
当电网电压小于u1或者储能电池soc＜20％时，储能系统停止对电网进行补偿。
109.⑤
以上为a、b、c三相的任意一相补偿策略。
110.实施例3
111.如图5所示，相间补偿的具体步骤如下：
112.①
以上为a、b、c三相的任意一相充电补偿策略。
113.②
当电池异常时，或者条件允许时，也可以选择相间能量转移策略实现低电压治理
114.③
以下流程以b相出现低电压为例。(当a相或者c相中的一相或者两相出现低电压时，控制策略一样)
115.④
当b相电网电压低于居民可接受电压时，同时a相电压处于可充电电压范围，此时a相储能系统从电网取电进行充电，充电功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，一直执行，b相储能系统从直流母线取电补偿电网b相，补偿功率与a相放电功率一致，直到b相电网电压处于居民可接受电压范围，或者a相电压不在电网可充电电压范围。
116.⑤
当电网a相转移能力不足以提高b相电压至居民可接受电压时，且c相电压处于可充电电压范围，此时同时从c相电网给b相电网进行能量转移补偿，补偿功率按照
△
p的n倍数逐步增加，n为0.1.2.3
……
的自然数，b相储能系统从直流母线取电补偿电网b相，补偿功率为a相和c相补偿功率的总和，直到b相电网电压处于居民可接受电压范围，或者a相c相电压不在电网可充电电压范围。
117.实施例4
118.如图6所示，光伏补充功率的具体步骤如下：
119.①
当光伏发电时，如果电池soc＜100％时，光伏电能优先给蓄电池进行充电。
120.②
当电池soc≥100％时，选择a\b\c相电压值最小的相进行并网发电，补偿电网线路线损。
121.在上述实施例中：
122.(1)通过采用并联储能系统对配网末端负荷进行峰谷转移，实现低电压治理。
123.(2)实现三相系统随机分相独立动态精确治理低电压和无功补偿。
124.(3)三相系统根据电压高低，自动选择高电压相对储能电池进行充电。
125.(4)风光等分布式能源通过分相储能系统自由选择补偿低电压相，减少线路损耗。
126.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限
制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
127.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。