一种分布式光伏并网电压越限综合治理方法、装置及设备与流程

本发明涉及分布式光伏发电并网控制，具体涉及一种分布式光伏并网电压越限综合治理方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着高渗透率分布式光伏的大规模并网使得配电网呈现新的运行特性。分布式光伏出力的随机性和间歇性，影响配电网的潮流分布，会造成配电网电压波动和越限现象，成为制约分布式光伏发展的主要问题之一。

2、针对配电台区低压分布式光伏接入引起的电压越限问题，目前解决电压越限的方案主要有动态无功补偿、有载调压变压器调档、安装储能、增加电压越限治理装置以及分布式光伏功率控制等措施。但安装储能和电压越限治理装置需要增加大量投资。部署无功补偿设备会引起台区线路损耗增加，有载调压变压器调档难以解决末端用户严重电压越限问题。

3、相比传统调压设备，分布式光伏逆变器存在一定的闲置容量，有效利用光伏逆变器剩余容量可调节光伏并网点电压，无需额外增加治理设备。然而，现有光伏逆变器实际运行中以单位功率因数并网且处于mppt工作模式下，通常不提供无功支撑。当前已有基于光伏逆变器闲置容量调节改善并网点电压越限实例，如通过增发无功功率实现，但台区光伏渗透率过高且光伏逆变器无功剩余容量不足时，该方法治理效果不理想。

技术实现思路

1、针对台区光伏渗透率过高且光伏逆变器无功剩余容量不足时，相关技术治理效果不理想的问题，本发明提供一种分布式光伏并网电压越限综合治理方法、装置及设备。

2、第一方面，本发明技术方案提供一种分布式光伏并网电压越限综合治理方法，包括如下步骤：

3、获取配电台区变压器关口历史数据并基于获取的历史数据进行配电变压器档位调节直至满足电压阈值；

4、配电台区内用户电压不满足供电电压要求时，进行光伏逆变器无功调压；

5、无功调压结束后，若分布式光伏并网电压越限，根据各光伏逆变器的实时运行数据，计算各光伏逆变器可用于电压治理削减的有功，并测试并网点有功电压敏感度；

6、根据各光伏逆变器的并网电压越限情况以及并网点有功电压敏感度，计算各光伏逆变器的有功状态和有功削减量；

7、协调控制各光伏逆变器进行有功削减直至满足并网电压越限治理所需的有功削减量。

8、可根据电压越限程度灵活选择治理手段，实现配电台区低压分布式光伏并网电压越限综合治理和无功优化控制，解决规模化分布式光伏接入带来的电压越限等电能质量问题。首先对配变进行调档，如果电压仍越限，则调节分布式光伏逆变器无功调节，然后利用电容器进行功率因数补偿；若仍未能解决越限问题，则调节分布式光伏逆变器有功功率。

9、作为本发明技术方案的进一步限定，获取配电台区变压器关口历史数据并基于获取的历史数据进行配电变压器档位调节直至满足电压阈值的步骤包括：

10、获取配电台区变压器关口历史数据；其中，数据包括电压、电流、有功、无功、功率因数；

11、判断关口电压是否高于设定值；

12、若是，对配电变压器进行档位调节，直至关口电压满足电压阈值；

13、若否，判断低压台区内用户电压是否满足供电电压要求；

14、若是，结束，否则，执行步骤：进行光伏逆变器无功调压。

15、作为本发明技术方案的进一步限定，进行光伏逆变器无功调压的步骤包括：

16、获取配电台区实时运行数据和各光伏逆变器的实时运行数据；

17、根据各光伏逆变器的实时运行数据及容量信息计算各光伏逆变器所能提供的最大无功，通过调整光伏逆变器无功出力，测试并网点无功电压敏感度；

18、根据各光伏逆变器的并网电压的越限情况以及并网点无功电压敏感度，确定各光伏逆变器的无功状态和补偿量；

19、根据无功状态和补偿量协调各光伏逆变器继续发无功直至满足所有并网点越限治理所需无功出力；

20、根据配电台区实时运行数据，协调控制配电台区的无功补偿设备对台区功率因数进行实时补偿。

21、通过对台区内各分布式光伏逆变器输出的无功和有功功率进行调节，测试并网点处电压的改变幅度，用以测试并网点电压敏感度。

22、作为本发明技术方案的进一步限定，根据各光伏逆变器的并网电压的越限情况以及并网点无功电压敏感度，确定各光伏逆变器的无功状态和补偿量的步骤包括：

23、判断各光伏逆变器的并网点电压是否超过电压上限；

24、若超过电压上限，则计算各光伏逆变器的并网点电压与电压上限的差值，并利用无功电压敏感度及下垂系数，计算将光伏逆变器的并网点电压调整至电压上限所需的感性无功；

25、将感性无功与光伏逆变器所能提供的最大无功进行比较；

26、若感性无功大于光伏逆变器所能提供的最大无功，判定光伏逆变器处于待补充状态，并将所述感性无功与光伏逆变器所能提供的最大无功的差值作为仍需无功，所述仍需无功为待补充状态的光伏逆变器的补偿量；

27、若感性无功小于光伏逆变器所能提供的最大无功，判定光伏逆变器处于有剩余容量状态，并将确认的无功与所述感性无功的差值作为剩余容量，所述剩余容量为有剩余容量状态的光伏逆变器的补偿量；其中，所述确认的无功为光伏逆变器所能提供的最大无功和功率因数调节至恰好满足所需的感性无功时所需的无功功率之间的较小值。

28、作为本发明技术方案的进一步限定，根据无功状态和补偿量协调各光伏逆变器继续发无功直至满足所有并网点越限治理所需无功出力的步骤包括：

29、获取各光伏逆变器无功电压敏感度、无功状态和补偿量；

30、计算待补充状态的各光伏逆变器无功之和，以及计算有剩余容量的各光伏逆变器剩余容量之和；

31、根据各光伏逆变器并网点无功电压敏感度协调有剩余容量状态下的各光伏逆变器无功出力，直至满足所有并网点越限治理所需无功出力。

32、作为本发明技术方案的进一步限定，根据配电台区实时运行数据，协调控制配电台区的无功补偿设备对台区功率因数进行实时补偿的步骤包括：

33、实时监测配电台区出口侧功率因数；

34、协调控制配电台区首端电容器无功补偿设备，实时补偿台区功率因数，保证功率因数在设定范围内。

35、作为本发明技术方案的进一步限定，根据各光伏逆变器的并网电压越限情况以及并网点有功电压敏感度，计算各光伏逆变器的有功状态和有功削减量的步骤包括：

36、判断各光伏逆变器的并网点电压是否超过电压上限；

37、若超过电压上限，计算各光伏逆变器的并网点电压与电压上限的差值，并利用有功电压敏感度及下垂系数，计算将光伏逆变器的并网点电压调整至电压上限所需的有功削减量；

38、将有功削减量与光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量比较；

39、若有功削减量大于光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量，判定光伏逆变器处于待补充状态，并将有功削减量与光伏逆变器所能提供的最大可削减有功的差值作为仍需有功削减量，所述仍需有功为待补充状态的光伏逆变器的补偿量；

40、若有功削减量小于光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量，判定光伏逆变器处于有剩余容量状态，并将所述光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量与有功削减量的差值作为剩余容量，所述剩余容量为有剩余容量状态的光伏逆变器的补偿量。

41、作为本发明技术方案的进一步限定，协调控制各光伏逆变器进行有功削减直至满足并网电压越限治理所需的有功削减量的步骤包括：

42、获取各光伏逆变器有功电压敏感度、有功状态和补偿量；

43、计算待补充状态下的光伏逆变器有功削减之和，以及计算有剩余容量状态的各光伏逆变器剩余容量之和；

44、根据各光伏逆变器并网点有功电压敏感度协调剩余容量状态下的各光伏逆变器有功可削减出力直至满足并网电压越限治理所需的有功削减量，实现并网点电压分级治理。

45、第二方面，本发明技术方案提供一种分布式光伏并网电压越限综合治理装置，包括治理预处理模块、无功调节模块、无功治理结果判定模块和有功调节模块；

46、治理预处理模块，用于获取配电台区变压器关口历史数据并基于获取的历史数据进行配电变压器档位调节直至满足电压阈值；

47、无功调节模块，用于配电台区内用户电压不满足供电电压要求时，进行光伏逆变器无功调压；

48、无功治理结果判定模块，用于无功调节模块调压结束后，判断分布式光伏并网电压是否越限；若是，触发有功调节模块；

49、有功调节模块包括有功数据计算单元、有功削减确认单元和有功协调控制单元；

50、有功数据计算单元，用于根据各光伏逆变器的实时运行数据，计算各光伏逆变器可用于电压治理削减的有功，并测试并网点有功电压敏感度；

51、有功削减确认单元，用于根据各光伏逆变器的并网电压越限情况以及并网点有功电压敏感度，确认各光伏逆变器的有功状态和有功削减量；

52、有功协调控制单元，用于协调控制各光伏逆变器进行有功削减直至满足并网电压越限治理所需的有功削减量。

53、作为本发明技术方案的进一步限定，治理预处理模块包括数据获取单元、第一判断单元、档位调节单元和第二判断单元；

54、数据获取单元，用于获取配电台区变压器关口历史数据；其中，数据包括电压、电流、有功、无功、功率因数；

55、第一判断单元，用于判断关口电压是否高于设定值；

56、档位调节单元，用于若关口电压高于设定值时对配电变压器进行档位调节，直至关口电压满足电压阈值；

57、第二判断单元，用于关口电压不高于设定值时判断低压台区内用户电压是否满足供电电压要求。

58、作为本发明技术方案的进一步限定，无功调节模块包括数据获取单元、无功数据计算单元、无功补偿确定单元、无功协调单元和无功补偿控制单元；

59、数据获取单元，用于获取配电台区实时运行数据和各光伏逆变器的实时运行数据；

60、无功数据计算单元，用于根据各光伏逆变器的实时运行数据及容量信息计算各光伏逆变器所能提供的最大无功，通过调整光伏逆变器无功出力，测试并网点无功电压敏感度；

61、无功补偿确定单元，用于根据各光伏逆变器的并网电压的越限情况以及并网点无功电压敏感度，确定各光伏逆变器的无功状态和补偿量；

62、无功协调单元，用于根据无功状态和补偿量协调各光伏逆变器继续发无功直至满足所有并网点越限治理所需无功出力；

63、无功补偿控制单元，用于根据配电台区实时运行数据，协调控制配电台区的无功补偿设备对台区功率因数进行实时补偿。

64、作为本发明技术方案的进一步限定，无功补偿确定单元包括第一电压判断子模块、感性无功计算子模块、第一比较子模块和无功补偿量计算子模块；

65、第一电压判断子模块，用于判断各光伏逆变器的并网点电压是否超过电压上限；

66、感性无功计算子模块，用于若超过电压上限，则计算各光伏逆变器的并网点电压与电压上限的差值，并利用无功电压敏感度及下垂系数，计算将光伏逆变器的并网点电压调整至电压上限所需的感性无功；

67、第一比较子模块，用于将感性无功与光伏逆变器所能提供的最大无功进行比较；

68、无功补偿量计算子模块，用于若感性无功大于光伏逆变器所能提供的最大无功，判定光伏逆变器处于待补充状态，并将所述感性无功与光伏逆变器所能提供的最大无功的差值作为仍需无功，所述仍需无功为待补充状态的光伏逆变器的补偿量；若感性无功小于光伏逆变器所能提供的最大无功，判定光伏逆变器处于有剩余容量状态，并将确认的无功与所述感性无功的差值作为剩余容量，所述剩余容量为有剩余容量状态的光伏逆变器的补偿量；其中，所述确认的无功为光伏逆变器所能提供的最大无功和功率因数调节至恰好满足所需的感性无功时所需的无功功率之间的较小值。

69、作为本发明技术方案的进一步限定，无功协调单元包括无功计算数据获取子模块、无功状态数据计算子模块和无功协调控制子模块；

70、无功计算数据获取子模块，用于获取各光伏逆变器无功电压敏感度、无功状态和补偿量；

71、无功状态数据计算子模块，用于计算待补充状态的各光伏逆变器无功之和，以及计算有剩余容量的各光伏逆变器剩余容量之和；

72、无功协调控制子模块，用于根据各光伏逆变器并网点无功电压敏感度协调有剩余容量状态下的各光伏逆变器无功出力，直至满足所有并网点越限治理所需无功出力。

73、作为本发明技术方案的进一步限定，无功补偿控制单元，具体用于实时监测配电台区出口侧功率因数；协调控制配电台区首端电容器无功补偿设备，实时补偿台区功率因数，保证功率因数在设定范围内。

74、作为本发明技术方案的进一步限定，有功削减确认单元包括第二电压判断子模块、有功削减计算子模块、第二比较子模块和有功补偿量计算子模块；

75、第二电压判断子模块，用于判断各光伏逆变器的并网点电压是否超过电压上限；

76、有功削减计算子模块，用于若超过电压上限，计算各光伏逆变器的并网点电压与电压上限的差值，并利用有功电压敏感度及下垂系数，计算将光伏逆变器的并网点电压调整至电压上限所需的有功削减量；

77、第二比较子模块，用于将有功削减量与光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量比较；

78、有功补偿量计算子模块，用于若有功削减量大于光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量，判定光伏逆变器处于待补充状态，并将有功削减量与光伏逆变器所能提供的最大可削减有功的差值作为仍需有功削减量，所述仍需有功为待补充状态的光伏逆变器的补偿量；若有功削减量小于光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量，判定光伏逆变器处于有剩余容量状态，并将所述光伏逆变器所能提供的最大有功可削减量与有功削减量的差值作为剩余容量，所述剩余容量为有剩余容量状态的光伏逆变器的补偿量。

79、作为本发明技术方案的进一步限定，有功协调控制单元包括有功计算数据获取子模块、有功状态数据计算子模块和有功协调控制子模块；

80、有功计算数据获取子模块，用于获取各光伏逆变器有功电压敏感度、有功状态和补偿量；

81、有功状态数据计算子模块，用于计算待补充状态下的光伏逆变器有功削减之和，以及计算有剩余容量状态的各光伏逆变器剩余容量之和；

82、有功协调控制子模块，用于根据各光伏逆变器并网点有功电压敏感度协调剩余容量状态下的各光伏逆变器有功可削减出力直至满足并网电压越限治理所需的有功削减量，实现并网点电压分级治理。

83、第三方面，本发明技术方案还提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的分布式光伏并网电压越限综合治理方法。

84、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

85、(1)可根据电压越限程度灵活选择治理手段，解决单一措施无法全面治理台区内全量用户电压问题，实现配电台区低压分布式光伏并网电压越限综合治理。

86、(2)无需改造配网线路和新增治理设备，可有效提升台区电压质量，具有成本低、可推广性强的特点。

87、(3)可减少因增加治理装置引起的线路损耗，兼顾台区功率因数治理。

88、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

89、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。