一种基于OLTC和PAO的分布式电源集中式聚合控制方法与流程

本发明属于分布式电源，具体涉及一种基于oltc和pao的分布式电源集中式聚合控制方法。

背景技术：

1、分布在用户端，接入35kv及以下电压等级电网，以就地消纳为主的电源，包括太阳能、天然气、生物质能、风能、水能、氢能、地热能、海洋能、资源综合利用发电(含煤矿瓦斯发电)和储能等类型；分布式电源装置是指功率为数千瓦至50mw小型模块式的、与环境兼容的独立电源，这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求，如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等；由光伏电源引起的电压波动来源将威胁到电配网的稳定性，在配电网中，由于类型和分布电源容量的不同，不同馈线的电压波动的趋势是不同的；因此，提供一种基于模糊控制、实线稳定电压、提高光伏发电效率的一种基于oltc和pao的分布式电源集中式聚合控制方法是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于模糊控制、实线稳定电压、提高光伏发电效率的一种基于oltc和pao的分布式电源集中式聚合控制方法。

2、本发明的目的是这样实现的：一种基于oltc和pao的分布式电源集中式聚合控制方法，所述的方法包括以下步骤：

3、步骤1：构建控制逻辑：采用三个层次的控制策略构建控制逻辑；

4、步骤2：oltc模糊控制：采用模糊控制的判断逻辑方法来控制变压器抽头；

5、步骤3：基于灵敏度分析的逆变器功率分配优化pao控制：为了使整个系统分布式电源利用率提高，在逆变器控制基础之上，将其转变为一个优化问题；

6、步骤4：集中式聚合控制下的电压调节效果仿真：采用matlab和digsilent进行联合仿真。

7、所述的步骤1中的构建控制逻辑具体为：控制策略可以分为三个层次，上级层进行潮流计算出配电网电压分布情况；在第二层，模糊控制器是用来判断逆变器的状态和变压器的抽头位置的同时，基于最优潮流的结果对逆变器进行功率分配优化，提高系统效率；在第三层，每个逆变器和变压器接受到第二层发送的控制信号进行动作；每次控制信号都在一个时间周期tre内被刷新。

8、所述的步骤2中的oltc模糊控制具体为：调节变压器抽头可以同时对多馈线电压进行调节，当配网中所有馈线电压都出现上升现象时，调节变压器的抽头不要求逆变器补偿额外的无功功率，可以反送更多可再生能源回电网，效率更高；而出现一根或多跟馈线电压上升，另外的馈线电压稳定或处于低电压状态时，变压器抽头的动作都会使得情况恶化，因此需要相应的判断逻辑来控制变压器抽头；采用模糊控制的方法来控制变压器抽头，其控制器输入为馈线末端电压，输出为变压器抽头动作信号和逆变器的闭锁信号；由于末端节点是电压畸变最严重的节点，首先测量不同馈线末端电压大小vj(j＝1,2,...)，然后计算相应极值：vmax＝max{v1,v2,...,vj}，vmin＝min{v1,v2,...,vj}，模糊控制的变压器抽头输出信号ftap和逆变器闭锁信号flock如式(1.22)、(1.23)所示：τ1＝fuzzy1(vmax,vmin)(1.22)，τ2＝fuzzy2(vmax,vmin)(1.23)，

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10、其中，τ1、τ2是两个模糊控制模块的计算结果；ftap(t0)、ftap(t1)是变压器抽头在t0、t1时刻状态；是变压器抽头可以调节的最大和最小位置；flock是逆变器闭锁信号，当flock(t0)、flock(t1)是逆变器在t0、t1时刻状态；当flock等于1时，逆变器会进入闭锁状态，维持当前功率因数进行功率输出；当flock等于0时，逆变器会跟随pao模块进行相应的无功补偿来调节电压。

11、所述的步骤3中的基于灵敏度分析的逆变器功率分配优化pao控制具体为：目前来说主流的方法是采用v-q控制策略对逆变器进行控制，通过补偿无功功率来达到调节电压的目的，在该方法中用户通过设定相应的死区电压和最小功率因数来设定相应的无功补偿策略，当电压抬升，则输出的感性无功功率增加，当电压降低，则输出的容性无功功率增加，达到稳定电压的目的；为了使整个系统分布式电源利用率提高，在逆变器控制基础之上，将其转变为一个优化问题，在保证电压稳定的同时使所有光伏逆变器总的输出功率ptotal最大化，对于逆变器还是采用补偿无功功率的方式，在v-q曲线的基础上，根据不同节点的灵敏度和光伏装机容量，对每个光伏逆变器引入斜率矫正系εm：ε＝[ε1；ε2；...εm]，对v-q曲线的斜率进行调整，逆变器的最小功率因数不变，修正后的第m个逆变器无功功率输出为：

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13、所述的步骤3中的基于灵敏度分析的逆变器功率分配优化pao控制具体包括以下步骤：

14、步骤3.1：目标函数；

15、步骤3.2：边界条件。

16、所述的步骤3.1中的目标函数具体为：进行优化的目标函数为：当第m个逆变器的当前视在功率输出|sm|，由mppt的运算结果决定；由式(1.28)计算得到；第m个逆变器的无功功率qm(t1)在t1时刻的输出为：

17、所述的步骤3.2中的边界条件包括电压约束、电流约束、逆变器约束、变压器约束以及参数约束；其中电压约束具体为：目的是为了保证电压处于正常工作范围内，因此电压必须保持在正常范围内，同时，也必须保证在pao调节之后电压继续处于正常范围内，因此可以通过电压和功率的灵敏度对修正后的电压进行估算：

18、其中，n表示节点总数量；spv、sqv表示电压对有功功率和无功功率的灵敏度矩阵；因此，节点j对第i个节点电压的变化率影响为：由上式可以得到节点i的电压在t1时刻的估计值为：其中，vi(t0)、vi(t1)表示在pao调节之前和调节之后的节点i的电压；δpj、δqj表示当前时刻和前一时刻的功率；因此电压的边界条件为：

19、所述的电流约束为：在电力系统潮流计算的过程中，线路电流必须小于每根导线的最大允许载流量：i≤imax。

20、所述的逆变器约束为：光伏逆变器功率因数可调，因此必须满足如下式：所述的变压器约束为：整个配网输出或吸收的容量不能超过变压器运行通过的最大视在功率：|spv-sload|≤stf，式中，spv为所有光伏逆变器发出的功率；sload为所有负荷吸收的功率；stf为变压器最大能承载的功率。

21、所述的参数约束为：由于修正系数是改变功率输出的比例，应该满足如下公式：εm≥0，在进行优化运算后，可以得到每个逆变器相应的斜率修正系数εm，同时需要补偿的无功功率可以通过式(1.28)计算得到。

22、本发明的有益效果：本发明为一种基于oltc和pao的分布式电源集中式聚合控制方法，在使用中，本发明提出基于模糊控制的调压变抽头(oltc)和逆变器功率分配优化(pao)的集中式聚合控制方法用来解决配电网中末端电压抬升的问题，模糊控制器来实现协调有载调压变压器和逆变器的工作状态，当需要补偿无功功率时，pao模块通过优化协调各个逆变器之间的关系来控制每个逆变器的功率输出，以此达到稳定电压的目的；模糊逻辑可以调节抽头，如果通过调节oltc即可稳定电压，则将逆变器保持在单位功率因数使其输出功率提升，若调节抽头会使得某一段电压情况恶化，则激活每一根馈线的pao模块，通过逆变器补偿无功功率来实现稳定电压的目的，因此，光伏发电效率可提高；本发明具有基于模糊控制、实线稳定电压、提高光伏发电效率的优点。