一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法技术

本发明专利技术涉及一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法和系统，包括：根据调控中心下达有功功率、无功功率指令调节光伏电站功率输出；根据并网点电压调节光伏逆变器的无功功率输出。本发明专利技术提供的技术方案，在光伏接收调控中心下达指令后，可以自适应调整有功、无功功率输出，同时在无指令下达时，可以根据节点电压越限信息为电网提供无功功率补偿，提升电网安全运行水平。电网安全运行水平。电网安全运行水平。

A voltage and power adaptive control method for photovoltaic access to distribution network

【技术实现步骤摘要】
一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法


[0001]本专利技术涉及一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，属于电力系统自动化


技术介绍

[0002]随着分布式光伏接入配电网比例的增加，分布式光伏成为一种不可忽略的调控资源。
[0003]在传统的分布式光伏并网系统中，大多数控制器都是通过控制光伏逆变器的有功、无功输出来达到抑制电网电压及频率波动的目的。但是这些控制器不能随着电网状态的改变而自适应的调整自身的控制模式。
[0004]目前，尚未有根据电网需求及光伏运行状态自适应调整光伏控制模式，进而自适应控制电压、无功功率及有功功率的技术。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提出一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，该方法在电网发生电压扰动时，为电网提供无功功率补偿，在接收调控中心下达指令后，可以自适应的调整功率输出，提升电网安全运行水平。
[0006]技术方案：一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，所述控制方法具体包括以下步骤：
[0007]步骤1：根据并网点电压信息、调控中心下达指令及光伏运行状态确定控制模式；
[0008]步骤2：在功率控制模式下，光伏电站接收调控中心指令后，确定功率调节量；
[0009]步骤3：在电压控制模式下，确定光伏电站无功功率调节量。
[0010]进一步的，所述步骤1中根据并网点电压信息、调控中心下达指令及光伏运行状态确定控制模式，具体包括：
[0011]针对输入信号进行分层分级，确定光伏运行状态的输入值为dP(t)/dt，确定调控中心下达指令的输入值为ΔP、ΔQ，并网点电压信息为ΔV(t)；
[0012]根据得到的输入信号，对输入信号进行模糊化处理；
[0013]设计隶属度函数，确定控制模式；
[0014]其中，dP(t)/dt为光伏有功功率变化率，ΔP、ΔQ为有功功率、无功功率改变量，ΔV(t)为并网点电压与基准电压之间的差值。
[0015]进一步的，按以下规则确定输入信号的优先级：
[0016]①
调控中心下达指令优先级最高，将优先响应；
[0017]②
并网点电压信号优先级次之，将与光伏运行状态进行适应性分析；
[0018]按以下函数对输入信号进行模糊化处理：
[0019]设定并网点安全电压范围为[0.97U
ref 1.03U
ref
]，电压上限为1.07U
ref
，下限为0.93U
ref
，选取5个模糊子集：欠电压VUV、低电压UV、正常电压N、高电压OV以及过电压VOV；论
域为[
‑
X,X]，X取电网的最大电压偏移量，采用三角形函数将其模糊化表示；
[0020]选择光伏有功功率变化率dP(t)/dt作为表征光伏状态信号，选取5个模糊子集：快速下降VL、下降L、正常波动N、上升H以及快速上升VH；论域为[
‑
Y,Y]，Y为系统的最大有功功率波动，采用三角形函数将其模糊化表示；
[0021]按以下规则设计隶属度函数，确定控制模式：
[0022]调控中心下达指令优先级最高，当ΔP、ΔQ不为0时，逆变器为功率控制模式；
[0023]选择逆变器无功功率输出作为模糊语言输出量，设定5种输出模式：快速输出无功功率HSQ、输出无功功率SQ、正常运行N、吸收无功功率AQ以及快速吸收无功功率HAQ；两个输入量均包含5个模糊子集，一共需要建立25条规则，这5种输出模式统称为电压控制模式。
[0024]进一步的，所述步骤2中在功率控制模式下，光伏电站接收调控中心指令后，确定功率调节量，具体包括：
[0025]在光伏电站接收有功功率调节指令时，确定无功功率输出调节量；
[0026]在光伏电站接收无功功率调节指令时，确定有功功率输出调节量。
[0027]进一步的，所述在光伏电站接收有功指令时，确定无功功率输出调节量，包括：
[0028]按下式确定光伏逆变器无功功率输出调节量ΔQ
PV
：
[0029][0030]式中，U
PV
表示光伏并网点电压值，U
ref
表示基准电压，S
PV
表示此节点对应的无功电压灵敏度值。
[0031]进一步的，所述在光伏电站接收无功指令时，确定有功功率输出调节量，包括：
[0032]按下式确定有功电压灵敏度矩阵S
PV
：
[0033][0034]式中，J
Pδ
、J
Qδ
、J
PU
、J
QU
为雅可比矩阵的子矩阵；
[0035]按下式确定光伏电站有功功率输出调节量ΔP
PV
：
[0036][0037]式中，U
PV
表示光伏并网点电压值，U
ref
表示基准电压，表示此节点对应的有功电压灵敏度值。
[0038]进一步的，所述步骤3中在电压控制模式下，确定光伏电站无功功率调节量，具体包括：
[0039]考虑光伏出力波动性，对低压配电节点进行分区处理；
[0040]在分区内找到关键电压节点及关键光伏电站；
[0041]基于关键节点电压状态，确定光伏电站无功功率调节量。
[0042]进一步的，所述对低压配电网节点进行分区处理，包括：
[0043]按下式得到配电网的无功电压灵敏度矩阵S：
[0044]S＝[J
Qδ
J
Pδ
‑1J
PU
‑
J
QU
]‑1[0045]J
Pδ
、J
Qδ
、J
PU
、J
QU
为雅可比矩阵的子矩阵；
[0046]配电网的潮流计算方程为：
[0047][0048]式中：ΔQ和ΔP为注入节点的无功功率和有功功率，Δδ和ΔU为节点电压相角和幅值，的变化量；
[0049]选择典型潮流状态，各节点电压值为：
[0050]U
i
＝[U1,U2,...,U
k
,...,U
n
‑1]i
[0051]式中：k表示潮流状态i下的某个节点，U
k
表示k节点的电压值；
[0052]假设共提取出a个典型潮流状态，p
i
表示潮流状态i的统计概率，则定义k节点潮流状态i下的修正系数为：
[0053][0054]根据无功电压灵敏度矩阵S，基于欧几里得距离法计算电气距离矩阵元素d
ij
：
[0055][0056]求取各潮流状态下电气距离的修正值，得到考虑光伏波动性的电气距离矩阵D：
[0057][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于，所述控制方法具体包括以下步骤：步骤1：根据并网点电压信息、调控中心下达指令及光伏运行状态确定控制模式；步骤2：在功率控制模式下，光伏电站接收调控中心指令后，确定功率调节量；步骤3：在电压控制模式下，确定光伏电站无功功率调节量。2.根据权利要求1所述的一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于，所述步骤1中根据并网点电压信息、调控中心下达指令及光伏运行状态确定控制模式，具体包括：针对输入信号进行分层分级，确定光伏运行状态的输入值为dP(t)/dt，确定调控中心下达指令的输入值为ΔP、ΔQ，并网点电压信息为ΔV(t)；根据得到的输入信号，对输入信号进行模糊化处理；设计隶属度函数，确定控制模式；其中，dP(t)/dt为光伏有功功率变化率，ΔP、ΔQ为有功功率、无功功率改变量，ΔV(t)为并网点电压与基准电压之间的差值。3.根据权利要求2所述的一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于：按以下规则确定输入信号的优先级：
①
调控中心下达指令优先级最高，将优先响应；
②
并网点电压信号优先级次之，将与光伏运行状态进行适应性分析；按以下函数对输入信号进行模糊化处理：设定并网点安全电压范围为[0.97U
ref 1.03U
ref
]，电压上限为1.07U
ref
，下限为0.93U
ref
，选取5个模糊子集：欠电压VUV、低电压UV、正常电压N、高电压OV以及过电压VOV；论域为[
‑
X,X]，X取电网的最大电压偏移量，采用三角形函数将其模糊化表示；选择光伏有功功率变化率dP(t)/dt作为表征光伏状态信号，选取5个模糊子集：快速下降VL、下降L、正常波动N、上升H以及快速上升VH；论域为[
‑
Y,Y]，Y为系统的最大有功功率波动，采用三角形函数将其模糊化表示；按以下规则设计隶属度函数，确定控制模式：调控中心下达指令优先级最高，当ΔP、ΔQ不为0时，逆变器为功率控制模式；选择逆变器无功功率输出作为模糊语言输出量，设定5种输出模式：快速输出无功功率HSQ、输出无功功率SQ、正常运行N、吸收无功功率AQ以及快速吸收无功功率HAQ；两个输入量均包含5个模糊子集，一共需要建立25条规则，这5种输出模式统称为电压控制模式。4.根据权利要求1所述的一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于，所述步骤2中在功率控制模式下，光伏电站接收调控中心指令后，确定功率调节量，具体包括：在光伏电站接收有功功率调节指令时，确定无功功率输出调节量；在光伏电站接收无功功率调节指令时，确定有功功率输出调节量。5.根据权利要求4所述的一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于，所述在光伏电站接收有功指令时，确定无功功率输出调节量，包括：按下式确定光伏逆变器无功功率输出调节量ΔQ
PV
：
式中，U
PV
表示光伏并网点电压值，U
ref
表示基准电压，S
PV
表示此节点对应的无功电压灵敏度值。6.根据权利要求4所述的一种光伏接入配电网的电压及功率自适应控制方法，其特征在于，所述在光伏电站接收无功指令时，确定有功功率输出调节量，包括：按下式确定有功电压灵敏度矩阵S
PV
：式中，J
Pδ
、J
Qδ
、J
PU
、J
QU
为雅可比矩阵的子矩阵；按下式确定光伏电站有功功率输出调...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎怀，钱敏慧，沙骏，陈宁，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：