[发明专利]微电网无功功率补偿方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统无功功率补偿方法和系统，尤其是用于微电网的无功功率补偿的方法和系统。

背景技术

无功功率补偿技术在现有的电力系统中对于减少能量损耗起着极其重要的作用，但是现有的无功功率补偿技术的应用通常仅限于常规电力系统中，由于常规电力系统是发、输、配、用相分离的系统，因此其存有明确的节点可以用于测量整个常规电力系统的功率因数，通常通过测量该节点处的电流和电压数据来计算出相应的功率因数，并可以进一步确定相应的无功功率补偿策略。例如，在用户变电站的进线开关上测量得到的电压和电流即能够反映出整个常规电力系统的无功功率补偿的实际需求。

通常来说，微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，其既可以连接到外部的大电网上运行（即并网运行），也可以脱开外部的大电网孤立运行（即孤网运行）。当微电网在并网模式下运行时，通常可以按照现有的无功功率补偿技术在PCC开关处（即在微电网与外部大电网相连接的公共连接点处）通过测量电流和电压来确定整个微电网的无功功率补偿需求，但是，当微电网在孤网模式下运行时，由于其电源和负荷是混杂在一起的，没有任何一个节点的功率情况能够反映整个微电网的无功功率平衡情况，采用现有的无功补偿技术无法测量微电网的无功功率分布情况，因此微电网无功功率的调节不能采用现有的方法和设备，也没有相关的技术方案能够适用于微电网无功功率补偿。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种微电网无功功率补偿方法和系统，其不仅能够在微电网并网模式下运行时测量微电网的功率因数并依此进行相应的无功功率补偿，并且当微电网在孤网模式下运行时也同样能够测量微电网的功率因数并依此进行相应的无功功率补偿。

本发明采用的主要技术方案是：

一种微电网无功功率补偿方法，当微电网孤网运行时通过分别测量微电网中各不同支路的有功和无功功率，得出微电网总体的无功功率平衡情况，通过控制设置在微电网内的无功补偿装置或所述无功补偿装置和微电网的分布式电源进行微电网无功调节，所述分布式电源为具有无功调节输出的分布式电源。

优选为采用如下步骤：

（1）             同步采集不同支路的电压、电流数据；

（2）     对所采集数据进行数据处理，计算出不同支路的有功、无功功率分布情况；

（3）     将微电网范围内分布在各支路上的所有负荷和电源的有功功率、无功功率进行总加，计算出微电网总体在具体时间点的无功功率平衡情况或一段时间内功率因数的平均值和无功功率平衡情况；

（4）             根据设定的调节目标利用微电网的孤网无功控制策略对所述无功补偿装置或所述无功补偿装置和分布式电源进行无功输出的调节。

所述孤网无功控制策略的具体内容可以为：在采取传统九区图控制策略进行无功功率补偿控制的基础上，增加母线电压限制条件，以提高微电网的稳定性，其中，母线电压限制条件为：预先设定一个微电网母线电压的规定值和以所述规定值为中间值的上、下限值，当所述母线电压的实际值处于所述上、下限值之间时选择投入或切除所述无功补偿装置中的无功补偿元件，当所述母线电压的实际值高于所述上限值时不投入所述无功补偿元件，当所述母线电压的实际值低于所述下限值时不切除所述无功补偿元件。

上述任一项技术方案中的微电网无功功率补偿方法，当对所述无功补偿装置和分布式电源进行调节时，优选为先调节所述分布式电源后调节所述无功补偿装置。并且，优选地，，所述上限值为所述规定值的107%，所述下限值为所述规定值的93%。

当微电网并网运行时，可以通过测量微电网与外部大电网相连接的公共连接点处的电压和电流数据，计算得出微电网的功率因数状况，并采用九区图控制策略进行无功功率补偿。

本发明还提供了一种微电网无功功率补偿系统，用于微电网孤网运行时的无功功率补偿，其包括分布式测量单元、无功补偿控制单元、无功补偿装置和通讯单元，所述微电网包括具有无功调节输出的分布式电源。

所述分布式测量单元由设置在微电网中各不同支路上的独立的测量模块和/或多功能测控仪表组成，用于测量各自所在支路的电压、电流，计算或不计算相应的功率因数，并上送相应数据给所述无功补偿控制单元；