[发明专利]一种光伏配电网的区域电压分层分布式协同控制系统

说明书

本发明提供的光伏配电网的区域电压分层分布式协同控制系统，用户层在电压尚未越限时，本地无功补偿就发挥作用，以抑制过电压的发生；当馈线电压越限时，分布式协调控制的无功补偿优先发挥作用以降低调压成本；当无功容量耗尽而电压依旧越限时，分布式协调控制的有功缩减策略依靠少量分布式通信和本地计算获得优化的光伏有功缩减方案；当馈线电压恢复正常后，功率恢复控制能保证光伏发电效益的最大化。变电站层电压控制基于馈线关键节点的电压信息和站内信息，利用模糊无功边界的九区图，通过调节变压器低压侧电压来解决馈线电压越限问题。

技术领域

本发明涉及电压控制领域，更具体地，涉及一种光伏配电网的区域电压 分层分布式协同控制系统

背景技术

能源需求的不断增长和日益严峻的环境问题推动了光伏发电技术的规模 化发展和应用。然而，随着分布式光伏渗透率的提高，电力系统的运行与控 制面临着诸多挑战，其中，电压控制问题尤为突出。

配电网电压控制策略的控制对象分为三类：(1)传统的无功电压控制设 备，如电容器、有载调压开关(OLTC)等；(2)增强型设备，如储能装置、 配电静止无功补偿器(DSTATCOM)；(3)具有无功调节能力的分布式光 伏(distributed photovoltaic，PV)等。

根据目前的研究成果，解决分布式电源接入引起的电压问题的方法有两 类。一类是集中控制，以系统全局优化为目标，统一调配可控资源，但存在 诸多不足：量测数据量大、决策时间长、通讯负担重且投资成本高。另外， 这种控制方式只能在一定程度上缓解PV大规模接入引起的过电压问题。且电 容器在投切瞬间暂态冲击大、电压响应速度慢、可能引起系统谐振，而调节 变压器分接头的方法不能有效处理配电网内电压幅值差过大的情况。另外一 类是分布式控制策略，具有良好的自治性和适应性，能够充分利用分布式电 源的无功调节能力，并结合其他调压设备使电压处于安全区间，保证供电质 量，且相比集中控制，系统投资减少，对于通讯的依赖程度也降低。然而， 采用分布式控制策略控制光伏进行无功补偿与有功缩减时，多以电压质量为 控制目标，而忽视对调压成本的考虑。

同时，分布式或集中控制策略控制储能装置在分布式光伏功率过高时充 电，在负荷最大时放电能有效保证配电网的供电质量，但是安装和维护储能 装置的成本较高，同时也会增加控制方面的难度。

综上，现有的光伏配电网电压控制策略调压成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光伏配电网的区域电压分层分布式协同控 制系统，在降低调压成本的同时提高了电压控制的反应速度。

具体技术方案如下：

一种光伏配电网的区域电压分层分布式协同控制系统，所述系统包括： 用户层电压控制子系统和变电站层电压控制子系统；

所述用户层电压控制子系统包括：就地预防控制模块、分布式协调控制 模块和功率恢复控制模块；所述就地预防控制模块用于馈线电压未越限时对 电压就地控制器进行控制，使馈线电压保持在正常范围内；所述分布式协调 控制模块用于馈线电压越限时控制馈线上电压越限的节点的电压就地控制器 向上下游节点请求无功补偿，当无功容量耗尽且馈线电压仍然越限时，根据 少量分布式通信和本地计算，获得光伏有功缩减优化方案，缩减有功功率； 所述功率恢复控制模块用于当馈线电压恢复正常后，控制电压就地控制器调 节本地光伏有功功率和无功功率的输出；

变电站层电压控制子系统由站内的区域控制器执行，包括参数计算模块 和指令生成模块；所述参数计算模块用于在预设控制周期内，基于馈线电压 的峰谷值和变压器低压侧电压值，控制电压区域控制器计算出新的变压器低 压侧电压参考值，以预防或抑制馈线电压越限；所述指令生成模块用于根据 变压器低压侧母线电压参考值和高压侧输出功率值，并基于模糊无功边界九 区图，控制电压区域控制器调节有载调压变压器的分接头和投切并联电容器 组。