[发明专利]一种基于网络拓扑识别的高渗透光伏分布式电压控制方法

权利要求书

1.一种基于网络拓扑识别的高渗透光伏分布式电压控制方法，包括下列步骤：

步骤一：各节点代理基于配电自动化系统发送的联络线开关状态确定自身的上、下游代理和本节点至供电线路首节点的电阻电抗值，进而形成分布式自组织通信网络，步骤如下：

1)系统中的所有光伏并网节点和重要分支节点上均配置节点代理，且节点代理预存节点代理的关联矩阵Q和节点代理间线路的电阻电抗值；

2)各节点代理接收配电自动化系统发送的联络线开关状态，并删除关联矩阵Q断开线路所在列和供电节点所在行求得降维关联矩阵Q_n，对降维关联矩阵Q_n取逆得到各节点的供电路径矩阵P；

3)基于供电路径矩阵和节点代理间线路的电阻电抗值，各代理计算本节点至供电线路首节点的电阻和电抗值；

4)各代理结合关联矩阵和供电路径矩阵确定自身的上、下游代理，利用各节点代理与其上游代理间的线路必定是其供电路径且与本节点相关联，故各代理搜寻与自身相关联的供电路径，并确定该线路的另一关联节点即为上游代理，各节点代理的下游代理可通过上游代理矩阵进一步确定；

步骤二：当线路电压处于正常运行范围时，分布式电压控制处于就地预防控制模式以预防电压越限，步骤如下：

1)各节点代理测量本节点的电压和光伏输出有功功率；

2)各节点代理根据光伏输出有功功率和光伏容量、功率因数限制，计算光伏无功容量上限Q_max；

3)各代理控制本地光伏的有功功率跟随最大功率点，同时基于本地电压量测量值u调节光伏输出的无功功率：设U₄、U₁为线路电压的正常运行上、下限，U₃、U₂为光伏节点代理开始进行就地无功功率补偿的临界电压值，则当节点电压在理想运行范围[U₂，U₃]内时，本地光伏的无功补偿量为零；而当节点电压过高但未越限时U₃<u≤U₄，节点代理控制本地光伏吸收感性无功，以抑制并网点电压越上限；而当节点电压大于正常运行上限u>U₄时，光伏吸收的无功功率为无功容量上限；

步骤三：当线路出现过电压时，分布式电压控制进入分布式无功协调控制，步骤如下：

1)出现过电压的节点代理N首先向下游发送无功补偿信号、本节点电压幅值和本节点至线路首端的电抗值，请求无功补偿；

2)过电压节点的下游代理j接收到过电压信息后，计算本节点光伏所需的无功补偿增量ΔQ_Gj

式中，V_N为节点N的电压值；X_n表示节点n-1与节点n间的支路电抗值；

3)若下游代理j的光伏无功补偿量已达上限，节点j的代理继续向下游节点发送无功补偿信号、过电压节点电压幅值和其至线路首端的电抗值，请求无功补偿；

4)若下游所有节点的光伏无功补偿量均达上限，过电压的节点代理N向上游发送无功补偿信号和本节点电压幅值，请求无功补偿；若线路过电压恢复，则跳转至步骤五；

5)过电压节点的上游代理i接收到过电压信息后，计算本节点光伏所需的无功补偿增量ΔQ_Gi

6)若上游代理i的光伏无功补偿量已达上限，节点i的代理继续向上游节点发送无功补偿信号和过电压节点电压幅值，请求无功补偿；

7)若线路上所有光伏的无功补偿量均达上限，但节点N依旧过电压，则分布式电压控制转入有功优化缩减控制模式，否则跳转至步骤五；

步骤四：若分布式无功协调无法解决线路过电压，分布式电压控制转入有功优化缩减控制模式，步骤如下：

1)过电压节点代理发送有功缩减信号和本地电压阻抗信息给上下游代理，请求光伏有功优化缩减；

2)电压正常节点代理接收上、下游传来的有功缩减信号和电压阻抗信息，并转发过电压节点的信息；

3)过电压节点N及其下游节点代理j，基于本地数据和分布式通信数据，计算电压调节指标，即缩减本地光伏的有功功率ΔP_G对N节点电压的调节能力；

4)过电压节点的上游节点代理i，基于本地数据和分布式通信数据，计算电压调节指标，即缩减本地光伏的有功功率ΔP_G对N节点电压的调节能力；

5)首端节点代理将本地计算的电压调节指标传送给下游节点代理；末端节点代理将本地计算的指标传送给上游节点代理；

6)中间节点代理比较上游传来的电压调节指标与本地计算值，后将较大者传送给下游节点，并比较下游传来的电压调节指标与本地计算值，再将较大者传送给上游节点；

7)各节点代理比较上游和下游传来的电压调节指标与本地计算值，若本地计算的电压调节指标最大，则缩减本节点光伏的有功输出功率ΔP_G；

8)若线路电压恢复正常，则各节点代理退出有功缩减阶段，转入步骤五；若线路依旧过电压，则重复步骤三和步骤四；

步骤五：当线路电压恢复正常时，分布式电压控制进入功率恢复控制模式，以保证电压合格前提下光伏发电效益的最大化，步骤如下：

1)首节点代理基于线路最高电压幅值逐步降低本地光伏的有功缩减量至零，若线路过电压不再出现，则通知下游相邻节点进行有功功率恢复，反之再次转入步骤二；

2)下游节点代理收到上游节点的有功功率恢复信号后，若线路不出现过电压，则逐步降低本地光伏的有功缩减量至零，依次类推；

3)若线路上所有光伏的有功功率均恢复至最大值，首节点代理再启动无功功率恢复，逐步降低本地光伏的无功补偿量至就地预防控制的无功参考，若线路过电压不再出现，则通知下游相邻节点进行无功功率恢复，反之再次转入步骤二；

4)下游节点代理收到上游节点的无功功率恢复信号后，若线路不出现过电压，则逐步降低本地光伏的无功补偿量至就地预防控制的无功参考，依次类推。