电压闪变抑制方法及装置与流程

本发明涉及电压闪变抑制技术领域，具体而言，涉及一种电压闪变抑制方法及装置。

背景技术：

人类对能源安全及环境恶化的担忧，使可再生能源的充分利用成为全球共识。以太阳能、风能为代表的新能源并网发电已经成为新型电力系统不可阻挡的发展趋势。太阳能、风能这类可再生能源的输出功率具有较强的波动性，容易造成电网公共连接点处的电压波动与闪变，而电压闪变现象会对人们的生活和工作造成危害。随着光伏和风电场并网装机容量的增大，对电压闪变抑制策略的研究具有很重要的意义。

现阶段对新能源并网电压闪变抑制采用的思路是补偿功率缺额，平抑风光发电系统的输出功率波动。在现有技术中，采取较多的措施是在新能源发电出口处单独并联svc(静止无功补偿器)等无功补偿装置或者并联svc和储能机组的组合体等有功无功补偿装置。

现有技术的缺点在于，并联的电容器组和svc的响应速度不够快，在补偿过程中容易产生谐波，无法实现最佳的补偿状态，抑制电压闪变的能力有限。并且，在光伏或风机出口处直接安装补偿装置的方式存在利用率低的问题，补偿装置处于停机状态的概率会增大，造成资源浪费，系统运作成本高。

除此之外，现有的新能源并网系统很少会利用风光储容量优化组合的优势对电压闪变进行抑制，经常造成弃风弃光的现象，负荷用电可靠性得不到保证。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种电压闪变抑制方法及装置，其能够快速平滑地补偿系统所需的无功功率及有功功率，稳定新能源的输出功率，有效抑制电压闪变，并且，利用了风光储容量优化组合的优势对电压闪变进行初步抑制。

本发明的第一目的在于提供一种电压闪变抑制方法，应用于新能源并网系统，所述新能源并网系统包括相互连接的计算设备及反馈控制设备，所述方法包括：

计算设备获得采集的电压信号，对所述电压信号进行计算，得到电压闪变参数并发送给反馈控制设备；

反馈控制设备对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量；

反馈控制设备根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

本发明的第二目的在于提供一种电压闪变抑制方法，所述方法应用于与计算设备连接的反馈控制设备，所述方法包括：

获取所述计算设备对电压信号进行计算得到的电压闪变参数；

对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量；

根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

本发明的第三目的在于提供一种电压闪变抑制装置，所述装置应用于与计算设备连接的反馈控制设备，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述计算设备对电压信号进行计算得到的电压闪变参数；

优化模块，用于对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量；

控制模块，用于根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种电压闪变抑制方法及装置。所述方法应用于新能源并网系统，所述新能源并网系统包括相互连接的计算设备及反馈控制设备，所述方法包括：计算设备获得采集的电压信号，对所述电压信号进行计算，得到电压闪变参数并发送给反馈控制设备。反馈控制设备对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量。反馈控制设备根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。由此，能够快速平滑地补偿系统所需的无功功率及有功功率，稳定新能源的输出功率，有效抑制电压闪变，并且，利用了风光储容量优化组合的优势对电压闪变进行初步抑制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的反馈控制设备、计算设备及电压电流采集存储设备的连接示意图。

图2是本发明较佳实施例提供的图1所示的反馈控制设备的方框示意图。

图3是本发明第一实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图之一。

图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤s120的子步骤流程图。

图5是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤s130的子步骤流程图。

图6是本发明第一实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图之二。

图7是本发明第二实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图。

图8为本发明第三实施例提供的电压闪变抑制装置的功能模块图。

图标：100-反馈控制设备；110-存储器；120-处理器；130-网络模块；200-电压闪变抑制装置；210-获取模块；220-优化模块；230-控制模块；300-计算设备；400-电压电流采集存储设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1是本发明较佳实施例提供的反馈控制设备100、计算设备300及电压电流采集存储设备400的连接示意图。本发明提供的新能源并网系统包括反馈控制设备100、计算设备300及电压电流采集存储设备400。

在本实施例中，计算设备300与电压电流采集存储设备400连接，电压电流采集存储设备400可将采集的电压信号、电流信号发送给所述计算设备300。所述反馈控制设备100与所述计算设备300连接，所述计算设备300可将计算得到的电压闪变参数发送给反馈控制设备100。

在本实施例中，所述新能源并网系统还包括安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置，以及安装于低压母线处的光伏电站及风机。所述反馈控制设备100可对风机、光伏电站及储能机组的容量进行优化，所述反馈控制设备100还可对无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，进而对电压闪变进行抑制，改善新能源并网处的电压质量。

在本实施例中，由于光伏电站及风机输出的电压很低，所述光伏电站及风机安装于低压母线处，并且，需要通过升压变压器接入电网。

在本实施例中，本方案将无功及有功组合补偿装置安装在高压母线处，可使光伏电站和风机共用所述无功及有功组合补偿装置，满足风机和光伏电站的共同需求，提高了系统的使用效率，节省了系统的成本投资。

请参照图2，图2是本发明较佳实施例提供的图1所示的反馈控制设备100的方框示意图。所述反馈控制设备100包括存储器110、电压闪变抑制装置200、处理器120及网络模块130。

所述存储器110、处理器120及网络模块130相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线或信号线实现电性连接。存储器110中存储有电压闪变抑制装置200，所述电压闪变抑制装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器110中的软件功能模块，所述处理器120通过运行存储在存储器110内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。

其中，所述存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器110用于存储程序，所述处理器120在接收到执行指令后，执行所述程序。进一步地，上述存储器110内的软件程序以及模块还可包括操作系统，其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通信，从而提供其他软件组件的运行环境。

所述处理器120可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器120可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述网络模块130用于实现反馈控制设备100与计算设备300、电压电流采集存储设备400等其他外部设备之间的通信/电性连接及数据传输。

可以理解，图2所述的结构仅为示意，反馈控制设备100还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

第一实施例

请参照图3，图3是本发明第一实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图之一。所述方法应用于新能源并网系统，所述新能源并网系统包括相互连接的计算设备300及反馈控制设备100。下面对电压闪变抑制方法的具体流程进行详细阐述。

步骤s120，计算设备300获得采集的电压信号，对所述电压信号进行计算，得到电压闪变参数并发送给反馈控制设备100。

请参照图4，图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤s120的子步骤流程图。所述步骤s120包括子步骤s121、子步骤s122、子步骤s123及子步骤s124。

子步骤s121，所述计算设备300接收所述电压电流采集存储设备400发送的电压信号。

在本实施例中，所述计算设备300接收所述电压电流采集存储设备400在高压母线处采集的电压信号，所述电压信号的采样值可用u(n)表示。

子步骤s122，所述计算设备300对所述电压信号进行方均根值计算，得到方均根值数列。

在本实施例中，所述计算设备300对电压信号的采样值u(n)进行方均根值计算，得到方均根值数列u(n)。所述方均根值数列u(n)的计算公式如下：

其中，m为一个或半个周波内的采样点数。

在本实施例中，方均根(rms)又称均方根，是指在规定时间间隔内对某参数的各个瞬时值进行先平方，再求平均值，最后开平方的计算，方均根是定义交流电(alternatingcurrent，ac)有效电压或电流的一种最普遍的数学方法。

子步骤s123，所述计算设备300对所述方均根值数列进行快速傅里叶分解，得到离散的频谱数列。

在本实施例中，所述计算设备300对所述方均根值数列u(n)进行快速傅里叶分解，得到离散的频谱数列uf(k)的计算公式如下：

uf(i)＝fft{u(n)}

其中，uf(i)包括采样的第i个闪变频率电压信号对应的频率和幅值，频谱数列uf(k)是对uf(i)的统称，uf(k)可包括多个uf(i)。

在本实施例中，快速傅里叶变换(fft，fastfouriertransform)是对利用计算机计算离散傅里叶变换(dft，discretefouriertransform)的高效、快速计算方法的统称。快速傅里叶变换(fft)的基本思想是把原始的n点序列，依次分解成一系列的短序列，充分利用离散傅里叶变换(dft)计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质，求出短序列对应的dft并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。

子步骤s124，所述计算设备300分析所述频谱数列得到电压闪变参数。

在本实施例中，所述计算设备300计算得到uf(i)后，可计算第i个闪变频率电压信号对应的幅值，即|uf(i)|。

在本实施例中，每个闪变频率幅值的2倍与该频率正弦电压方均根值曲线波动的峰值对应，即与电压波动值对应。该电压波动值除以在该频率上产生的1个单位瞬时闪变值所需的电压波动值后进行平方，可获得该频率对应的瞬时闪变值。而方均根值数列u(n)对应的瞬时闪变视感度s等于频谱上各频率对应的瞬时闪变值之和。所述方均根值数列u(n)对应的瞬时闪变视感度s的计算公式如下：

其中，dui为在第i个闪变频率上产生的1个单位瞬时闪变值(即，使得瞬时闪变视感度s＝1时)所需的电压波动值。其中，电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度，通常以闪变觉察率为50％作为瞬时闪变视感度的衡量单位，即瞬时闪变视感度s＝1。

在本实施例中，所述电压闪变参数可包括电压闪变的幅值|uf(i)|、频率及瞬时闪变视感度s。所述电压闪变参数还可包括其他与电压闪变的相关参数。

步骤s130，反馈控制设备100对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制。

在本实施例中，所述风光储容量是指风机、光伏电站及储能机组的容量。所述对风光储容量进行优化配置是指：反馈控制设备100利用风能、太阳能在时间和地域上的天然互补性以及储能机组对电能的可存储性，对风机、光伏电站及储能机组的容量进行合理配置，使系统的输出功率保持平稳，提高电能质量。由此，可降低系统成本、负荷缺电率及能源浪费率，减少系统输出功率的波动，改善新能源并网处的电压质量，从整体上初步抑制新能源并网点的电压闪变。

请参照图5，图5是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤s130的子步骤流程图。所述步骤s130包括子步骤s131及子步骤s132。

子步骤s131，所述反馈控制设备100根据预设分析原则及所述电压闪变参数对风光储容量进行分析。

在本实施例中，反馈控制设备100先获取所述电压闪变参数及与电压闪变的相关信息。所述反馈控制设备100根据获取的参数、信息以及预设分析原则分别对低压母线处的光伏电站的容量、风机的容量以及储能机组的容量进行分析。

在本实施例中，所述预设分析原则可以包括，但不限于，以高压母线处的电压闪变程度最小化为目标的分析原则、以低压母线处的电压闪变程度最小化为目标的分析原则。其中，由于无功及有功组合补偿装置安装于高压母线处，为了使操作更便捷，所述预设分析原则可优选采用以高压母线处的电压闪变程度最小化为目标的分析原则。分析的计算公式如下：

mins(t)＝f{spv,swind,sbattle}

在本实施例中，spv,swind,sbattle依次表示光伏容量、风机容量及储能机组容量。所述反馈控制设备100通过粒子群算法对上述公式中的f函数进行计算，使得s(瞬时闪变视感度)最小，以此实现高压母线处的电压闪变程度最小化的目标。其中，所述粒子群算法是反馈控制设备100的内置算法，f函数可根据实际需求自行定义。

子步骤s132，所述反馈控制设备100根据分析结果对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制。

在本实施例中，所述反馈控制设备100根据上述计算分析得到的结果对光伏电站容量、风机容量及储能机组容量进行合理地优化配置。由此，降低系统成本和能源浪费率，平抑新能源出力波动，初步抑制新能源并网处的电压闪变。

步骤s140，反馈控制设备100根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

在本实施例中，所述反馈控制设备100可利用粒子群算法对所述电压闪变参数进行计算分析，生成补偿命令。所述反馈控制设备100将所述补偿命令发送给无功及有功组合补偿装置，以使所述无功及有功组合补偿装置可根据补偿命令对输出的补偿功率进行调节。由此，可对系统的无功功率及有功功率进行平滑精确的微补偿，在补偿的过程中不会产生谐波，使得并网处的电压幅值和相角保持恒定，抑制了电压闪变，改善了电压质量，保障电网安全可靠地运行。

在本实施例中，本方案提供的无功及有功组合补偿装置不仅可为系统补偿所需无功功率及有功功率，还能实时存储风机和光伏电站输出的过多电能，在负荷急需时进行及时释放，有效地弥补了风电及光伏发电的波动性弊端，稳定了新能源的输出功率，改善了并网处的电压质量。

在本实施例中，所述无功及有功组合补偿装置包括：svg(staticvargenerator，静止无功发生器)及储能机组的组合补偿装置，其中，svg用于补偿系统所需的无功功率，储能机组用于补偿系统所需的有功功率。由于风机及光伏电站输出功率的波动性及风机本身特性很容易引起并网处的电压波动，安装svg能够提供一定容量的无功补偿，稳定并网处的电压幅值，但在阻抗较大的电网中，波动性功率容易引起电压相角的变化，仅仅补偿无功功率并不能有效抑制电压闪变，仍需储能机组对有功功率进步补偿。

在本实施例中，svg既可提供滞后的无功功率，又可提供超前的无功功率。svg的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制交流侧电流，可使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现功率无功补偿的目的。

在本实施例中，相比于现有技术中常用的svc(staticvarcompensator，静止无功补偿器)，本方案采用的svg具有更优的技术效果：

1.svg输出无功功率的响应时间要短于svc。在相同的补偿容量下，响应时间越小，对电压闪变的补偿效果越好，在同等闪变改善率下，响应时间越小，补偿装置所需要的补偿容量也越小。

2.svg抑制电压闪变的效果要优于svc。相同的补偿容量下，svg的占地面积要小于svc。相较于svc，svg的输出容量受到母线电压的影响较小，在电压控制时，svg优势更大。svg补偿电流中的谐波含量少于svc补偿电流中的谐波含量。相较于svc，svg受系统参数的影响小，安全性和稳定性更好。

请参照图6，图6是本发明第一实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图之二。所述新能源并网系统还包括电压电流采集存储设备400，所述电压电流采集存储设备400与所述计算设备300连接，所述方法还包括：

步骤s110，所述电压电流采集存储设备400对高压母线处的电压及电流进行采集，并将采集的电压信号及电流信号发送给计算设备300。

在本实施例中，所述电压电流采集存储设备400实时采集高压母线处的三相电压及电流信号，并将采集的电压信号及电流信号发送给计算设备300进行计算分析。

第二实施例

请参照图7，图7是本发明第二实施例提供的电压闪变抑制方法的步骤流程图。所述方法应用于与计算设备300连接的反馈控制设备100，所述方法包括：

步骤s210，获取所述计算设备300对电压信号进行计算得到的电压闪变参数。

在本实施例中，关于计算设备300对电压信号进行计算得到的电压闪变参数的说明可参照上述对步骤s120的描述。

步骤s220，对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制。

在本实施例中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量。关于步骤s220的具体说明可参照上述对步骤s130的描述。

步骤s230，根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

在本实施例中，关于步骤s230的具体说明可参照上述对步骤s140的描述。

第三实施例

请参照图8，图8为本发明第三实施例提供的电压闪变抑制装置200的功能模块图。所述电压闪变抑制装置200，应用于与计算设备300连接的反馈控制设备100。所述装置包括：获取模块210、优化模块220及控制模块230。

获取模块210，用于获取所述计算设备300对电压信号进行计算得到的电压闪变参数。

在本实施例中，获取模块210用于执行图7中的步骤s210，关于所述获取模块210的具体描述可以参照图7中步骤s210及图3中步骤s120的描述。

优化模块220，用于对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量。

在本实施例中，优化模块220用于执行图7中的步骤s220，关于所述优化模块220的具体描述可以参照图7中步骤s220及图3中步骤s130的描述。

控制模块230，用于根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

在本实施例中，控制模块230用于执行图7中的步骤s230，关于所述控制模块230的具体描述可以参照图7中步骤s230及图3中步骤s140的描述。

综上所述，本发明提供一种电压闪变抑制方法及装置。所述方法应用于新能源并网系统，所述新能源并网系统包括相互连接的计算设备及反馈控制设备，所述方法包括：计算设备获得采集的电压信号，对所述电压信号进行计算，得到电压闪变参数并发送给反馈控制设备。反馈控制设备对风光储容量进行优化配置，以对电压闪变进行初步抑制，其中，所述风光储容量为风机、光伏电站及储能机组的容量。反馈控制设备根据所述电压闪变参数对安装于高压母线处的无功及有功组合补偿装置输出的补偿功率进行控制，以对电压闪变进行抑制。

由此，能够快速平滑地补偿系统所需的无功功率及有功功率，稳定新能源的输出功率，有效抑制电压闪变，并且，利用了风光储容量优化组合的优势对电压闪变进行初步抑制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。