含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法与流程
本发明涉及一种智能低压配电台区系统，具体涉及一种含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法，属于配电技术领域。
背景技术：
随着新农村建设，大功率电器设备在农村范围内广泛使用，农村大负荷、非线性负荷聚类增长，为本来无功配置不足的配电网又加重了负担。因此，加强低压配网无功补偿的优化配置，保持无功平衡，对于保证电能质量、降低电网损耗具有重要的作用和意义。新一期配电台区建设，在综合配电箱中配置了低压智能电容器和svg等设备，实现台区侧的无功补偿功能。
在实现分布式光伏全额消纳的同时，能够改善配电网及用户侧运行电压水平及功率因数水平，实现电网、用户及光伏运营商等多方利益的共赢。提高配电网调度对大规模分布式电源的调度管理效率，实现可观、可调。《分布式电源接入配电网技术规定》nb/t32015-2013适用于通过35kv及以下电压等级接入电网的新建、改建和扩建分布式电源。标准第5章5.2.2规定：通过380v电压等级并网的分布式电源功率因数应在-0.95～0.95范围内可调。
目前，配电自动化主站不接入低压分布式光伏，无法对光伏进行控制。另一方面，低压分布式光伏点多，面广，接入主站系统无法进行单独调控。本发明以低压配变台区为对象，将台区内光伏、无功补偿等设备统一由配电台区的中心智能配变终端管理，实现分布式光伏对配电台区的无功支撑，减少台区无功补偿设备的配置，提升经济效益。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法，对台区内电容器、svg、光伏逆变器等设备实时控制，保证台区电压及功率因数的合理调度。
为解决上述技术问题，本发明提供了含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法，低压配电台区内部署有分布式光伏电源、光伏逆变器和电容器，其特征是，所述无功控制方法包括以下过程：
s1，根据台区电压、功率因数范围，划分无功控制区间；
s2，采集低压配电台区内低压侧电压和功率因数，根据电压和功率因数所属范围，确定当前台区无功控制区间，根据无功控制区间相应的控制策略调节光伏逆变器和电容器的无功输出，实现低压配电台区无功调节。
进一步的，划分无功控制区间为7个区间，分别为：
1区间为电压上越限区：电压大于1.1un；
2区间为电压上警戒区：电压大于1.07un，小于1.1un；
3区间为功率因数负越限区：电压大于0.93un，小于1.07un；功率因数为负，小于-pf合格；
4区间为功率因数正越限区：电压大于0.93un，小于1.07un；功率因数为正，小于pf合格；
5区间为电压下警戒区：电压大于0.9un，小于0.93un；
6区间为电压下越限区：电压小于0.9un；
7区间为电压功率因数合格区：电压大于等于0.93un，小于等于1.07un；功率因数大于等于-pf合格，小于等于pf合格；
其中，un为台区额定电压，pf合格为合格功率因数定值。
进一步的，1区间电压上越限区的控制策略：调节方向为从1区->2区；具体调节方案为：退出已投入电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为-0.95吸收无功。
进一步的，2区间电压上警戒区的控制策略：调节方向为从2区->7区；
具体调节方案为：
基于当前电压与此区间电压下限，计算配电台区当前电压到此区间下限电压的电压偏差δu，根据q-u下垂特性曲线，计算当前电压恢复到额定电压(un)的无功退出容量δq；
优先减少分布式光伏输出无功：记当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1，
计算光伏可调节容量为
若光伏可调节容量大于δq，控制光伏输出无功为qpv1-δq，因此下发光伏逆变器功率因数定值为
若光伏可调节容量小于δq，先退出已投入电容器qc1，再减少光伏无功容量δq-qc1。
进一步的，3区间功率因数负越限区的控制策略：调节方向为从3区->7区；
具体调节方案为：
基于台区当前有功功率、无功功率和合格功率因数定值，计算无功过补容量
优先减少分布式光伏输出无功：记当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1，
计算光伏可调节容量为
若光伏可调节容量大于δq，控制光伏输出无功为qpv1-δq，因此下发光伏逆变器功率因数定值为
若光伏可调节容量小于δq，先退出已投入电容器qc1，再减少光伏无功容量δq-qc1。
进一步的，4区间功率因数正越限区的控制策略：调节方向为从4区->7区；
具体调节方案为：
基于台区当前有功功率、无功功率和合格功率因数定值，计算无功缺额
当台区电容器、svg、分布式光伏剩余无功容量满足无功缺额时，下发各设备无功目标值，并最终实现功率因数恢复至pf合格，具体过程为：
优先增加分布式光伏输出无功，当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1,计算光伏可调节容量为
当分布式光伏、电容器剩余无功容量不满足无功缺额时，进行台区最大无功输出控制，投入全部电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功。
进一步的，5区间电压下警戒区的控制策略：调节方向为从5区->7区；
具体调节方案为：
基于台区当前电压与额定电压un的偏差δu，根据q-u下垂特性曲线(δq＝k*δu)，计算当前电压恢复到un的无功缺额δq；
当台区电容器、svg、分布式光伏的剩余无功容量满足无功缺额时，智能配变终端下发分布式光伏、电容器无功目标值，并最终实现电压恢复至un；
优先增加分布式光伏输出无功，当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1，计算光伏可调节容量为
当分布式光伏、电容器剩余无功容量不满足无功缺额时，进行台区最大无功输出控制，投入全部电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功；
当无功容量不满足无功缺额时，下调电压至此区间电压上限(0.93un)，重新计算无功缺额δq，并进行分布式光伏、电容器无功控制。
进一步的，6电压下越限区控制：调节方向为从6区->5区；
具体调节方案为：投入全部电容器，通过设置光伏逆变器调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功。
进一步的，q-u下垂特性曲线即台区无功变化量δq与台区电压变化量δu之间的关系公式，具体公式表达为δq＝k*δu，其中，k是系数。
进一步的，以最大无功调节容量与电压调节范围的比值来估算k值，其计算公式为：
其中，qc总为台区总可提供容性无功容量，包括电容器容量、光伏容性无功容量、svg的容性无功容量，ppv1为分布式光伏实时有功功率，
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明依据台区电压及功率因数情况，划分台区的运行区间，并根据控制策略，对台区内电容器、svg、光伏逆变器等设备实时控制，保证台区电压及功率因数的合理调度。
附图说明
图1是低压配电台区无功控制系统架构图；
图2是低压台区无功控制区间划分。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法，低压配电台区内部署有分布式光伏电源、光伏逆变器和电容器，所述无功控制方法包括以下过程：
s1，根据台区电压、功率因数范围，划分无功控制区间；
s2，采集低压配电台区内低压侧电压和功率因数，根据电压和功率因数所属范围，确定当前台区无功控制区间，根据无功控制区间相应的控制策略调节光伏逆变器和电容器的无功输出，实现低压配电台区无功调节。
本发明依据台区电压及功率因数情况，划分台区的运行区间，并根据控制策略，对台区内电容器、svg、光伏逆变器等设备实时控制，保证台区电压及功率因数的合理调度。
实施例
如图1所示，是含分布式光伏的低压配电台区无功控制系统示意图，系统中包含部署于低压配电台区内的分布式光伏电源、光伏逆变器、svg、电容器、智能配变终端设备。本发明中所述的电容器是具备通信功能的智能电容器，svg用来进行无功补偿，光伏逆变器用来进行功率因数控制。svg、电容器采用rs485通信接口接入智能配变终端，分布式电源中光伏逆变器采用宽带电力线载波接入智能配变终端。智能配变终端为系统的控制中心，实时采集台区低压侧电压、电流、有功功率、无功功率等信息，依据台区电压及功率因数情况，划分台区的运行区间，并根据各区间的控制策略，对台区内电容器、svg、光伏逆变器设备实时控制，保证台区电压及功率因数的合理调度。
本发明的含分布式光伏的低压配电台区电压无功控制方法，具体步骤如下：
步骤一，计算台区内的q-u下垂特性曲线。
智能配变终端根据台区拓扑结构，计算台区内的q-u下垂特性曲线。台区内的q-u下垂特性曲线即台区无功变化量δq与台区电压变化量δu之间的关系公式。具体公式表达为δq＝k*δu，其中，k是系数。
本发明中以最大无功调节容量与电压调节范围的比值来估算k值，其计算公式为：
其中，qc总为台区总可提供容性无功容量，包括电容器容量、光伏容性无功容量、svg的容性无功容量，ppv1为分布式光伏实时有功功率，
因为svg是自动调节，不需要终端控制，所以在无功调节方案中没有涉及到svg调节，但是由于在实际电网线路中已存在svg，因此终端控制时考虑到svg的容量，当然，如果在电网线路中没有此设备，也可以删除有关svg的无功容量。
步骤二，根据台区电压、功率因数范围，划分无功控制区间。
如图2所示，根据台区电压、功率因数的范围，将台区运行情况划分为7个无功控制区间，分别为：
1区间为电压上越限区：电压大于1.1un；
2区间为电压上警戒区：电压大于1.07un，小于1.1un；
3区间为功率因数负越限区：电压大于0.93un，小于1.07un；功率因数为负，小于-pf合格；
4区间为功率因数正越限区：电压大于0.93un，小于1.07un；功率因数为正，小于pf合格；
5区间为电压下警戒区：电压大于0.9un，小于0.93un；
6区间为电压下越限区：电压小于0.9un；
7区间为电压功率因数合格区：电压大于等于0.93un，小于等于1.07un；功率因数大于等于-pf合格，小于等于pf合格。
其中，un为台区额定电压，pf合格为合格功率因数定值。
步骤三：采集配电变压器低压侧电压和功率因数，根据电压和功率因数的数值，确定当前台区无功控制区间，根据不同无功控制区间相应的控制策略调节台区内无功。
因为svg是自动调节，不需要终端控制，因此，在下面描述的方案中，没有涉及svg的无功调节。
各无功控制区间相应的控制策略为：
(1)1区间电压上越限区的控制策略：调节方向为从1区->2区，即将当前台区运行区间为1区间，调节目标为使台区运行在2区间。
具体调节方案为：退出已投入电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为-0.95吸收无功。
(2)2区间电压上警戒区的控制策略：调节方向为从2区->7区。
具体调节方案为：
基于当前电压与此区间电压下限(1.07un)，计算配电台区当前电压到此区间下限电压(1.07un)的电压偏差δu，根据q-u下垂特性曲线(δq＝k*δu),计算当前电压恢复到额定电压(un)的无功退出容量δq。
获取台区内已投入无功容量，其中，分布式光伏投入无功容量根据实时通信采集无功输出获得，svg、电容器的已投入无功容量通过实时通信上送给智能配变终端。根据台区内已投入无功容量，智能配变终端采用通信控制方式进行无功退出控制。具体过程为：
优先减少分布式光伏输出无功：记当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1，
计算光伏可调节容量为
若光伏可调节容量大于δq，控制光伏输出无功为qpv1-δq，因此下发光伏逆变器功率因数定值为
若光伏可调节容量小于δq，先退出已投入电容器qc1，再减少光伏无功容量δq-qc1。
(3)3区间功率因数负越限区的控制策略：调节方向为从3区->7区。
具体调节方案为：
基于台区当前有功功率、无功功率和合格功率因数定值，计算无功过补容量
根据已投入无功容量，进行无功退出控制，控制方法与(2)相同，即如下描述。
优先减少分布式光伏输出无功：记当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1，
计算光伏可调节容量为
若光伏可调节容量大于δq，控制光伏输出无功为qpv1-δq，因此下发光伏逆变器功率因数定值为
若光伏可调节容量小于δq，先退出已投入电容器qc1，再减少光伏无功容量δq-qc1。
(4)4区间功率因数正越限区的控制策略：调节方向为从4区->7区。
具体调节方案为：
基于台区当前有功功率、无功功率和合格功率因数定值，计算无功缺额
当台区电容器、svg、分布式光伏剩余无功容量满足无功缺额时，智能配变终端下发各设备无功目标值，并最终实现功率因数恢复至pf合格，具体过程为：
优先增加分布式光伏输出无功，当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1,计算光伏可调节容量为
当分布式光伏、电容器剩余无功容量不满足无功缺额时，进行台区最大无功输出控制，投入全部电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功。
(5)5区间电压下警戒区的控制策略：调节方向为从5区->7区。
具体调节方案为：
基于台区当前电压与额定电压un的偏差δu，根据q-u下垂特性曲线(δq＝k*δu)，计算当前电压恢复到un的无功缺额δq。
当台区电容器、svg、分布式光伏的剩余无功容量满足无功缺额时，智能配变终端下发分布式光伏、电容器无功目标值，并最终实现电压恢复至un；
优先增加分布式光伏输出无功，当前分布式光伏输出有功、无功分别为ppv1、qpv1,计算光伏可调节容量为
当分布式光伏、电容器剩余无功容量不满足无功缺额时，进行台区最大无功输出控制，投入全部电容器，通过设置光伏逆变器方式调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功。
当无功容量不满足无功缺额时，下调电压至此区间电压上限(0.93un)，重新计算无功缺额δq，并进行分布式光伏、电容器无功控制。
(6)6电压下越限区控制：调节方向为从6区->5区。
具体调节方案为：投入全部电容器，通过设置光伏逆变器调节分布式光伏输出功率因数为0.95发出无功。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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