一种光伏电站无功补偿方法及系统与流程

1.本发明涉及无功补偿的技术领域，尤其涉及一种光伏电站无功补偿及系统。


背景技术：

2.当越来越多的用电设备接入电网，电网中的无功负载越来越多。输电线路输送无功功率，会影响电力系统中的功率分布；输送的无功功率越多，则输电线上的电压降和能量损耗就会越多。同时，由于新型输电技术和新能源技术的发展，无功补偿设备应对的电压等级和容量也越来越高。目前分布式光伏电站都配置了无功补偿装置svc/svg，这种设备的特点是无功补偿能力强，相应速度快，但是其耗电量也大，承受的电压等级有限。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，通过调度模块获取三相电压值、光伏电站无功损耗，并判断是否满足死区条件；若满足，则向控制模块发送第一信号，以驱动所述控制模块；若不满足，则向分析模块发送第二信号，以驱动所述分析模块，利用分析模块进行无功灵敏度分析，并结合三相相位确定补偿位置；通过所述控制模块计算基波电流和谐波分量，并根据所述光伏电站无功损耗获得无功参考值，而后基于所述无功参考值设定调节优先级；补偿模块根据所述调节优先级和补偿位置进行无功补偿。
6.作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：光伏电站无功损耗包括变压器无功损耗、电缆无功损耗和架空线路无功损耗。
7.作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：所述死区条件包括，
[0008][0009]
其中，t1和t2为两个非零空间电压矢量的作用时间，t为pwm脉冲周期，ua、 ua和ua为a、b、c相电压，u为直流母线电压。
[0010]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：所述控制模块包括正余弦发生电路、锁相环和滤波器；将三相电流输入至所述滤波器，输出直流分量，并将所述直流分量进行坐标转换，获得基波电流；将所述基波电流输入至所述锁相环和正余弦发生电路，获得谐波分量。
[0011]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：所述无功参考值包括，
[0012][0013]
其中，g为无功参考值，q
t
为变压器无功损耗，q
l
为电缆无功损耗，x为架空线路的感抗，s为拉普拉斯算子。
[0014]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：确定补偿位置包括，计算灵敏度s：
[0015][0016]
灵敏度的最大值和最小值对应的线路位置为补偿位置；
[0017]
其中，pi为节点i的无功功率，ui为节点i的电压，qi为节点i的有功功率。
[0018]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：设定调节优先级包括，当无功参考值越小时，调节优先的级别越高。
[0019]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿方法的一种优选方案，其中：无功补偿包括，补偿模块包括状态反馈控制器、驱动电路和无功补偿器；通过驱动电路驱动状态反馈器，状态反馈器根据补偿位置抑制线路中负载电流的扰动；无功补偿器根据所述调节优先级进行补偿控制，补偿容量不超过额定容量。
[0020]
作为本发明所述的光伏电站无功补偿系统的一种优选方案，其中：包括，调度模块，用于获取三相电压值、光伏电站无功损耗，并用于判断是否满足死区条件；若满足，则向控制模块发送第一信号，以驱动所述控制模块；若不满足，则向分析模块发送第二信号，以驱动所述分析模块；控制模块，与所述调度模块连接，用于计算基波和谐波分量，并用于根据所述光伏电站无功损耗获得无功参考值，而后基于所述无功参考值设定调节优先级；分析模块，与所述调度模块连接，用于分析无功灵敏度，并结合三相相位确定补偿位置；补偿模块，与所述控制模块、分析模块连接，用于根据所述调节优先级和补偿位置进行无功补偿。
[0021]
本发明的有益效果：本发明通过设定死区条件，以分配调节任务，同时通过计算灵敏度和无功参照值，确定补偿位置和调节优先级，有效地降低了网损，改善了补偿效果。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0023]
图1为本发明第一个实施例所述的光伏电站无功补偿方法的流程示意图；
[0024]
图2为本发明第二个实施例所述的光伏电站无功补偿系统的结构示意图。
具体实施方式
[0025]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0026]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0028]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0029]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031]
实施例1
[0032]
参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种光伏电站无功补偿方法，包括：
[0033]
s1：通过调度模块100获取三相电压值、光伏电站无功损耗，并判断是否满足死区条件。
[0034]
光伏电站无功损耗包括变压器无功损耗、电缆无功损耗和架空线路无功损耗。
[0035]
死区条件：
[0036][0037]
其中，t1和t2为两个非零空间电压矢量的作用时间，t为pwm脉冲周期， ua、ua和ua为a、b、c相电压，u为直流母线电压。
[0038]
(1)若满足死区条件，则向控制模块200发送第一信号，以驱动控制模块200；通过控制模块200计算基波电流和谐波分量，并根据光伏电站无功损耗获得无功参考值，而后基于无功参考值设定调节优先级。
[0039]“第一信号”是指调度模块100根据第一信号的指令而向控制模块200发送的对应指令信号，用于驱动控制模块200。
[0040]
控制模块200包括正余弦发生电路、锁相环和滤波器；将三相电流输入至滤波器，本实施例中该滤波器可以为低通滤波器，通过滤波器输出直流分量，并将直流分量进行坐标转换，获得基波电流；将基波电流输入至锁相环和正余弦发生电路，获得谐波分量。
[0041]
计算无功参考值：
[0042][0043]
其中，g为无功参考值，q
t
为变压器无功损耗，q
l
为电缆无功损耗，x为架空线路的感抗，s为拉普拉斯算子。
[0044]
(2)若不满足，则向分析模块300发送第二信号，以驱动分析模块300，利用分析模块300进行无功灵敏度分析，并结合三相相位确定补偿位置。
[0045]
灵敏度分析以潮流方程为基础，利用系统中某些物理量的变化关系来研究系统的电压影响因素；灵敏度可以用来确定无功补偿点的安装位置，在系统薄弱线路上安装无功补偿装置可以提高系统的电压稳定性。实际上，就是用灵敏度指标判断薄弱线路(或薄弱区域)，因为那些薄弱环节往往是安装无功补偿装置的首选位置；因此本实施例将灵敏度的最大值和最小值对应的线路位置为补偿位置。
[0046]
计算灵敏度s：
[0047][0048]
其中，pi为节点i的无功功率，ui为节点i的电压，qi为节点i的有功功率。
[0049]
s2：补偿模块400根据调节优先级和补偿位置进行无功补偿。
[0050]
其中需要说明的的是，当无功参考值越小时，调节优先的级别越高。
[0051]
补偿模块400包括状态反馈控制器、驱动电路和无功补偿器；
[0052]
(1)通过驱动电路驱动状态反馈器，状态反馈器根据补偿位置抑制线路中负载电流的扰动；
[0053]
本实施例通过采用状态反馈控制器，可以消除谐振、提高系统稳定性和响应速度，通过状态反馈控制器改善系统的阻尼，并保证系统具有合适的闭环带宽。
[0054]
(2)无功补偿器根据调节优先级进行补偿控制，补偿容量不超过额定容量。
[0055]
其中，无功补偿器包括电压控制外环和电流控制内环；电压控制外环主要承担最大功率点跟踪、维持直流母线电压及有功输岀稳定的任务，电流控制内环主要承担保持并网电流与电网电压同相位，满足单位/恒功率因数的并网要求，或在恒无功功率方式运行时，调节电流内环电流参考值，以达到补偿的目的。
[0056]
为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择逆变器补偿方法和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
[0057]
为验证本方法相对传统方法能够降低网损，具有显著的补偿效果，本实施例中将采用逆变器补偿方法和本方法分别某光伏电站的配电网络进行补偿，结果如下表所示。
[0058]
表1：系统潮流对比。
[0059] 无功补偿量有功损耗节点电压逆变器补偿方法10mvar10.28mw1.128kv本方法20mvar6.24mw1.146kv
[0060]
由上表可见，两种方法获得的电压都得到了提升，本方法相较于逆变器补偿方法明显降低了网损。
[0061]
实施例2
[0062]
参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种光伏电站无功补偿系统，包括，
[0063]
调度模块100，用于获取三相电压值、光伏电站无功损耗，并用于判断是否满足死区条件；若满足，则向控制模块200发送第一信号，以驱动控制模块 200；若不满足，则向分析模块300发送第二信号，以驱动分析模块300；
[0064]
控制模块200，与调度模块100连接，用于计算基波和谐波分量，并用于根据光伏电站无功损耗获得无功参考值，而后基于无功参考值设定调节优先级；
[0065]
分析模块300，与调度模块100连接，用于分析无功灵敏度，并结合三相相位确定补偿位置；
[0066]
补偿模块400，与控制模块200、分析模块300连接，用于根据调节优先级和补偿位置进行无功补偿。
[0067]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0068]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合) 可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0069]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0070]
如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的
线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
[0071]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。