一种基于配电网的虚拟电站控制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，更具体涉及一种基于配电网的虚拟电站控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.为实现双碳目标和构建新型电力系统，大量的分布式能源接入配电网，使配网有源特性越发明显，但分布式能源具有随机性，波动性等特点，潮流改变大，调度手段缺乏，有功无功不平衡问题突出。现阶段群控群调控制响应慢，控制颗粒大，缺乏一次调频，动态无功响应等暂态控制，难以满足分布式式电源作为电源点应该具备的功能。
3.中国专利公开号cn110416998a，公开了一种基于虚拟发电厂的地区复杂配网调度控制管理系统，包括在地区一级配网调度中心构建不同类型虚拟发电厂和一个大数据云计算平台。通过开发地区电网的调度控制管理系统，可使复杂配网以虚拟电厂的形式接入，统一进行协调优化管理，是一种新型的复杂配网管理模式。地区复杂配网调度控制管理系统可以推广应用于分布式新能源富集地区，对发展虚拟发电厂，开发可再生绿色能源，实现能源转型具有现实意义。但是该专利申请中配网以虚拟电厂的形式接入，统一进行协调优化管理，但是调度控制主要依赖电力交易中心以及上级调度中心，而分布式电源连接在配网上，上级调度中心的控制将存在延时，导致响应不及时，从而影响电网运行安全。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于现有技术配网中调度控制主要依赖电力交易中心以及上级调度中心，而分布式电源连接在配网上，上级调度中心的控制将存在延时，导致响应不及时，从而影响电网运行安全。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于配电网的虚拟电站控制系统，包括多个虚拟电站控制器和多个分布式电源，所述多个虚拟电站控制器建立在配网线路上，每个分布式电源所在线路上设置并网控制器，所述多个虚拟电站控制器以及所有分布式电源上的并网控制器建立环形连接，所述多个虚拟电站控制器协调控制整条线路上所有的分布式电源。
6.有益效果：本发明多个虚拟电站控制器建立在配网线路上，通过配网上的虚拟电站控制器直接对分布式电源进行控制，不存在超长延时情况，调度控制响应及时，保障电网运行安全，并且多个虚拟电站控制器以及所有分布式电源上的并网控制器建立环形连接，在单个虚拟电站控制器存在故障的情况下能够通过其他虚拟电站控制器接管，避免调度控制因故障而中断，进一步保障电网运行安全。
7.进一步地，每个并网控制器与一个开关站连接，所有并网控制器对应的开关站顺次串联。
8.更进一步地，线路首尾两端分别配置一台虚拟电站控制器，两台虚拟电站控制器协调工作，所有开关站中一个设置为联络点，联络点及其一侧对应的分布式电源通过同一
台虚拟电站控制器控制，联络点另一侧的分布式电源通过另外一台虚拟电站控制器控制。
9.进一步地，所述多个虚拟电站控制器以及所有分布式电源上的并网控制器通过光纤建立环形连接，或通过5g通讯建立网络通讯架构。
10.进一步地，所述分布式电源包括分布式光伏、分布式风电、分布式储能电站及超级电容。
11.本发明还提供一种基于配电网的虚拟电站控制系统的控制方法，所述方法包括：
12.所述并网控制器接收虚拟电站控制器的控制，采集分布式电源的电气数据，同时实时上送分布式电源当前电气数据，另外，通过分布式电源内部通讯网络，实现对分布式电源的快速功率控制；
13.所述虚拟电站控制器采集进线有功无功信息结合并网控制器的电气信息，实时对并网控制器进行相关控制，所述相关控制包括agc/avc、一次调频、动态无功响应及线路惯量响应控制。
14.进一步地，所述并网控制器实现对分布式电源的快速功率控制包括：
15.所述并网控制器控制分布式电源的有功无功出力响应时间达到200ms及以下。
16.进一步地，所述并网控制器采集的分布式电源的电气数据包括：
17.并离网状态以及当前有功、无功、有功备用、无功备用信息。
18.进一步地，所述虚拟电站控制器定时进行自动联络检测，动态调整虚拟电站控制器的控制域中的分布式电源。
19.更进一步地，所述自动联络检测包括：
20.当前虚拟电站控制器下发qs大小的容性无功遥调给一个分布式电源后，所有虚拟电站控制器在线路首尾两端监视无功功率是否变化以及变化的大小，在启动监视时间内，如果当前虚拟电站控制器监测到无功功率有qs大小的变化，则把该分布式电源放入自身的控制域，如果没有变化则从自身的控制域中剔除。
21.本发明的优点在于：
22.(1)本发明多个虚拟电站控制器建立在配网线路上，通过配网上的虚拟电站控制器直接对分布式电源进行控制，不存在超长延时情况，调度控制响应及时，保障电网运行安全，并且多个虚拟电站控制器以及所有分布式电源上的并网控制器建立环形连接，在单个虚拟电站控制器存在故障的情况下能够通过其他虚拟电站控制器接管，避免调度控制因故障而中断，进一步保障电网运行安全。
23.(2)本发明设置联络点，联络点及其一侧对应的分布式电源通过同一台虚拟电站控制器控制，联络点另一侧的分布式电源通过另外一台虚拟电站控制器控制，配电线路分成两段控制，保证了对整条线路中分布式电源的控制能力，避免线路拓扑改变或联络点改变，对整条线路分布式电源控制；避免单个虚拟电站控制器控制过多分布式电源而存在的指令以及数据传输缓慢问题。
24.(3)本发明并网控制器通过分布式电源内部通讯网络，实现对分布式电站的快速功率控制，大大提升分布式电源的响应时间，提升系统响应速度。
25.(4)本发明的虚拟电站控制器具有完善的电源特性控制要求，支持agc/avc，一次调频，动态无功响应，线路惯量响应等功能。
26.(5)本发明虚拟电站控制器定时进行自动联络检测，动态调整虚拟电站控制器的
控制域中的分布式电源，实现线路的动态自治，简化人工运维工作。
附图说明
27.图1为本发明实施例所公开的一种基于配电网的虚拟电站控制系统的架构图；
28.图2为本发明实施例所公开的一种基于配电网的虚拟电站控制系统发生故障情况下的示意图；
29.图3为本发明实施例所公开的一种基于配电网的虚拟电站控制系统发生故障后联络点变化的示意图；
30.图4为本发明实施例所公开的一种基于配电网的虚拟电站控制系统的控制方法的流程图；
31.图5为本发明实施例所公开的一种基于配电网的虚拟电站控制系统的控制方法中自动联络检测流程图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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。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。
33.如图1所示，一种基于配电网的虚拟电站控制系统，包括2个虚拟电站控制器(xnzc1和xnzc2)和4个分布式电源(fg1至fg4)，所述2个虚拟电站控制器建立在配网线路上，如图1所示分别建立在配网线路的首端和末端，每个分布式电源所在线路上设置并网控制器bwc，所述2个虚拟电站控制器以及所有分布式电源上的并网控制器bwc通过光纤建立环形连接，或通过5g通讯建立手拉手网络通讯架构也即环形的无线通讯架构，所述多个虚拟电站控制器协调控制整条线路上所有的分布式电源。
34.继续参阅图1，每个并网控制器bwc与一个开关站连接，所有并网控制器bwc对应的开关站顺次串联。所有开关站中一个设置为联络点，联络点及其一侧对应的分布式电源通过同一台虚拟电站控制器控制，联络点另一侧的分布式电源通过另外一台虚拟电站控制器控制。图1中开关站c作为联络点，开关站a、开关站b以及开关站c中的分布式电源fg1、fg2以及fg3均通过一个虚拟电站控制器控制也即通过图1中左侧位于配网线路首端的虚拟电站控制器进行控制，开关站e的分布式电源通过另外一个虚拟电站控制器控制也即通过图1中右侧位于配网线路末端的虚拟电站控制器进行控制。联络点变动的情况下，虚拟电站控制器根据联络点变化情况自动调整所控制的分布式电源。
35.本实施例中，所述分布式电源包括分布式光伏、分布式风电、分布式储能电站及超级电容等。
36.如图4所示，本发明还提供一种基于配电网的虚拟电站控制系统的控制方法，所述方法包括：
37.所述并网控制器bwc通过分布式电源内部通讯网络，实现对分布式电站的快速功率控制，控制有功无功出力响应时间需要达到200ms及以下。并网控制器bwc直采并网点电气数据，包括：并离网状态，当前有功，无功，有功备用，无功备用等信息。
38.所述虚拟电站控制器具有实时模拟量通道，实时采集进线电气信息，实时采样信息包括：电流，电压，有功，无功信息等。虚拟电站控制器通过光纤或5g方式，订阅并网控制器bwc的电气信息。虚拟电站控制器，支持agc/avc,一次调频，动态无功响应，线路惯量响应等功能，具备完善的电源特性控制要求。虚拟电站控制器通过光纤或5g下发控制指令，控制自身控制域内的分布电源。
39.所述虚拟电站控制器具备和调度进行通讯交互功能，支持接收调度指令，调度以所述虚拟电站控制器为调度控制接口，控制整条线的电源参数，包括：一次调频，agc/avc，惯量支持等。所述虚拟电站控制器具备电压治理，无功调节功能，正常运行期间虚拟电站控制器能自动控制线内分布式电源无功出力，用于平衡线路电压和动态无功，控制自动运行agc功能，实时控制有功出力，达到线路的有功无功动态自治。
40.所述虚拟电站控制器定时检测联络点，当联络点变化，进行自动联络检测，动态调整虚拟电站控制器的控制域中的分布式电源。如图5所示，自动联络检测的实例如下：
41.s6-1、初始运行状态如图1，将两台虚拟电站控制器分别命名为第一虚拟电站控制器xnzc1和第二虚拟电站控制器xnzc2，联络点为302，分布式电源fg1,fg2,fg3属于第一虚拟电站控制器的控制域，归于第一虚拟电站控制器xnzc1控制，fg4属于第二虚拟电站控制器的控制域，归于第二虚拟电站控制器xnzc2控制。
42.s6-2、当发生f1故障时，如图2，线路将跳开开关202和301，线路运行结构转换成图3，此时联络点在202。
43.s6-3、自动联络识别功能运行后，第一虚拟电站控制器xnzc1将依次下发一个无功指令给分布式电源fg1～fg4，第一虚拟电站控制器xnzc1和第二虚拟电站控制器xnzc2依次监测无功电流变化情况，来确定当前分布式电源控制域。
44.s6-4、以fg3为例说明。第一虚拟电站控制器xnzc1下发200kvar容性无功遥调给分布式电源fg3后，第一虚拟电站控制器xnzc1和第二虚拟电站控制器xnzc2在线路首尾两端监视无功功率是否变化以及变化的大小，在启动监视时间内，如500ms内，如果第一虚拟电站控制器xnzc1监测到无功功率有约200kvar变化，则把分布式电源fg3放入自身的控制域，如果没有变化则从自身的控制域中剔除。
45.同理，如果第二虚拟电站控制器xnzc2监测到无功功率有约200kvar变化，则把分布式电源fg3放入自身的控制域。如果没有变化则从自身的控制域中剔除。
46.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。