一种配电网的电压调节方法与流程

本发明属于配电网电压控制，具体涉及一种配电网的电压调节方法。

背景技术：

1、由于新能源技术发展迅速，配电网中分布式发电装置/设备数量显著上升。其中，分布式发电装置/设备的大量接入会导致系统出现过电压或电压过低等问题。同时，分布式发电装置中的光储单元的大量普及可能会导致正午光伏发电量远远超过负荷需求，从而使配电网电压上升以至于超过阈值。此外，其他一些设备，如插电式混合动力汽车(phev)的大规模充电将带来额外的电力需求，这可能导致配电网沿线电压下降以至于低于阈值。高于或低于阈值的电压偏差将导致电能质量差，甚至造成设备故障，因此需要对配电网进行电压调节。

2、传统电压调节方法包括增设电压调节器/电容器，或通过改变分接变压器的设定点调节电压。而现有的电压调节设备本质上是为配电而设计的单向电力网。对于分布式发电和双向电网，电压调节设备的多次运行会大大缩短其寿命，因此有技术人员提出利用分布式电源来调节电网电压。这类方法通常利用分布式光伏逆变器进行无功补偿实现电压调节，但对于家庭电力网等线路短，具有微电网的特性的配电网，由于r/x值(电阻和电抗的比值)较大，因此该方法通常对于电压调节范围较小，最终的调节效果不佳。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种配电网的电压调节方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种配电网的电压调节方法，所述配电网设有分布式光储系统，所述分布式光储系统中设有串联的若干个光储单元，每个光储单元包括逆变器、与逆变器连接的ess单元和pv单元，所述电压调节方法包括：

4、根据分布式光储系统的末端母线电压，确定分布式光储系统的充放电状态；

5、根据分布式光储系统中末端母线电压、变压器母线电压以及分布式光储系统的充放电状态，获取分布式光储系统的分布式控制信号；

6、通过分布式光储系统的通信链路将所述分布式光储系统的分布式控制信号传递给各个ess单元，并获取各个ess单元的分布式控制信号；

7、根据各个ess单元的储能状态以及分布式光储系统的充放电状态，计算各个ess单元的状态参数；

8、根据各个ess单元的分布式控制信号和状态参数以及分布式光储系统的充放电状态，确定各个ess单元的输出功率，实现对配电网的电压调节。

9、进一步地，所述根据分布式光储系统的末端母线电压，进而确定分布式光储系统的充放电状态的具体步骤包括：若分布式光储系统的末端母线电压大于1.05倍的变压器母线电压，则分布式光储系统为充电状态；若分布式光储系统的末端母线电压小于0.95倍的变压器母线电压，则分布式光储系统为放电状态。

10、进一步地，所述分布式光储系统的分布式控制信号的获取方法如下：

11、对于充电状态的分布式光储系统，其分布式控制信号的计算公式如下：

12、

13、式中，uref(t)为t时刻分布式光储系统的分布式控制信号；uref(t-ts)为t-ts时刻的分布式光储系统的分布式控制信号；vn(t)为t时刻分布式光储系统的末端母线电压；v0为变压器母线电压；k1为控制增益；ts为采样区间；

14、对于放电状态的分布式光储系统，其分布式控制信号的计算方法如下：

15、

16、进一步地，所述分布式光储系统的通信链路对应的瞬时通信拓扑矩阵为

17、

18、式中，sij(t)为t时刻第i和第j个ess单元之间的通信链路，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,n；

19、若第i个ess单元在t时刻接收到第j个ess单元的信息状态，sij(t)＝1，否则，sij(t)＝0；

20、进一步地，相邻ess单元之间存在通信链路，即若0≤|i-j|≤1,则sij(t)＝1；不相邻ess单元之间不存在通信链路，即|i-j|≥2，则sij(t)＝0。

21、进一步地，所述ess单元的分布式控制信号的获取方法如下：

22、所述ess单元的分布式控制信号选用ess单元的利用率，则对于第i个ess单元的利用率的计算公式如下：

23、

24、式中，ui(t)为t时刻第i个ess单元的利用率，即t时刻第i个ess单元的分布式控制信号；uref(t-ts)为t-ts时刻分布式光储系统的分布式控制信号；uj(t-ts)为t-ts时刻第j个ess单元的利用率；dij(t)是行随机矩阵d(t)的(i,j)项，在每次瞬时通信中，ωij为sij(t-ts)对应的权重；sij(t-ts)为t-ts时刻第i和第j个ess单元之间的通信链路。

25、进一步地，所述ess单元的状态参数的获取方法如下：

26、对于充电状态的分布式光储系统，t时刻第i个ess状态参数λi(t)按如下公式计算得到：

27、

28、式中，socup为ess单元的上层soc参考；soci(t)为t时刻第i个ess单元的储能状态；socmax为ess单元的最大soc限制，即充电限值；

29、对于放电状态的分布式光储系统，t时刻第i个ess状态参数λi(t)按如下公式计算得到：

30、

31、式中，soclow为ess单元的下层soc参考；socmin为ess单元的最小soc限制，即放电限值。

32、进一步地，所述t时刻第i个ess单元的储能状态满足如下约束：

33、socmin＜soci(t)＜socmax。

34、进一步地，所述根据各个ess单元的分布式控制信号和状态参数以及分布式光储系统的充放电状态，确定各个ess单元的输出功率的具体方法如下：

35、由t时刻第i个ess单元的状态参数λi和分布式控制信号ui共同确定该ess单元充电过程的第i次ess输出功率：

36、

37、

38、式中，piref(t)为t时刻第i个ess单元有功输出参考值；为t时刻第i个ess单元无功功输出参考值；为ess单元的最大充电效率；qmax为分布式光储系统的最大无功容量；

39、由t时刻第i个ess单元的状态参数λi和分布式控制信号ui共同确定该ess单元放电过程的第i次ess输出功率：

40、

41、

42、进一步地，所述t时刻第i个ess单元有功输出参考值piref(t)满足如下约束：

43、

44、相比于现有技术本发明具有如下有益效果：

45、本发明提出了一种配电网的电压调节方法，该方法充分利用配电网中分布式光储系统，通过调节其中的ess单元的输出功率，实现对配电网的电压调节，可以有效缓解分布式发电装置/设备的大量接入、光伏出力波动性、以及一些分布式发电装置/设备的大规模充电导致配电网电压不稳定现象。

46、本发明的电压调节方法，根据ess单元的分布式控制信号和状态参数以及分布式光储系统的充放电状态，确定各个ess单元的有功输出功率，对于配电网的调节范围大，适用于线路较短、具有微电网特性、r/x值较大的配电网。

47、本发明的电压调节方法对于硬件要求低，不需要额外接入电压调节设备，不需要改变原配电网的网络结构，成本低，且操作方便具有较高的实用性。