电压-无功自适应优化控制方法、系统、设备及介质与流程

    专利查询2026-07-25  14


    本发明属于光伏逆变器,具体涉及电压-无功自适应优化控制方法及系统、设备及介质。


    背景技术:

    1、随着光伏渗透率的提高,光伏发电功率可能会超过负荷功率,出现向输电网倒送功率的情况,同时会导致严重的过电压问题,严重威胁配电网电能质量和供电可靠性,制约了分布式光伏的进一步发展。配电网安装的动态无功补偿装置能够抑制过电压问题,但这会降低电网的经济性。光伏并网逆变器本身可以输出无功功率,充分利用逆变器无功功率控制电压,可以提升分布式光伏的电压支撑能力。

    2、传统的电压控制方法依靠本地信息,利用电压-无功曲线控制。通过实测光伏并网点电压,根据电压-无功曲线计算得到逆变器需要吸收或发出的无功功率参考值,动态地调节无功功率的输出,从而达到电压控制的效果。然而,电压控制效果受到电压-无功曲线下垂斜率的影响,通常情况下,下垂系数为一定值,电压-无功曲线固定不变,如果下垂斜率的选取不适应配电网电压变化,将会影响电压-无功控制。并且,不同的光伏接入位置/配电网的运行情况对下垂斜率的要求也会不同。下垂系数的设置不合适,可能会造成光伏逆变器无功功率不能充分利用,限制了光伏逆变器的电压支撑能力。

    3、针对光伏接入位置不同,有文献提出利用电压-无功灵敏度得到不同接入点的下垂斜率,但这种方法需要知道整个配电网线路信息,增加了控制的复杂性,而且没有考虑负荷带来的影响,有可能计算出来的电压-无功曲线不能适应电网的变化。

    4、针对配电网的运行情况,有文献提出根据并网点电压改变电压-无功下垂系数,但下垂系数的调控时间与电压变化时间不匹配,过电压的抑制效果存疑。也有部分方案采用分段电压-无功控制曲线,根据并网点电压分段以一定频率(分钟级)更新下垂控制系数,但是这些方案并没有依据光伏逆变器自身状态和调节能力、配电网运行特性及场景需求进行优化电压-无功控制曲线,未能充分利用逆变器无功调节容量,且对快速变化的电网电压波动抑制效果不理想。

    5、总之,现有电压-无功控制下垂系数固定不变或调整策略未考虑配电网运行状态及源荷波动,调压效果不理想。


    技术实现思路

    1、本发明针对现有光伏系统中逆变器参与电压调节时,下垂系数固定不变或调整策略未考虑配电网运行状态及源荷波动,调压效果不理想的不足,提供一种电压-无功自适应优化控制方法。本发明同时提供一种电压-无功自适应优化控制系统、设备及介质。

    2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:电压-无功自适应优化控制方法,所述电压-无功自适应优化控制方法包括:

    3、步骤s1、实时获取并网点电压,将当前时刻的并网点电压和预设的并网点目标电压的电压差绝对值与预设电压阈值进行比较,当电压差绝对值大于预设电压阈值时控制逆变器进行一次调节;

    4、步骤s2、记录一次调节开始时逆变器的瞬时无功功率、一次调节完成时的并网点瞬时电压、一次调节完成时逆变器的瞬时无功功率和一次调节阶段并网点最大电压,一次调节完成时判断当前并网点瞬时电压是否满足要求,不满足时进行二次调节;

    5、步骤s3、根据一次调节完成时的并网点瞬时电压、并网点目标电压以及一次调节过程中电压变化量和无功变化量计算需要的逆变器无功功率变化量;

    6、步骤s4、根据一次调节开始时逆变器的瞬时无功功率和计算得到的逆变器无功功率变化量计算得到无功参考值;

    7、步骤s5、根据得到的无功参考值和并网点目标电压计算电压-无功下垂系数,并根据新的下垂系数调整电压-无功曲线,控制逆变器进行二次调节。

    8、作为改进,步骤s1中,设当前时刻的并网点电压为u,并网点目标电压为,预设电压阈值为ε1,电压差绝对值|u|=|uref-u|,比较|u|与ε1,当电压差绝对值|u|大于预设电压阈值ε1时控制逆变器进行调节。

    9、作为改进,步骤s2中,将当前时刻的逆变器无功功率与一次调节逆变器的参考无功功率的无功差绝对值与预设无功阈值进行比较,当无功差绝对值小于等于预设无功阈值时表示一次调节完成,一次调节逆变器的参考无功功率根据预设的并网点目标电压和当前电压-无功曲线得到。

    10、作为改进,步骤s2中,设当前时刻的逆变器无功功率为q,一次调节逆变器的参考无功功率为,预设无功阈值为ε2,令无功差绝对值dq=|qref-q|,比较dq与ε2;

    11、将dq≤ε2时的信号标记为ks_t=0,将dq>ε2时的信号标记为ks_t=1,并将上一时刻的信号记为ks_t-1;

    12、当ks_t-1=0、ks_t=1时,将此时逆变器的无功功率记为一次调节开始时逆变器的瞬时无功功率q1;

    13、当ks_t-1=1、ks_t=0时,将此时逆变器的无功功率计为一次调节完成时逆变器的瞬时无功功率q2,此时光伏并网点电压计为umin;

    14、将ks_t=1阶段的并网点最大电压计为umax。

    15、作为改进,步骤s2中,同样采用比较|u|与ε1的大小来判断一次调节完成时并网点瞬时电压是否满足要求。

    16、作为改进,步骤s3中,达到并网点目标电压需要的逆变器无功功率变化量的计算公式为:

    17、

    18、

    19、。

    20、作为改进,步骤s4中,无功参考值的计算公式为:

    21、。

    22、作为改进,步骤s5中,电压-无功下垂系数 k的计算公式为:

    23、。

    24、电压-无功自适应优化控制系统,用于实现前述的电压-无功自适应优化控制方法,所述电压-无功自适应优化控制系统包括:

    25、电压获取模块,用于实时获取并网点电压,包括一次调节完成时并网点瞬时电压和调节阶段并网点最大电压;

    26、阈值比较模块,用于将当前时刻的并网点电压和预设的并网点目标电压的电压差绝对值与预设阈值进行比较;

    27、无功功率获取模块,用于获取一次调节开始时逆变器的瞬时无功功率;

    28、电压-无功曲线模块,用于根据预设的并网点目标电压和电压-无功曲线得到一次调节完成时逆变器的参考无功功率;

    29、一次调节模块,用于当电压差绝对值大于预设阈值时根据一次调节完成时逆变器的参考无功功率控制逆变器进行一次调节;

    30、无功功率变化量计算模块,用于根据一次调节完成时并网点瞬时电压、并网点目标电压以及一次调节过程中电压变化量和无功变化量计算需要的逆变器无功功率变化量;

    31、无功参考值计算模块,用于根据一次调节开始时逆变器的瞬时无功功率和计算得到的逆变器无功功率变化量计算无功参考值;

    32、电压-无功下垂系数更新模块,用于根据计算得到的无功参考值计算电压-无功下垂系数;

    33、二次调节模块,用于根据新的下垂系数调整电压-无功曲线,控制逆变器进行二次调节。

    34、计算机设备,包括处理器和存储介质,存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现前述的电压-无功自适应优化控制方法。

    35、计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,当计算机程序被执行时,实现前述的电压-无功自适应优化控制方法。

    36、本发明的电压-无功自适应优化控制方法的有益效果是:当一次调节完成后的电压仍然不满足要求时,进行二次调节;二次调节时根据一次调节完成时的并网点瞬时电压(也是二次调节时的初始电压)、并网点目标电压以及一次调节过程中电压变化量和无功变化量计算需要的逆变器无功功率变化量,进而得到无功参考值,最终得到新的下垂系数,即下垂系数根据之前调节情况动态变化,从而能够自动适应配电网运行状态及源荷波动,具有很好的适用性。通常二次调节后即可满足要求,当二次调节后仍不满足要求时,则重复相关步骤。


    技术特征:

    1.电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:所述电压-无功自适应优化控制方法包括:

    2.根据权利要求1所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s1中,设当前时刻的并网点电压为u,并网点目标电压为,预设电压阈值为ε1,电压差绝对值|u|=|uref-u|,比较|u|与ε1,当电压差绝对值|u|大于预设电压阈值ε1时控制逆变器进行调节;

    3.根据权利要求2所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s2中,设当前时刻的逆变器无功功率为q,一次调节逆变器的参考无功功率为,预设无功阈值为ε2,令无功差绝对值dq=|qref-q|,比较dq与ε2;

    4.根据权利要求2所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s2中,同样采用比较|u|与ε1的大小来判断一次调节完成时并网点瞬时电压是否满足要求。

    5.根据权利要求3所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s3中,达到并网点目标电压需要的逆变器无功功率变化量的计算公式为:

    6.根据权利要求5所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s4中,无功参考值的计算公式为:

    7.根据权利要求6所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:步骤s5中,电压-无功下垂系数k的计算公式为:

    8.电压-无功自适应优化控制系统,用于实现权利要求1至7中任一所述的电压-无功自适应优化控制方法,其特征在于:所述电压-无功自适应优化控制系统包括:

    9.计算机设备,包括处理器和存储介质,存储介质中存储有计算机程序,其特征在于:计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述的电压-无功自适应优化控制方法。

    10.计算机可读存储介质,其特征在于:其上存储有计算机程序,当计算机程序被执行时,实现权利要求1至7中任一所述的电压-无功自适应优化控制方法。


    技术总结
    本发明属于光伏逆变器技术领域,具体涉及电压‑无功自适应优化控制方法及系统、设备及介质。针对现有光伏系统中逆变器参与电压调节时,下垂系数固定不变或调整策略未考虑配电网运行状态及源荷波动,调压效果不理想的不足,本发明采用如下技术方案:电压‑无功自适应优化控制方法包括:进行一次调节,记录一次调节开始前后及过程中的各参数;进行二次调节;计算逆变器无功功率变化量;计算得到无功参考值;根据得到的无功参考值和并网点目标电压计算电压‑无功下垂系数,并根据新的下垂系数调整电压‑无功曲线,控制逆变器进行二次调节。本发明的有益效果是:电网下垂系数依然根据当前电压和电网运行情况改变,对电压越限抑制效果更加明显。

    技术研发人员:赵波,张雪松,倪筹帷,杜凯健,唐雅洁
    受保护的技术使用者:国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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