一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压方法及调压系统与流程

1.本发明涉及新能源发电并网，具体是涉及一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压方法及调压系统。


背景技术：

2.目前，新能源发电得到持续快速发展，致力构建清洁低碳安全高效的能源体系，建设以新能源为主体的新型电力系统。随着新能源渗透率的不断提高，电力系统将转变为以新型电力电子设备为主的复杂系统。
3.但由于新能源发电(光伏发电、风力发电等)的时效性及波动性，会影响电力系统运行稳定性，从而导致电能质量下降。而影响电能质量的关键因素之一就是电网电压波动，因此，如何解决大规模新能源并网导致电压波动的问题成为亟待解决的难题。
4.为解决大规模新能源并网导致的电压波动问题，要求新能源场站具备动态调压能力。但现有技术中新能源场站的动态调压功能多为遵循图1所示的传统动态无功调压下垂曲线的控制模式，往往存在调压不到位的问题。


技术实现要素：

5.发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种快速准确的闭环校验的改进型下垂曲线动态调压方法及调压系统。
6.技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压方法，包括以下步骤：
7.步骤1，获取新能源发电系统与配电网并网点处的实时电压以及新能源发电系统的无功功率；
8.步骤2，在确定出获取的实时电压位于目标电压范围外
9.时，根据无功调压的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量，并根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备输出的无功功率；
10.步骤3，获取新能源发电系统输出无功功率调节后的并网点处的电压；
11.若调节后的实时电压位于目标电压范围，根据调节后的实时电压及新能源发电系统的无功功率修正下垂系数，根据修正后的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量，并根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备输出的无功功率，返回步骤1。
12.进一步的，所述步骤2中，目标电压范围为(un‑△
u)≤u≤(un
△
u)，u为并网点的实时电压，un为并网点的额定电压，
△
u为并网点电压的调节死区。所述并网点电压的调节死区范围在额定电压的
±
0.5％～
±
2％之间。
13.进一步的，所述步骤2中调节新能源发电系统中设备无功输出q计算公式为：
[0014][0015]
其中，qa为新能源发电系统中设备输出无功功率的上限，qb为新能源发电系统中设备输出无功功率的下限，u
low
为并网点电压调节下限，u
high
为并网点电压调节上限，q0为新能源发电系统中设备当前的输出无功功率，k为无功调压的下垂系数。
[0016]
进一步的，所述步骤3中下垂系数的修正公式为：
[0017][0018]
其中，q
′
为调节后的新能源发电系统设备的无功输出，u
′
为调节后的并网点电压。初始时无功调压的下垂系数k的取值范围为2～15。
[0019]
本发明还采用一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压系统，包括数据获取模块、计算模块和调节模块，其中：
[0020]
所述数据获取模块用于获取新能源发电系统与配电网并网点处的实时电压以及新能源发电系统的无功功率；
[0021]
所述计算模块用于在确定出获取的实时电压位于目标电压范围内时，根据无功调压的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量；还用于根据调节模块调节后的实时电压及新能源发电系统的无功功率修正下垂系数；
[0022]
所述调节模块用于根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备输出的无功功率。
[0023]
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是采用闭环校验的改进型下垂调节，既保留了开环下垂调节的快速性，同时也具备闭环调节的准确度。在调压过程中，通过控制闭环反馈的次数，可有效防止调节振荡的问题，以解决现有动态调压存在的调压不到位的问题。
附图说明
[0024]
图1所示为现有技术中的动态无功调压下垂曲线；
[0025]
图2所示为本发明动态调压方法的流程图；
[0026]
图3所示为本发明中的动态无功调压下垂曲线；
[0027]
图4所示为风电场场站与ems串行部署的快速功率控制装置应用本发明调压系统的示意图；
[0028]
图5所示为风电场场站与ems并行部署的快速功率控制装置应用本发明调压系统的示意图；
[0029]
图6所示为光伏电站场站与ems串行部署的快速功率控制装置应用本发明调压系统的示意图；
[0030]
图7所示为光伏电站场站与ems并行部署的快速功率控制装置应用本发明调压系统的示意图。
具体实施方式
[0031]
实施例1
[0032]
如图2所示，本实施例中的一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压方法，包括以下步骤：
[0033]
(1)获取新能源发电系统(风电场或光伏发电等场站)与配电网并网点处的实时电压以及新能源发电系统的无功功率；
[0034]
(2)判断获取的实时电压是否位于目标电压范围内，实时电压位于目标电压范围外则进行步骤(3)，实时电压位于目标电压范围内则结束调节；
[0035]
(3)根据无功调压的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量，当并网点实时电压小于目标电压范围并进入动作区时，调节整站无功源设备增加无功输出，无功输出上限为qa；当并网点实时电压大于目标电压范围并进入动作区时，调节整站无功源设备减少无功输出，无功输出下限为qb。目标电压范围为(un‑△
u)≤u≤(un
△
u)，u为并网点的实时电压，un为并网点的额定电压，
△
u为并网点电压的调节死区。
[0036]
调节新能源发电系统中设备无功输出q计算公式为：
[0037][0038]
其中，qa为新能源发电系统中设备输出无功功率的上限，qb为新能源发电系统中设备输出无功功率的下限，u
low
为并网点电压调节下限，u
high
为并网点电压调节上限，q0为新能源发电系统中设备当前的输出无功功率，k为无功调压的下垂系数。
[0039]
无功调压的下垂系数k应根据新能源场站的无功补偿装置容量和当地电网实际情况合理设置，一般取值范围为2～15，典型取值为6。
[0040]
无功调压应根据当地电网要求设置无功电压下垂控制的电压死区，死区范围一般设定在额定电压的
±
0.5％～
±
2％之间。
[0041]
根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备的无功输出；
[0042]
(4)获取新能源发电系统无功输出调节后的并网点处的电压；
[0043]
(5)判断调节后的实时电压是否位于目标电压范围内，实时电压位于目标电压范围外则进行步骤(6)，实时电压位于目标电压范围内则结束调节；
[0044]
(6)根据调节后的实时电压及新能源发电系统的无功功率修正下垂系数，根据修正后的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量，并根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备的无功输出，返回步骤(2)。下垂系数的修正公式为：
[0045][0046]
其中，q
′
为调节后的新能源发电系统设备的无功输出，u
′
为调节后的并网点电压。该调压方法既保留了开环下垂调节的快速性，同时也具备闭环调节的准确度。在调压过程中，通过控制闭环反馈的次数，可有效防止调节振荡的问题。
[0047]
在电站进行动态无功调压时，首先监测并网点电压u及场站无功功率q，由理论的并网点动态无功调压系数k计算出无功功率输出值，并将指令下发至电站无功源设备；再重
新监测并网点实时电压u及场站无功功率q，与并网点额定电压un进行比较。若(un‑△
u)≤u≤(un
△
u)，则动态调压达到目标值，不再进行调压；若并网点电压u仍处于并网点电压调节死区外，则根据监测到的实时电压u及场站无功功率q校正无功调压系数k，用校正后的无功调压系数再进行下垂曲线动态调压，直至电压调节至死区范围内。在动态调压过程中，需注意场站的无功调节上限qa及无功调节下限qb，若计算出无功指令超过上限qa或低于下限qb，则输出无功指令应为qa或qb。
[0048]
如图3所示，监测到并网点电压为u
′
，当前场站无功为q0，首先按照理论并网点动态调压系数k进行调压，计算出给场站下发无功指令为q
′
；当场站无功功率调节至q
′
时，重新测得并网点电压为u
″
，则应校正无功调压系数k为(q
′‑
q0)/[u
″‑
(un‑△
u)]，根据校正后的无功调压系数再重新进行动态调压，则应该场站下发无功指令为q
″
。
[0049]
实施例2
[0050]
本实施例中一种闭环校验的改进型下垂曲线动态调压系统，包括数据获取模块、判断模块、计算模块和调节模块，其中：
[0051]
所述数据获取模块用于获取新能源发电系统与配电网并网点处的实时电压以及新能源发电系统的无功功率；
[0052]
所述判断模块用于判断获取的实时电压是否位于目标电压范围内；
[0053]
所述计算模块用于根据无功调压的下垂系数计算新能源发电系统无功功率的调节量；还用于根据调节模块调节后的实时电压及新能源发电系统的无功功率修正下垂系数；
[0054]
所述调节模块用于根据计算得到的调节量调节新能源发电系统中设备的无功输出。
[0055]
该调节系统设置于新能源场站快速功率控制装置上，并将该装置部署在新能源场站的二次网架中，其部署方式一般分为串行和并行两种方式。
[0056]
1.风电场
[0057]
风电场的ems部署于站控层，通过远动机接收调度指令，对下向风机能管系统发送无功指令，再由风机能管系统向各台风机下发细分指令。如图4将新能源场站快速功率控制装置与ems串行部署，装置除实现动态无功调压功能外，还需转发ems发送的无功指令。如图5将装置和ems并行部署，当ems向风机能管系统下发无功指令时，装置接收无功指令并将对下指令闭锁；当检测到并网点电压进入动态无功调压范围时装置发送信号使ems闭锁，同时下发无功指令到风机能管系统；当动态无功调压结束时，装置发送解除闭锁信号到ems，ems继续向风机能管系统发送无功指令，此时装置闭锁自身下发的指令。
[0058]
2、光伏电站
[0059]
光伏电站的ems部署于站控层，通过远动机接收调度指令，并下发到光伏阵列的各个通信管理单元。如图6新能源场站快速功率控制装置在动态无功调压时，下发无功指令到ems，再由ems下发到光伏通信管理单元。如图7将装置和ems并行部署，当并网点电压在正常范围时，ems向光伏通信管理单元和快速功率控制装置同时发送稳态指令，装置闭锁自身下发的指令；当并网点电压进入动态无功调压范围时，快速功率控制装置给ems发送信号闭锁其稳态指令，同时下发无功指令到光伏通信管理单元；当动态无功调压结束时，装置给ems发送信号解除稳态指令闭锁，同时闭锁自身下发的指令。
[0060]
基于同一发明构思，本发明在一个实施例中，还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种用户侧能量管理系统接入对配电网影响的分析方法的相应步骤。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
[0062]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
[0063]
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。
[0064]
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。
[0065]
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。