本發(fā)明涉及低壓配電網(wǎng)運行控制，具體涉及一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略。

背景技術(shù)：

1、隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進和新型電力系統(tǒng)建設(shè)的需要，大量分布式戶用光伏接入低壓配電網(wǎng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)潮流發(fā)生變化，出現(xiàn)逆向潮流現(xiàn)象。這種逆向潮流使得低壓配電網(wǎng)的節(jié)點電壓上升，可能超過安全限值，從而對用電設(shè)備造成潛在損害，影響分布式光伏的消納能力。此外，在晚間用電高峰時期，低壓配電網(wǎng)仍存在電壓越限的問題。

2、當(dāng)前主流的解決電壓越限問題的方法主要分為四類：無功調(diào)節(jié)、有功調(diào)節(jié)、儲能系統(tǒng)和有載調(diào)壓變壓器。無功調(diào)節(jié)主要是采用光伏逆變器發(fā)出無功對節(jié)點電壓進行調(diào)控，但是該方法會降低節(jié)點功率因數(shù)，且受限于光伏逆變器本身的容量；有功調(diào)節(jié)是在無功調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，對光伏逆變器進行有功削減，進而提升光伏逆變器的無功容量，但是該方法并沒有完全解決光伏逆變器容量不足的問題，并且會影響分布式光伏的經(jīng)濟收益；儲能系統(tǒng)是在低壓配電網(wǎng)節(jié)點上配置一定的儲能，通過儲能吸收光伏的盈余功率來降低節(jié)點電壓，但是儲能成本較高，且具有一定的安全隱患；有載調(diào)壓變壓器是通過改變變壓器抽頭來改變低壓配電網(wǎng)電壓，該方法具有操作簡單、成本低的優(yōu)點，但是有載調(diào)壓變壓器無法頻繁的切換電壓，無法適應(yīng)配電網(wǎng)潮流的迅速變化。

3、智能變壓器(smart?transformer，st)，又稱為電力電子變壓器(powerelectronic?transformer，pet)，是一種三級式由電力電子電路組成的變壓器，除了可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電力變壓器的功能，還具有柔性調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率、調(diào)節(jié)功率因數(shù)等優(yōu)點。采用st取代電力變壓器，可以對低壓配電網(wǎng)的電壓、頻率和功率進行柔性調(diào)控。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足與存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其目的在于，根據(jù)低壓配電網(wǎng)潮流，利用st柔性調(diào)節(jié)配電網(wǎng)電壓，可有效的改善含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓越限問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

3、步驟1，采集低壓配電網(wǎng)首端節(jié)點電壓和電流，計算首端節(jié)點瞬時功率，對其進行延時后，用未延時的瞬時功率減去延時后的瞬時功率，得到功率變化量。

4、步驟2，根據(jù)功率變化量-電壓變化量曲線，得到功率變化量所對應(yīng)的電壓變化量，將電壓變化量疊加在st輸出級電壓給定值上，得到st輸出級電壓參考值，設(shè)定電壓參考值上限與下限。

5、步驟3，定義功率變換率，每隔一段時間，記錄并存儲tmax時間內(nèi)的功率變化率，計算tmax時間內(nèi)的功率變換率平均值，作為當(dāng)前時刻低壓配電網(wǎng)的功率變化率，實現(xiàn)功率變化率的實時監(jiān)測。

6、步驟4，將功率變化率作為模糊控制的輸入，延時參數(shù)變化量作為模糊控制的輸出，劃分輸入和輸出的模糊集后，進行模糊推理，得到延時參數(shù)變化量，將延時參數(shù)變化量疊加在延時參數(shù)初始值上，實現(xiàn)延時參數(shù)的自適應(yīng)控制。

7、具體地，在步驟1中，延時環(huán)節(jié)為1/(τs+1)。

8、具體地，在步驟3中，功率變化率的定義為：

9、

10、其中，||表示取絕對值，δp(tk)為tk時刻st輸出級的功率變化率，p(tk)為tk時刻st輸出級的瞬時功率，p(tk-1)為tk-1時刻st輸出級的瞬時功率。

11、具體地，步驟3中，功率變化率的實時監(jiān)測的具體流程為：每隔一段時間，啟動一次功率變化率的監(jiān)測，在一小段時間tmax內(nèi)，計算并存儲每個tk時刻功率變化率，在這一小段時間tmax結(jié)束后，對所存儲的所有功率變化率取平均值，記為當(dāng)前時刻的功率變化率。不斷重復(fù)上述過程，實現(xiàn)對功率變化率的實時監(jiān)測。

12、具體地，步驟4中，輸入的模糊集劃分為7個級別，記為zo、pxs、ps、pm、pl、pxl、pb，分別表示為：零、較小、小、中、大、較大、最大；輸出的模糊集劃分為7個級別，記為nm、ns、zo、ps、pm、pl、pb，分別表示為：負中、負小，零、正小、正中、正大、正最大；所述模糊推理，依據(jù)在由輸入功率變化率平均值δp和輸出延時參數(shù)變化量δτ構(gòu)成的模糊控制表。

13、總體而言，本發(fā)明通過以上4個步驟能夠取得以下有益效果：

14、1.提出基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，根據(jù)低壓配電網(wǎng)潮流，利用st實時柔性調(diào)控配電網(wǎng)節(jié)點電壓，且不會影響配電網(wǎng)功率因數(shù)，不受限于光伏逆變器容量，有效地改善了含高比例光伏低壓配電網(wǎng)午間電壓越上限和晚間越下限問題。

15、2.設(shè)計參數(shù)自適應(yīng)控制，使得控制參數(shù)隨著低壓配電網(wǎng)功率變化率的變化而實時更新，使得所提出的電壓控制策略可以適用于各種低壓配電網(wǎng)情況。

技術(shù)特征：

1.一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，根據(jù)配電網(wǎng)潮流柔性調(diào)節(jié)智能變壓器輸出級電壓，從而調(diào)節(jié)整條低壓配電網(wǎng)饋線電壓，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，所述步驟1中，延時環(huán)節(jié)具體為1/(τs+1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，所述步驟2中，功率變化量與電壓變化量關(guān)系為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，所述步驟3中，功率變化率的定義為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，所述步驟3中，功率變化率的實時監(jiān)測，具體為，每隔一段時間，啟動一次功率變化率的監(jiān)測，設(shè)定每一次的監(jiān)測的最大檢測時間tmax，在未達到預(yù)設(shè)的最大時間點tmax之前，持續(xù)記錄并存儲每個時間節(jié)點tk的功率變化率δp(tk)，一旦時間超過tmax，對所有累積存儲的功率變化率取平均值，得到當(dāng)前時刻配電網(wǎng)的功率變化率δp，每隔相同的時間間隔，不斷重復(fù)上述過程，以實現(xiàn)功率變化率δp的實時監(jiān)測。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，其特征在于，所述步驟4中，輸入的模糊集劃分為7個級別，記為zo、pxs、ps、pm、pl、pxl、pb，分別表示為：零、較小、小、中、大、較大、最大；輸出的模糊集劃分為7個級別，記為nm、ns、zo、ps、pm、pl、pb，分別表示為：負中、負小，零、正小、正中、正大、正最大；所述模糊推理，依據(jù)在由輸入功率變化率δp和輸出延時參數(shù)變化量δτ構(gòu)成的模糊控制表。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于智能變壓器的含高比例光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略，涉及低壓配電網(wǎng)運行控制技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：實時采集低壓配電網(wǎng)首端節(jié)點電壓和電流，計算瞬時功率，將該瞬時功率延時后，與未延時的瞬時功率作差，得到功率變化量；根據(jù)構(gòu)建的功率變化量?電壓變化量曲線，得到功率變化量對應(yīng)的電壓變換量，將電壓變化量疊加在智能變壓器輸出級的電壓給定值上，得到電壓參考值；定義功率變化率，根據(jù)功率變化率監(jiān)測方法，實時監(jiān)測低壓配電網(wǎng)功率變化率，將功率變化率劃分模糊集后進行模糊推理，實現(xiàn)控制參數(shù)的自適應(yīng)控制。本發(fā)明能夠高效利用智能變壓器輸出級調(diào)節(jié)低壓配電網(wǎng)節(jié)點電壓，有效改善低壓配電網(wǎng)電壓越限問題。

技術(shù)研發(fā)人員：伍小杰,拓平,公錚,顏輝,李小強
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6