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1、(10)申请公布号 CN 103944172 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103944172 A (21)申请号 201310368408.X (22)申请日 2013.08.22 H02J 3/18(2006.01) (71)申请人 南京南瑞集团公司 地址 210003 江苏省南京市鼓楼区南瑞路 8 号 申请人 国网青海省电力公司 国网青海省电力公司电力科学研究 院 国网安徽省电力公司 国家电网公司 (72)发明人 许士光 张海宁 孟可风 马勇飞 李春来 杨立滨 孙伟伟 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 汪旭东 (54) 发明名称 一种光伏。
2、电站无功电压控制方法 (57) 摘要 本发明公开了一种光伏电站无功电压控制方 法， 属于电力系统控制技术领域。 本发明的光伏电 站无功电压控制方法， 根据光伏电站无功设定值、 光伏电站并网点母线电压， 给出光伏电站的无功 分配方法。本发明能够兼顾到充分利用光伏逆变 器无功能力和动态无功补偿装置调节的快速性， 真正实现光伏逆变器和动态无功补偿装置的快速 连续无功协调控制， 从而能够满足电网对光伏电 站的无功电压要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)。
3、申请公布号 CN 103944172 A CN 103944172 A 1/2 页 2 1. 一种光伏电站无功电压控制方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 1） 获取光伏电站无功设定值 Qtarget、 光伏电站并网点电压参考值 Utarget、 以及实时测量 的光伏电站并网点无功实测值 Qmea和电压实测值 Umea； 2） 选择光伏电站的控制方式， 光伏电站的控制方式的类型分为电压控制模式和无功设 定控制模式两种类型 ； 3） 若光伏电站的控制方式为电压控制模式， 则根据公式 U=|Utarget-Umea| 计算电压偏 差值 U ； 如电压偏差值 U 在预先设定的电压偏差死区阈值内， 。
4、则光伏电站不进行无功补偿， 转向步骤 7） ； 否则计算无功补偿参考值 QDref， 并将 QDref作为所需补偿无功参考值 QREF， 转向 步骤 5） ； 4） 若光伏电站的控制方式为无功设定模式， 则根据公式 Q=|Qtarget-Qmea| 计算无功偏 差值 Q ； 如无功偏差值 Q 在预先设定的无功偏差死区阈值内， 则光伏电站不改变无功输出， 转向步骤 7） ； 否则将 Qtarget作为所需补偿无功参考值 QREF， 转向步骤 5） ； 5） 读取无功补偿源状态， 包括各光伏逆变器的无功容量 Qi_nbqm、 动态无功补偿装置的无 功容量 Qsvcm； 6） 根据 QREF以及获得。
5、的无功补偿源状态， 对各光伏逆变器和动态无功补偿装置进行无 功分配， 并进行无功输出 ； 7） 转向步骤 1， 进入下一计算周期。 2.根据权利要求1所述的光伏电站无功电压控制方法， 其特征在于， 所述步骤3） 中， 按 以下公式计算无功补偿参考值 QDref： 上式中， X 为系统阻抗。 3. 根据权利要求 1 所述的光伏电站无功电压控制方法， 其特征在于， 所述步骤 3） 和步 骤 4） 中， 所述电压偏差死区阈值和无功偏差死区阈值均为相应允许波动量和测量误差之 和。 4.根据权利要求1所述的光伏电站无功电压控制方法， 其特征在于， 所述步骤6） 中， 对 各光伏逆变器和动态无功补偿装置进。
6、行无功分配的方法， 包括以下步骤 ： 6-1） 根据调度要求将各光伏逆变器分别设置为单独运行逆变器和成组控制逆变器 ； 电 站的无功分配首先去除单独运行逆变器的无功输出量， 则分配给成组控制逆变器和动态无 功补偿装置的总无功量 Qbref为 ： 上式中， n 为单独运行逆变器个数，为单独控制逆变器无功输出之和 ； 6-2） 成组控制逆变器和动态无功补偿装置的总无功量 Qbref的分配的方法如下 ： 权 利 要 求 书 CN 103944172 A 2 2/2 页 3 如 |Qbref| |Qsvcm|， 则动态无功补偿装置的无功输出 Qsvc=Qbref， 各成组光伏逆变器无 功输出 Qi_c。
7、z=0 ； 如则 Qsvc=Qsvcm， 成组光伏逆变 器无功输出之和为各台成组逆变器间的无功输出参考值 采用无功容量比例分配， 其值 如则各台成组 逆变器无功输出 Qi_cz=Qi_nbqm， 如则 各 台 成 组 逆 变 器 无 功 输 出 Qi_cz=Qi_ nbqm,Qsvc=Qsvcm； 以上， 为预先设定的动态无功补偿装置的容量系数， 1 ； m 为成组逆变器个数 ； 如 Qbref为正， 则 Qi_nbqm和 Qsvcm分别为各光伏逆变器容量和动态无功补偿装置容量的最大值， 否 则 Qi_nbqm和 Qsvcm分别为各光伏逆变器容量和动态无功补偿装置容量的最小值。 5. 根据权利。
8、要求 4 所述的光伏电站无功电压控制方法， 其特征在于， 所述 按以下公 式进行设定 ： 其中， Q阈为电压偏差死区阈值或无功偏差死区阈值对应的无功需求量。 权 利 要 求 书 CN 103944172 A 3 1/5 页 4 一种光伏电站无功电压控制方法 技术领域 0001 本发明属于电力系统控制技术领域， 更准确地说， 本发明涉及一种光伏电站无功 电压控制方法。 背景技术 0002 太阳能是随机不可控制的， 太阳能资源本身具有随机性、 间歇性、 周期性以及波动 性的特点， 以太阳能为能源的光伏电站的出力同样具有以上特点。随着光伏发电在电源中 的比例不断增大， 光伏电源的并网对配网和高压输电。
9、网的电压质量均产生不容忽视的影 响。为适应大规模光伏发电并网运行， 需要注重光伏电站无功电压的控制研究。 0003 光伏逆变器因光伏技术的发展， 已实现有功、 无功的解耦控制， 因此可作为光伏电 站的重要无功电源。 而实际运行中基本上闲置了光伏逆变器的无功容量， 不参与无功调节， 造成事实上的浪费。早期光伏电站利用投切电容器实现无功调节， 但调节不连续， 且响应 慢。目前， 新光伏电站都加装动态无功补偿装置， 常见 SVC、 SVG 等， 达到无功的快速连续调 节。 0004 因此， 光伏电站需利用光伏逆变器和动态补偿装置进行协调控制。一方面需尽量 充分利用光伏逆变器的无功能力， 另一方面由于。
10、通信时间的存在， 光伏逆变器调节速度往 往没有动态无功补偿装置快速。而目前， 控制方法中要么首先分配给光伏逆变器或是一起 分配而忽略二者间调节速度的差异， 要么主要利用动态无功补偿装置而未尽量充分利用光 伏逆变器的无功能力。 因而没有兼顾到充分利用光伏逆变器无功能力和动态无功补偿装置 调节的快速性。 发明内容 0005 本发明的目的是 ： 针对现有技术中没有兼顾到充分利用光伏逆变器无功能 力和 动态无功补偿装置调节的快速性的问题， 提供一种光伏电站无功电压控制方法。该方法根 据光伏电站无功设定值、 光伏电站并网点母线电压， 给出光伏电站的无功分配方法， 以满足 电网对光伏电站的无功电压要求。 。
11、0006 具体地说， 本发明是采用以下的技术方案来实现的， 包括下列步骤 ： 0007 1） 获取光伏电站无功设定值 Qtarget、 光伏电站并网点电压参考值 Utarget、 以及实时 测量的光伏电站并网点无功实测值 Qmea和电压实测值 Umea； 0008 2） 选择光伏电站的控制方式， 光伏电站的控制方式的类型分为电压控制模式和无 功设定控制模式两种类型 ； 0009 3） 若光伏电站的控制方式为电压控制模式， 则根据公式 U=|Utarget-Umea| 计算电 压偏差值 U ； 0010 如电压偏差值 U 在预先设定的电压偏差死区阈值内， 则光伏电站不进行无功补 偿， 转向步骤 。
12、7） ； 否则计算无功补偿参考值 QDref， 并将 QDref作为所需补偿无功参考值 QREF， 转 向步骤 5） ； 说 明 书 CN 103944172 A 4 2/5 页 5 0011 4） 若光伏电站的控制方式为无功设定模式， 则根据公式 Q=|Qtarget-Qmea| 计算无 功偏差值 Q ； 0012 如无功偏差值 Q 在预先设定的无功偏差死区阈值内， 则光伏电站不改变无功输 出， 转向步骤 7） ； 否则将 Qtarget作为所需补偿无功参考值 QREF， 转向步骤 5） ； 0013 5） 读取无功补偿源状态， 包括各光伏逆变器的无功容量 Qi_nbqm、 动态无功补偿装置。
13、 的无功容量 Qsvcm； 0014 6） 根据 QREF以及获得的无功补偿源状态， 对各光伏逆变器和动态无功补偿装置进 行无功分配， 并进行无功输出 ； 0015 7） 转向步骤 1， 进入下一计算周期。 0016 上述技术方案的进一步特征在于 ： 所述步骤 3） 中， 按以下公式计算无功补偿参考 值 QDref： 0017 0018 上式中， X 为系统阻抗。 0019 上述技术方案的进一步特征在于 ： 所述步骤 3） 和步骤 4） 中， 所述电压偏差死区阈 值和无功偏差死区阈值均为相应允许波动量和测量误差之和。 0020 上述技术方案的进一步特征在于 ： 所述步骤 6） 中， 对各光伏逆。
14、变器和动态无功补 偿装置进行无功分配的方法， 包括以下步骤 ： 0021 6-1） 根据调度要求将各光伏逆变器分别设置为单独运行逆变器和成组控制逆变 器 ； 电站的无功分配首先去除单独运行逆变器的无功输出量， 则分配给成组控制逆变器和 动态无功补偿装置的总无功量 Qbref为 ： 0022 0023 上式中， 为单独运行逆变器个数，为单独控制逆变器无功输出之和 ； 0024 6-2） 成组控制逆变器和动态无功补偿装置的总无功量 Qbref的分配的方法如下 ： 0025 如 |Qbref| |Qsvcm|， 则动态无功补偿装置的无功输出 Qsvc=Qbref， 各成组光伏逆变 器无功输出 Qi_。
15、cz=0 ； 0026 如则 Qsvc=Qsvcm， 成组光伏 逆变器无功输出之和为 各 台 成 组 逆 变 器 间 的 无 功 输 出 参 考 值 采 用 无 功 容 量 比 例 分 配，其 值 说 明 书 CN 103944172 A 5 3/5 页 6 0027 如则各 台 成组逆变器无功输出 Qi_cz=Qi_nbqm， 0028 如则各台成组逆变器无功输出 Qi_cz=Qi_ nbqmQsvc=Qsvcm； 0029 以上， 为预先设定的动态无功补偿装置的容量系数， 1 ； m 为成组逆变器个 数 ； 如Qbref为正， 则Qi_nbqm和Qsvcm分别为各光伏逆变器容量和动态无功补。
16、偿装置容量的最大 值， 否则 Qi_nbqm和 Qsvcm分别为各光伏逆变器容量和动态无功补偿装置容量的最小值。 0030 上述技术方案的进一步特征在于 ： 所述 按以下公式进行设定 ： 0031 0032 其中， Q阈为电压偏差死区阈值或无功偏差死区阈值对应的无功需求量。 0033 本发明的有益效果如下 ： 本发明根据光伏电站无功设定值、 光伏电站并网点母线 电压， 给出光伏电站的无功分配方法， 以兼顾到充分利用光伏逆变器无功能力和动态无功 补偿装置调节的快速性， 真正实现了光伏逆变器和动态无功补偿装置的快速连续无功协调 控制， 从而能够满足电网对光伏电站的无功电压要求。 附图说明 0034。
17、 图 1 为本发明方法的控制思路图。 0035 图 2 为本发明方法的流程图。 具体实施方式 0036 下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。 0037 图 1 展示了本发明方法的控制思路。本发明根据光伏电站无功设定值、 光伏电站 并网点母线电压， 给出光伏电站的无功分配方法， 具体包括如图 2 所示以下步骤。 0038 步骤 A ： 光伏电站接收调度中心下发的光伏电站无功设定值 Qtarget和光伏电站并 网点电压参考值 Utarget， 或者也可以在光伏电站自行设定光伏电站无功设定值 Qtarget和光伏 电站并网点电压参考值Utarget。 同时， 通过测量获得光伏电站实时测量。
18、光伏电站并网点无功 实测值 Qmea和电压实测值 Umea。 0039 步骤 B ： 选择光伏电站的控制方式， 光伏电站的控制方式的类型分为电压控制模 式和无功设定控制模式两种类型。 0040 步骤 C ： 电压控制模式中， 根据电网对光伏电站电压的要求设置电压偏差死区阈 值。若电压偏差值 U=|Utarget-Umea| 在电压偏差死区阈值内， 光伏电站不进行无功补偿， 转 到步骤 G ； 若不在电压死区阈值内， 计算出无功补偿参考值 QDref， 转到步骤 E。 0041 步骤 D ： 无功设定模式中， 根据电网对光伏电站无功的要求设置无功偏差死区阈 值。若无功偏差值 Q=|Qtarget。
19、-Qmea| 在无功偏差死区阈值内， 则光伏电站不改变无功输出， 转到步骤 G ； 若不在， 转到步骤 E。 说 明 书 CN 103944172 A 6 4/5 页 7 0042 上述两死区阈值可设置为相应允许波动量和测量误差之和， 也可根据光伏电站自 身情况直接设定相应合理阈值。 0043 步骤E ： 读取无功补偿源状态， 包括各光伏逆变器的无功容量Qi_nbqm、 动态无功补偿 装置的无功容量 Qsvcm。 0044 步骤 F ： 由 QDref或 Qtarget对光伏逆变器和动态无功补偿装置进行无功分配， 并进行 无功输出。 0045 步骤 G ： 转到步骤 A， 进入下一计算周期。 。
20、0046 上述步骤 C 中， 根据光伏电站并网点母线电压计算无功补偿参考值 QDref的方法如 下 ： 0047 0048 式中， X 为系统阻抗。 0049 因动态无功补偿装置动作的快速性和有效性， 先部分使用动态无功补偿装置容 量， 同时为使动态无功补偿装置容量不被全部占用， 以应对突发情况， 设定容量系数 。 值可由下式确定， 也可根据光伏电站自身情况直接设定。 0050 0051 其中， Q阈为死区阈值对应的无功需求量， Qsvcm为动态无功补偿装置的无功容量。 0052 上述步骤 F 中， 光伏电站内光伏逆变器和动态无功补偿装置无功具体分配方法如 下 ： 0053 首先， 光伏电站根。
21、据调度要求将各台逆变器分别设置为单独运行逆变器和成组控 制逆变器。电站的无功分配首先去除单独运行逆变器的无功输出量， 以 QREF代表电压控制 方式下 QDref或无功设定控制方式下 Qtarget为所需补偿无功参考值。则分配给成组控制逆变 器和动态无功补偿装置的总无功量 Qbref为 ： 0054 0055 上式中， n 为单独运行逆变器个数，为单独控制逆变器无功输出之和。 0056 然后， 根据容量系数、 动态无功补偿装置容量Qsvcm和各光伏逆变器容量Qi_nbqm来 确定成组控制逆变器和动态无功补偿装置的总无功量 Qbref的分配。 0057 （1） 如 |Qbref| |Qsvcm|。
22、， 则动态无功补偿装置无功输出 Qsvc=Qbref, 各成组光伏逆 变器无功输出 Qi_cz=0。 0058 （2） 如m 为 成 组 逆 变 器个数， 则动态无功补偿装置无功输出 Qsvc=Qsvcm， 成组光伏逆变器无功输出之和为 而各台成组逆变器间的无功输出参考值采用无功容量比 说 明 书 CN 103944172 A 7 5/5 页 8 例分配， 其值 0059 （3） 如 则各台成组逆变器无功输出 Qi_cz=Qi_nbqm， 动态无功补偿装置无功输出 0060 （4）如则各台成组逆变器无功输出 Qi_ cz=Qi_nbqm， 动态无功补偿装置无功输出 Qsvc=Qsvcm。 00。
23、61 以上， 若 Qbref为正， 则光伏逆变器容量和动态无功补偿装置容量采用最大值进行 比较 ； 否则相应采用光伏逆变器容量和动态无功补偿装置容量最小值进行比较。 0062 虽然本发明已以较佳实施例公开如上， 但实施例并不是用来限定本发明的。在不 脱离本发明之精神和范围内， 所做的任何等效变化或润饰， 同样属于本发明之保护范围。 因 此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。 说 明 书 CN 103944172 A 8 1/2 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103944172 A 9 2/2 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103944172 A 10 。