本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)技術領域，更具體的說，涉及一種分布式光伏配電網(wǎng)電壓的控制方法及裝置。

背景技術：

隨著全球能源、環(huán)境和氣候問題的日益嚴峻，加快開發(fā)利用可再生能源以推動經(jīng)濟發(fā)展成為全社會的共識。在現(xiàn)有的可再生能源的開發(fā)技術中，光伏發(fā)電技術日趨成熟并得到了廣泛應用。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，應用最為廣泛是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項目，需接入公共電網(wǎng)(主要是配電網(wǎng))，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)具有間歇性出力的特點，其發(fā)電功率受天氣影響很大，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率容易出現(xiàn)快速劇烈變化的情況。尤其是當光伏大發(fā)而負荷較輕時，光伏發(fā)電系統(tǒng)會出現(xiàn)逆向潮流，使電網(wǎng)電壓上升出現(xiàn)過電壓，導致電網(wǎng)饋線上的電壓波動頻繁。

為解決分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)帶來的過電壓問題，目前的控制方案主要有兩種：第一種是集中式控制方案，該方案由電站控制器收集網(wǎng)絡信息，然后電站控制器根據(jù)最優(yōu)化目標和約束條件對收集的網(wǎng)絡信息進行數(shù)據(jù)分析，最后把所得控制變量最優(yōu)解發(fā)送回各發(fā)電單元。該方案對電站控制器的依賴程度較高，一旦電站控制器發(fā)生故障，電站控制器對全系統(tǒng)的控制就會失靈。第二種是分布式控制方案，該方案中各發(fā)電單元以分布式方式控制，由各分布式控制器利用本地信息獨自進行調(diào)節(jié)。該方案沒有充分利用全網(wǎng)設備，調(diào)節(jié)程度和調(diào)節(jié)效果有限。因此，如何提供一種分布式光伏配電網(wǎng)電壓的控制方法以解決現(xiàn)有控制方案存在的問題是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明公開一種分布式光伏配電網(wǎng)電壓的控制方法及裝置，以解決現(xiàn)有集中式控制方案對電站控制器依賴程度高，分布式控制方案調(diào)節(jié)程度和調(diào)節(jié)效果有限的問題。

一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制方法，包括：

當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；

當利用所述就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制后，饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值時，判斷當前區(qū)域的無功是否耗盡；

若所述當前區(qū)域的無功耗盡，則向所述就地控制器所在區(qū)域的區(qū)域控制器請求區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

當沿線無功容量均耗盡后，若饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值，則向電站控制器請求調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器抽頭，進行有載調(diào)壓變壓器控制；

當變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過所述上限值時，對所述光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過所述上限值。

優(yōu)選的，所述當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制的過程包括：

當饋線電壓上升達到所述警戒值未超過所述上限值時，控制當前就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制，并向所述區(qū)域控制器發(fā)送剩余無功容量值；

在所述當前就地控制器的無功容量耗盡后，控制所述當前就地控制器沿饋線請求位于相同區(qū)域的就地控制器進行無功饋線電壓就地控制。

優(yōu)選的，控制所述就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制包括：

控制所述就地控制器對所述光伏逆變器采用饋線電壓無功下垂控制方法進行無功饋線電壓就地控制。

優(yōu)選的，所述利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制包括：

判斷當前饋線電壓是否達到所述上限值；

若所述當前饋線電壓達到所述上限值，則計算無功補償值，并將所述無功補償值發(fā)送給上下游區(qū)域控制器；

若所述當前饋線電壓未達到所述上限值，則判斷是否收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值；

若收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值，則計算本區(qū)域無功補償值；

向本區(qū)域的就地控制器發(fā)送所述無功補償值；

判斷本區(qū)域是否滿足補償需求；

若本區(qū)域滿足補償需求，則將剩余補償值發(fā)送給所述上下游區(qū)域控制器。

優(yōu)選的，所述對所述光伏逆變器進行有載調(diào)壓變壓器控制包括：

控制所述電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行計算，得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令；

根據(jù)所述有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。

優(yōu)選的，所述對所述光伏逆變器進行有功削減控制包括：

當對所述光伏逆變器進行有功控制時，通過所述區(qū)域控制器將所述區(qū)域控制器所屬區(qū)域的電氣參數(shù)信息上發(fā)給所述電站控制器；

控制所述電站控制器對所述電氣參數(shù)信息進行潮流計算，得到雅克比矩陣；

通過所述電站控制器對所述雅克比矩陣求逆得到電壓靈敏度矩陣；

控制所述電站控制器將所述電壓靈敏度矩陣中的矩陣元素作為靈敏度因子分別下發(fā)給對應的區(qū)域控制器；

控制各所述區(qū)域控制器接收對應的靈敏度因子，并將靈敏度因子下發(fā)給對應的就地控制器；

控制各就地控制器根據(jù)接收的靈敏度因子進行有功削減控制。

一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制裝置，包括：

第一控制單元，用于當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；

第一判斷單元，用于當利用所述就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制后，饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值時，判斷當前區(qū)域的無功是否耗盡；

第一請求單元，用于在所述第一判斷單元判斷為是的情況下，向所述就地控制器所在區(qū)域的區(qū)域控制器請求區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

第二控制單元，用于利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

第二請求單元，用于沿線無功容量均耗盡后，若饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值，則向電站控制器請求調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器抽頭，進行有載調(diào)壓變壓器控制；

第三控制單元，用于當變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過所述上限值時，對所述光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過所述上限值。

優(yōu)選的，所述第一控制單元包括：

第一控制子單元，用于當饋線電壓上升達到所述警戒值未超過所述上限值時，控制當前就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制，并向所述區(qū)域控制器發(fā)送剩余無功容量值；

第一請求子單元，用于在所述當前就地控制器的無功容量耗盡后，控制所述當前就地控制器沿饋線請求位于相同區(qū)域的就地控制器進行無功饋線電壓就地控制。

優(yōu)選的，所述第一控制單元具體用于：

控制所述就地控制器對所述光伏逆變器采用饋線電壓無功下垂控制方法進行無功饋線電壓就地控制。

優(yōu)選的，所述第二控制單元包括：

第二判斷子單元，用于判斷當前饋線電壓是否達到所述上限值；

第一計算子單元，可用于在所述第二判斷子單元判斷為是的情況下，計算無功補償值，并將所述無功補償值發(fā)送給上下游區(qū)域控制器；

第三判斷子單元，用于在所述第二判斷子單元判斷為否的情況下，判斷是否收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值；

第二計算子單元，用于若收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值，則計算本區(qū)域無功補償值；

第一發(fā)送子單元，用于向本區(qū)域的就地控制器發(fā)送所述無功補償值；

第四判斷子單元，用于判斷本區(qū)域是否滿足補償需求；

第二發(fā)送子單元，用于在所述第四判斷子單元判斷為是的情況下，將剩余補償值發(fā)送給所述上下游區(qū)域控制器。

優(yōu)選的，所述第二請求單元包括：

第二控制子單元，用于控制所述電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行計算，得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令；

第三控制子單元，用于根據(jù)所述有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。

優(yōu)選的，所述第三控制單元包括：

第三發(fā)送子單元，用于當對所述光伏逆變器進行有功控制時，通過所述區(qū)域控制器將所述區(qū)域控制器所屬區(qū)域的電氣參數(shù)信息上發(fā)給所述電站控制器；

第四控制子單元，用于控制所述電站控制器對所述電氣參數(shù)信息進行潮流計算，得到雅克比矩陣；

矩陣求逆子單元，用于通過所述電站控制器對所述雅克比矩陣求逆得到電壓靈敏度矩陣；

第一下發(fā)子單元，用于控制所述電站控制器將所述電壓靈敏度矩陣中的矩陣元素作為靈敏度因子分別下發(fā)給對應的區(qū)域控制器；

第二下發(fā)子單元，用于控制各所述區(qū)域控制器接收對應的靈敏度因子，并將靈敏度因子下發(fā)給對應的就地控制器；

第五控制子單元，用于控制各就地控制器根據(jù)接收的靈敏度因子進行有功削減控制。

從上述的技術方案可知，本發(fā)明公開了一種分布式光伏配電網(wǎng)電壓的控制方法及裝置，采用自下而上的逐級控制策略，當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，首先由就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；在當前區(qū)域的無功耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，采用區(qū)域控制器進行區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；當沿線無功容量均耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，由電站控制器進行有載調(diào)壓變壓器控制，并在變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過上限值時，對光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過上限值。由此可知，本發(fā)明公開的控制方案同時結合了集中式控制方案和分布式控制方案的優(yōu)勢，充分利用了全網(wǎng)設備和沿線光伏逆變器無功容量，有效緩解甚至解決了饋線電壓超過上限值的問題，保證了用戶的經(jīng)濟利益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)公開的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明應用的配網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結構圖；

圖2為本發(fā)明實施例公開的一種對分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制層級的分層示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種對分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制層級的分區(qū)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制方法流程圖；

圖5為本發(fā)明實施例公開的一種對饋線電壓的無功功率進行下垂控制的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例公開的一種利用區(qū)域控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制的方法流程圖；

圖7為本發(fā)明實施例公開的一種對光伏逆變器進行有功削減的控制流程圖；

圖8為本發(fā)明實施例公開的一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制裝置的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例公開的一種第二控制單元的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例公開的一種第三控制單元的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種分布式光伏配電網(wǎng)電壓的控制方法及裝置，以解決現(xiàn)有集中式控制方案對電站控制器依賴程度高，分布式控制方案調(diào)節(jié)程度和調(diào)節(jié)效果有限的問題。

圖1為本發(fā)明應用的配網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結構簡圖，將上級輸配電系統(tǒng)視為一個恒壓源ac，經(jīng)110/10.5kv有載調(diào)壓變壓器后接一條放射狀配網(wǎng)饋線，沿饋線接有負荷(如圖1中示出的負荷1、負荷i和負荷n)和分布式光伏，其中，分布式光伏經(jīng)逆變器和變壓器并網(wǎng)。

從變壓器低壓側開始編號，沿饋線對接有負荷和分布式光伏的節(jié)點進行編號，分別為0、1、2、……、n，相應每段線路阻抗為r1+jx1、……、ri+jxi、rn+jxn。節(jié)點接有負荷和dg單元，每個dg單元由pv組件、逆變器和變壓器組成，下標表示其接入位置。

在對分布式光伏配網(wǎng)電壓進行控制前，本發(fā)明首先對分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制層級進行了分層，如圖2所示，將控制層級自下而上分為：用戶層電壓自治控制、饋線層電壓協(xié)調(diào)控制和電站層電壓統(tǒng)籌控制。用戶層電壓自治控制的代理為用戶代理，對應就地控制器；饋線層電壓協(xié)調(diào)控制的代理為饋線代理，對應區(qū)域控制器；電站層電壓統(tǒng)籌控制的代理為變電站代理，對應電站控制器。每類代理根據(jù)實際情況可有多個。

用戶層電壓的就地控制由用戶內(nèi)部廠站系統(tǒng)中的就地控制器來實現(xiàn)。當對光伏逆變器進行無功就地控制時，就地控制器利用本地光伏逆變器的無功容量進行調(diào)節(jié)；而當對光伏逆變器進行無功協(xié)調(diào)控制和有功控制時，就地控制器根據(jù)區(qū)域控制器下發(fā)的決策對本地用戶光伏逆變器的輸出功率進行調(diào)整，以實現(xiàn)電壓控制。

饋線層電壓協(xié)調(diào)控制由饋線上的區(qū)域控制器利用分布式多代理技術實現(xiàn)。當饋線電壓超過上限值而本地無功容量耗盡時，區(qū)域控制器通過相鄰代理間的通信和本地計算得到解決電壓過電壓的決策。當進行有功控制時，區(qū)域控制器接收電站控制器的電壓靈敏度計算結果，并將靈敏度因子下發(fā)給對應的就地控制器。

電站層電壓統(tǒng)籌控制由變電站中的電站控制器來實現(xiàn)，只在有載調(diào)壓變壓器控制和有功控制時使用。當進行有載調(diào)壓變壓器控制時，電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行計算，得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令。當對光伏逆變器進行有功控制時，饋線層的區(qū)域控制器將本區(qū)域功率和電壓等電氣參數(shù)信息點對點向上發(fā)送給變電站層的電站控制器，在電站控制器中進行潮流計算得到雅克比矩陣，對雅克比矩陣求逆得到電壓靈敏度矩陣，然后將電壓靈敏度矩陣中的矩陣元素作為靈敏度因子分別下發(fā)給對應的區(qū)域控制器。

本領域技術人員可以理解的是，在配網(wǎng)饋線阻抗比恒定不變的條件下，饋線上電壓的最高點為有功功率或無功功率的注入節(jié)點，即線路首端可為分布式光伏的接入點。因此，在對分布式光伏逆變器的控制層級進行分層后，還可以根據(jù)分布式光伏接入點將配電網(wǎng)分區(qū)。

對配電網(wǎng)的分區(qū)策略主要在饋線層電壓協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)。具體的，根據(jù)饋線末端光伏用戶電壓靈敏度因子的大小，對光伏用戶進行分區(qū)，可將靈敏度因子相對接近且和其他靈敏度因子相差較大的光伏用戶，組成一個電壓自治控制區(qū)域。其中，電壓靈敏度因子可根據(jù)控制變量和擾動變量取期望的隨機潮流計算得到。

舉例說明，如圖3所示，主干饋線上有光伏用戶a和b，分支饋線上有光伏用戶x和y。用戶a內(nèi)部有三組光伏陣列，分別經(jīng)逆變器變?yōu)榻涣麟?，?jīng)配電箱與負荷一起接入0.4kv母線，然后經(jīng)變壓器升壓并入主干饋線。用戶b內(nèi)部光伏組件分兩組經(jīng)五個逆變器變?yōu)榻涣麟?，?jīng)配電箱和單獨變壓器并入主干饋線，負荷經(jīng)單獨變壓器并網(wǎng)。用戶x類比用戶a，用戶y類比用戶b。每一個光伏并網(wǎng)用戶都裝有一個就地控制器，能夠得到并網(wǎng)點電壓、光伏出力大小等信息。起初，可根據(jù)歷史期望數(shù)據(jù)或規(guī)劃容量等計算潮流，得到電壓靈敏度因子。圖中顯示的是用戶x和y的靈敏度相近且與a和b相差都較大，所以將x和y視為一個區(qū)域，a和b分別單獨構成一個區(qū)域，相應設置區(qū)域控制器。

如圖4所示，本發(fā)明實施例公開的一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制方法流程圖，該方法包括步驟：

步驟s101、當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；

具體的，就地控制器對光伏逆變器采用電壓無功下垂控制策略進行無功饋線電壓就地控制。也即通過監(jiān)測電力用戶公共連接點或并網(wǎng)點的電壓，并根據(jù)電壓相對變動量按一定比例要求控制光伏逆變器輸出的無功功率，以調(diào)節(jié)改善并網(wǎng)點電壓。

如圖5所示，橫坐標為饋線電壓(用v表示)，縱坐標為光伏逆變器的無功功率(用q表示)，首先在用戶層級對光伏逆變器進行無功控制，若饋線電壓仍達到上限值，則再在饋線層級對光伏逆變器進行無功控制。具體的，用戶層級的就地控制器監(jiān)測用戶并網(wǎng)電壓，當饋線電壓處于正常運行范圍時，就地控制器控制本地光伏逆變器的有功功率跟隨最大功率點(即mppt控制)，光伏逆變器不進行無功調(diào)節(jié)；當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，調(diào)節(jié)光伏逆變器無功功率以預防電壓饋線電壓超越上限值。

其中，光伏逆變器的無功功率最大值受公式(1)和公式(2)約束，即光伏逆變器的無功功率受限于光伏逆變器容量和并網(wǎng)點功率因數(shù)考核要求，公式(1)和公式(2)的表達式具體如下：

式中，ppv,i表示第i個光伏系統(tǒng)的有功功率，qpv,i表示第i個光伏系統(tǒng)的無功功率，sinv,i表示第i個光伏系統(tǒng)的光伏逆變器的容量，pfmin表示最小功率因數(shù)，θmax表示最小功率因數(shù)pfmin對應的功率因數(shù)角。

步驟s102、當利用所述就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制后，饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值時，判斷當前區(qū)域的無功是否耗盡，如果否，則執(zhí)行步驟s103，否則，執(zhí)行步驟s104；

需要說明的是，當利用就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制后，饋線電壓低于上限值，則對分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制流程結束。

步驟s103、控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；

步驟s104、向所述就地控制器所在區(qū)域的區(qū)域控制器請求區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制，并繼續(xù)執(zhí)行步驟s105；

若當前區(qū)域無功容量耗盡而后饋線電壓仍超過上限值，則需轉由饋線層對光伏逆變器進行無功控制。

步驟s105、利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

需要說明的是，當利用區(qū)域控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制后，饋線電壓低于上限值，則對分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制流程結束。

具體的，區(qū)域控制器根據(jù)饋線電壓超過上限值的程度，向上下相鄰電壓區(qū)域控制器發(fā)送無功補償需求量。在相鄰區(qū)域中，就地控制器與對應的區(qū)域控制器點對點通信，就地控制器向對應區(qū)域控制器發(fā)送自身剩余無功容量，區(qū)域控制器根據(jù)相鄰區(qū)域需求補償量和本區(qū)域剩余容量決定本區(qū)域補償量。若無法滿足需求，若饋線電壓仍越限，則繼續(xù)向上下游相鄰區(qū)域控制器點對點通信，完成上述過程，以此類推。

步驟s106、當沿線無功容量耗盡后，若饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值，則向電站控制器請求調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器抽頭，進行有載調(diào)壓變壓器控制；

具體的，饋線上的區(qū)域控制器采集本區(qū)域節(jié)點電壓信息，并點對點發(fā)送給變電站的電站控制器。當沿線光伏逆變器的無功容量均耗盡卻仍存在饋線電壓超過上限值時，電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行公式(3)和公式(4)計算，公式(3)和公式(4)的表達式具體如下：

式中，ntapmin為分接頭位置最小可調(diào)值，ntapmax為分接頭位置最大可調(diào)值，xratemin為分接頭最小可調(diào)比例，xratemax為分接頭最大可調(diào)比例，ntapnow為有載調(diào)壓變壓器當前分接頭位置，n為區(qū)域數(shù)量，vthmin為電壓下限值，vthmax為電壓上限值，vi為光伏并網(wǎng)點電壓，i為光伏用戶序號。

由此可以得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，根據(jù)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。這樣可以緩解甚至解決饋線電壓超過上限值的問題，從而減少或避免光伏有功出力削減，保證用戶經(jīng)濟收益。

需要說明的是，當沿線無功沒有耗盡時，繼續(xù)判斷饋線電壓是否達到上限值。

步驟s107、當變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過所述上限值時，對所述光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過所述上限值。

需要說明的是，當變壓器分接頭未達到動作極限而饋線電壓超過所述上限值時，繼續(xù)執(zhí)行步驟s106。

綜上可知，采用自下而上的逐級控制策略，當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，首先由就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；在當前區(qū)域的無功耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，采用區(qū)域控制器進行區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；當區(qū)域控制器的無功耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，由電站控制器進行有載調(diào)壓變壓器控制，并在變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過上限值時，對光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過上限值。由此可知，本發(fā)明公開的控制方案同時結合了集中式控制方案和分布式控制方案的優(yōu)勢，充分利用了全網(wǎng)設備和沿線光伏逆變器無功容量，有效緩解甚至解決了饋線電壓超過上限值的問題，保證了用戶的經(jīng)濟利益。

為進一步優(yōu)化上述實施例，上述實施例中的步驟s101，具體包括：

當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，當前就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制，并向區(qū)域控制器發(fā)送剩余無功容量值；

在當前就地控制器的無功容量耗盡后，沿饋線請求位于相同區(qū)域的就地控制器進行無功饋線電壓就地控制。

為進一步優(yōu)化上述實施例，如圖6所示，本發(fā)明一實施例公開的一種利用區(qū)域控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制的方法流程圖，該方法包括步驟：

步驟s201、判斷當前饋線電壓是否達到上限值，如果是，則執(zhí)行步驟s202，否則，執(zhí)行步驟s203；

步驟s202、計算無功補償值，并將無功補償值發(fā)送給上下游區(qū)域控制器；

步驟s203、判斷是否收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值，如果否，則返回執(zhí)行步驟s201，否則，執(zhí)行步驟s204；

步驟s204、計算本區(qū)域無功補償值；

步驟s205、向本區(qū)域的就地控制器發(fā)送所述無功補償值；

步驟s206、判斷本區(qū)域是否滿足補償需求，如果否，則返回執(zhí)行步驟s201，否則，則執(zhí)行步驟s207；

步驟s207、將剩余補償值發(fā)送給上下游區(qū)域控制器。

為進一步優(yōu)化上書實述施例，步驟s106對光伏逆變器進行有載調(diào)壓變壓器控制的過程具體包括：

控制電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行計算，得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令；

根據(jù)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。

具體的，饋線上的區(qū)域控制器采集本區(qū)域節(jié)點電壓信息，并點對點發(fā)送給變電站的電站控制器。當沿線光伏逆變器的無功容量均耗盡卻仍存在饋線電壓超過上限值時，電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行公式(3)和公式(4)計算，公式(3)和公式(4)的表達式具體如下：

式中，ntapmin為分接頭位置最小可調(diào)值，ntapmax為分接頭位置最大可調(diào)值，xratemin為分接頭最小可調(diào)比例，xratemax為分接頭最大可調(diào)比例，ntapnow為有載調(diào)壓變壓器當前分接頭位置，n為區(qū)域數(shù)量，vthmin為電壓下限值，vthmax為電壓上限值，vi為光伏并網(wǎng)點電壓，i為光伏用戶序號。

由此可以得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，根據(jù)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，對光伏逆變器進行有載調(diào)壓變壓器控制。這樣可以緩解甚至解決饋線電壓超過上限值的問題，從而減少或避免光伏有功出力削減，保證用戶經(jīng)濟收益。

為進一步優(yōu)化上述實施例，如圖7所示，本發(fā)明一實施例公開的一種對光伏逆變器進行有功削減的控制流程圖，包括步驟：

步驟s301、當對光伏逆變器進行有功控制時，通過區(qū)域控制器將區(qū)域控制器所屬區(qū)域的電氣參數(shù)信息上發(fā)給電站控制器；

其中，電氣參數(shù)包括：本地電壓、功率等。

步驟s302、控制電站控制器對電氣參數(shù)信息進行潮流計算，得到雅克比矩陣；

需要說明的是，饋線電壓是沿線所有負荷和光伏共同作用的結果，也就是說，每個光伏用戶都對饋線電壓的抬升有貢獻，但貢獻度不同。因為削減光伏出力要影響各用戶的經(jīng)濟收益，所以為了在沿線各用戶之間較公平地分擔有功削減量，擬采用牛頓拉夫遜算法進行沿線潮流分析，求得雅克比矩陣。

步驟s303、通過電站控制器對雅克比矩陣求逆得到電壓靈敏度矩陣；

需要說明的是，對雅克比矩陣求逆得到逆矩陣并不全是電壓靈敏度矩陣，電壓靈敏度矩陣只是逆矩陣中的一部分。其中，電壓靈敏度矩陣中的元素即為靈敏度因子，表示光伏出力對電壓上升的貢獻率，具體見公式(5)所示。公式(5)的表達式具體如下：

式中，δθ為節(jié)點電壓相角修正量向量，δ|v|為節(jié)點電壓幅值修正量向量，δp為節(jié)點不平衡有功功率向量，δq為節(jié)點不平衡無功功率向量，sθp為相角有功靈敏度矩陣，sθq為相角無功靈敏度矩陣，svp為電壓有功靈敏度矩陣，svq為電壓無功靈敏度矩陣，j^-1為雅可比矩陣的逆矩陣。

靈敏度矩陣svp中的每個元素，如sij表示第j個光伏的有功輸出量對第i個母線處電壓上升的貢獻率，用其來表示第i個母線處電壓越限時第j個光伏應該削減的有功比例。

步驟s304、控制所述電站控制器將所述電壓靈敏度矩陣中的矩陣元素作為靈敏度因子分別下發(fā)給對應的區(qū)域控制器；

步驟s305、控制各所述區(qū)域控制器接收對應的靈敏度因子，并將靈敏度因子下發(fā)給對應的就地控制器；

步驟s306、控制各就地控制器根據(jù)接收的靈敏度因子進行有功削減控制。

具體的，有功控制也可以采用下垂控制策略。不同于分布式無功控制的固定下垂系數(shù)，有功控制需要根據(jù)就靈敏度矩陣確定的靈敏度因子比例來確定下垂系數(shù)。

其中，并不是沿線所有光伏用戶均參與有功削減，只有電壓越限點所在區(qū)域內(nèi)光伏用戶才削減有功。對于其他區(qū)域內(nèi)的光伏用戶，由于其削減有功調(diào)節(jié)效果有限，并且還影響該區(qū)域光伏用戶的收益，因此其他區(qū)域的光伏用戶不削減有功。

在對光伏逆變器進行有功控制時，主饋線上每個電壓區(qū)域控制器與變電站中的電站控制器進行點對點通信，首先，就地控制器向電壓區(qū)域控制器發(fā)送本地電壓、功率等電力參數(shù)信息；然后電壓區(qū)域控制器對電力參數(shù)信息進行潮流分析，計算得到雅克比矩陣，對雅克比矩陣求逆得到靈敏度矩陣；區(qū)域控制器將靈敏度矩陣中的各靈敏度因子點對點發(fā)送給對應電壓區(qū)域控制器，電壓區(qū)域控制器把靈敏度因子對應的控制參數(shù)下發(fā)給本區(qū)域的各電壓就地控制器，實現(xiàn)第饋線電壓的調(diào)節(jié)。

在開始削減光伏有功出力時，由于逆變器容量一定，無功補償增加，因此，當光伏有功出力削減到一定程度時，受功率因數(shù)限制，若光伏逆變器并網(wǎng)點已經(jīng)達到功率因數(shù)最小值，而饋線電壓仍超過上限值，則需繼續(xù)削減光伏有功出力，同時減少無功補償。

綜上可知，本發(fā)明以電壓靈敏度分區(qū)和分布式自治控制為基礎，自下而上逐級控制，先就地控制，再區(qū)域協(xié)調(diào)控制，最后整體統(tǒng)籌控制。從而避免了各電氣設備間頻繁大量通信，不僅可以快速控制饋線電壓，而且又可以對饋線電壓長期進行一定優(yōu)化。在控制手段方面，先無功補償控制，再調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，最后有功削減控制。這樣既充分利用了配網(wǎng)中各種設備，又避免了過度投資，還最大程度保證光伏用戶的經(jīng)濟效益。

與上述方法實施例相對應，本發(fā)明還公開了一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制裝置。

參見圖8，本發(fā)明實施例公開的一種分布式光伏配網(wǎng)電壓的控制裝置的結構示意圖，控制裝置包括：

第一控制單元401，用于當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，控制就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；

具體的，就地控制器對光伏逆變器采用電壓無功下垂控制策略進行無功饋線電壓就地控制。也即通過監(jiān)測電力用戶公共連接點或并網(wǎng)點的電壓，并根據(jù)電壓相對變動量按一定比例要求控制光伏逆變器輸出的無功功率，以調(diào)節(jié)改善并網(wǎng)點電壓。

第一判斷單元402，用于當利用所述就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制后，饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值時，判斷當前區(qū)域的無功是否耗盡；

第一請求單元403，用于在第一判斷單元402判斷為是的情況下，向所述就地控制器所在區(qū)域的區(qū)域控制器請求區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

若當前區(qū)域無功容量耗盡而后饋線電壓仍超過上限值，則需轉由饋線層對光伏逆變器進行無功控制。

第二控制單元404，用于利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；

具體的，區(qū)域控制器根據(jù)饋線電壓超過上限值的程度，向上下相鄰電壓區(qū)域控制器發(fā)送無功補償需求量。在相鄰區(qū)域中，就地控制器與對應的區(qū)域控制器點對點通信，就地控制器向對應區(qū)域控制器發(fā)送自身剩余無功容量，區(qū)域控制器根據(jù)相鄰區(qū)域需求補償量和本區(qū)域剩余容量決定本區(qū)域補償量。若無法滿足需求，若饋線電壓仍越限，則繼續(xù)向上下游相鄰區(qū)域控制器點對點通信，完成上述過程，以此類推。

第二請求單元405，用于當利用所述區(qū)域控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制后，若饋線電壓繼續(xù)上升到所述上限值，則向電站控制器請求調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器抽頭，進行有載調(diào)壓變壓器控制；

具體的，饋線上的區(qū)域控制器采集本區(qū)域節(jié)點電壓信息，并點對點發(fā)送給變電站的電站控制器。當沿線光伏逆變器的無功容量均耗盡卻仍存在饋線電壓超過上限值時，電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行公式(3)和公式(4)計算，公式(3)和公式(4)的表達式具體如下：

式中，ntapmin為分接頭位置最小可調(diào)值，ntapmax為分接頭位置最大可調(diào)值，xratemin為分接頭最小可調(diào)比例，xratemax為分接頭最大可調(diào)比例，ntapnow為有載調(diào)壓變壓器當前分接頭位置，n為區(qū)域數(shù)量，vthmin為電壓下限值，vthmax為電壓上限值，vi為光伏并網(wǎng)點電壓，i為光伏用戶序號。

由此可以得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，根據(jù)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。這樣可以緩解甚至解決饋線電壓超過上限值的問題，從而減少或避免光伏有功出力削減，保證用戶經(jīng)濟收益。

第三控制單元406，用于當變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過所述上限值時，對所述光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過所述上限值。

綜上可知，采用自下而上的逐級控制策略，當饋線電壓上升達到警戒值未超過上限值時，首先由就地控制器對光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制；在當前區(qū)域的無功耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，采用區(qū)域控制器進行區(qū)域無功饋線電壓協(xié)調(diào)控制；當沿線無功容量均耗盡，而饋線電壓仍達到上限值時，由電站控制器進行有載調(diào)壓變壓器控制，并在變壓器分接頭達到動作極限而饋線電壓超過上限值時，對光伏逆變器進行有功削減控制，直至饋線電壓不超過上限值。由此可知，本發(fā)明公開的控制方案同時結合了集中式控制方案和分布式控制方案的優(yōu)勢，充分利用了全網(wǎng)設備和沿線光伏逆變器無功容量，有效緩解甚至解決了饋線電壓超過上限值的問題，保證了用戶的經(jīng)濟利益。

為進一步優(yōu)化上述實施例，第一控制單元401具體包括：

第一控制子單元，用于當饋線電壓上升達到所述警戒值未超過所述上限值時，控制當前就地控制器對所述光伏逆變器進行無功饋線電壓就地控制，并向所述區(qū)域控制器發(fā)送剩余無功容量值；

第一請求子單元，用于在所述當前就地控制器的無功容量耗盡后，控制所述當前就地控制器沿饋線請求位于相同區(qū)域的就地控制器進行無功饋線電壓就地控制。

為進一步優(yōu)化上述實施例，如圖9所示，本發(fā)明實施例公開的一種第二控制單元的結構示意圖，第二控制單元包括：

第二判斷子單元501，用于判斷當前饋線電壓是否達到所述上限值；

第一計算子單元502，可用于在所述第二判斷子單元501判斷為是的情況下，計算無功補償值，并將所述無功補償值發(fā)送給上下游區(qū)域控制器；

第三判斷子單元503，用于在所述第二判斷子單元501判斷為否的情況下，判斷是否收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值；

第二計算子單元504，用于若收到所述上下游區(qū)域控制器發(fā)送的補償值，則計算本區(qū)域無功補償值；

第一發(fā)送子單元505，用于向本區(qū)域的就地控制器發(fā)送所述無功補償值；

第四判斷子單元506，用于判斷本區(qū)域是否滿足補償需求；

第二發(fā)送子單元507，用于在所述第四判斷子單元506判斷為是的情況下，將剩余補償值發(fā)送給所述上下游區(qū)域控制器。

為進一步優(yōu)化上書實述施例，第二請求單元405具體包括：

第二控制子單元，用于控制所述電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行計算，得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令；

第三控制子單元，用于根據(jù)所述有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。

具體的，饋線上的區(qū)域控制器采集本區(qū)域節(jié)點電壓信息，并點對點發(fā)送給變電站的電站控制器。當沿線光伏逆變器的無功容量均耗盡卻仍存在饋線電壓超過上限值時，電站控制器根據(jù)電壓控制閾值對所有節(jié)點電壓進行公式(3)和公式(4)計算，公式(3)和公式(4)的表達式具體如下：

式中，ntapmin為分接頭位置最小可調(diào)值，ntapmax為分接頭位置最大可調(diào)值，xratemin為分接頭最小可調(diào)比例，xratemax為分接頭最大可調(diào)比例，ntapnow為有載調(diào)壓變壓器當前分接頭位置，n為區(qū)域數(shù)量，vthmin為電壓下限值，vthmax為電壓上限值，vi為光伏并網(wǎng)點電壓，i為光伏用戶序號。

由此可以得到有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，根據(jù)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置調(diào)節(jié)指令，進行有載調(diào)壓變壓器控制。這樣可以緩解甚至解決饋線電壓超過上限值的問題，從而減少或避免光伏有功出力削減，保證用戶經(jīng)濟收益。

為進一步優(yōu)化上述實施例，如圖10所示，本發(fā)明實施例公開的一種第三控制單元的結構示意圖，第三控制單元包括：

第三發(fā)送子單元601，用于當對所述光伏逆變器進行有功控制時，通過所述區(qū)域控制器將所述區(qū)域控制器所屬區(qū)域的電氣參數(shù)信息上發(fā)給所述電站控制器；

其中，電氣參數(shù)包括：本地電壓、功率等。

第四控制子單元602，用于控制所述電站控制器對所述電氣參數(shù)信息進行潮流計算，得到雅克比矩陣；

需要說明的是，饋線電壓是沿線所有負荷和光伏共同作用的結果，也就是說，每個光伏用戶都對饋線電壓的抬升有貢獻，但貢獻度不同。因為削減光伏出力要影響各用戶的經(jīng)濟收益，所以為了在沿線各用戶之間較公平地分擔有功削減量，擬采用牛頓拉夫遜算法進行沿線潮流分析，求得雅克比矩陣。

矩陣求逆子單元603，用于通過所述電站控制器對所述雅克比矩陣求逆得到電壓靈敏度矩陣；

需要說明的是，對雅克比矩陣求逆得到逆矩陣并不全是電壓靈敏度矩陣，電壓靈敏度矩陣只是逆矩陣中的一部分。其中，電壓靈敏度矩陣中的元素即為靈敏度因子，表示光伏出力對電壓上升的貢獻率，具體見公式(5)所示。公式(5)的表達式具體如下：

式中，δθ為節(jié)點電壓相角修正量向量，δ|v|為節(jié)點電壓幅值修正量向量，δp為節(jié)點不平衡有功功率向量，δq為節(jié)點不平衡無功功率向量，sθp為相角有功靈敏度矩陣，sθq為相角無功靈敏度矩陣，svp為電壓有功靈敏度矩陣，svq為電壓無功靈敏度矩陣，j^-1為雅可比矩陣的逆矩陣。

靈敏度矩陣svp中的每個元素，如sij表示第j個光伏的有功輸出量對第i個母線處電壓上升的貢獻率，用其來表示第i個母線處電壓越限時第j個光伏應該削減的有功比例。

第一下發(fā)子單元604，用于控制所述電站控制器將所述電壓靈敏度矩陣中的矩陣元素作為靈敏度因子分別下發(fā)給對應的區(qū)域控制器；

第二下發(fā)子單元605，用于控制各所述區(qū)域控制器接收對應的靈敏度因子，并將靈敏度因子下發(fā)給對應的就地控制器；

第五控制子單元606，用于控制各就地控制器根據(jù)接收的靈敏度因子進行有功削減控制。

具體的，有功控制也可以采用下垂控制策略。不同于分布式無功控制的固定下垂系數(shù)，有功控制需要根據(jù)就靈敏度矩陣確定的靈敏度因子比例來確定下垂系數(shù)。

其中，并不是沿線所有光伏用戶均參與有功削減，只有電壓越限點所在區(qū)域內(nèi)光伏用戶才削減有功。對于其他區(qū)域內(nèi)的光伏用戶，由于其削減有功調(diào)節(jié)效果有限，并且還影響該區(qū)域光伏用戶的收益，因此其他區(qū)域的光伏用戶不削減有功。

在對光伏逆變器進行有功控制時，主饋線上每個電壓區(qū)域控制器與變電站中的電站控制器進行點對點通信，首先，就地控制器向電壓區(qū)域控制器發(fā)送本地電壓、功率等電力參數(shù)信息；然后電壓區(qū)域控制器對電力參數(shù)信息進行潮流分析，計算得到雅克比矩陣，對雅克比矩陣求逆得到靈敏度矩陣；區(qū)域控制器將靈敏度矩陣中的各靈敏度因子點對點發(fā)送給對應電壓區(qū)域控制器，電壓區(qū)域控制器把靈敏度因子對應的控制參數(shù)下發(fā)給本區(qū)域的各電壓就地控制器，實現(xiàn)饋線電壓的調(diào)節(jié)。

在開始削減光伏有功出力時，由于逆變器容量一定，無功補償增加，因此，當光伏有功出力削減到一定程度時，受功率因數(shù)限制，若光伏逆變器并網(wǎng)點已經(jīng)達到功率因數(shù)最小值，而饋線電壓仍超過上限值，則需繼續(xù)削減光伏有功出力，同時減少無功補償。

綜上可知，本發(fā)明以電壓靈敏度分區(qū)和分布式自治控制為基礎，自下而上逐級控制，先就地控制，再區(qū)域協(xié)調(diào)控制，最后整體統(tǒng)籌控制。從而避免了各電氣設備間頻繁大量通信，不僅可以快速控制饋線電壓，而且又可以對饋線電壓長期進行一定優(yōu)化。在控制手段方面，先無功補償控制，再調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，最后有功削減控制。這樣既充分利用了配網(wǎng)中各種設備，又避免了過度投資，還最大程度保證光伏用戶的經(jīng)濟效益。

需要說明的是，裝置實施例中，各組成部分的具體工作原理，請參見方法實施例對應部分，此次不再贅述。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。