[發(fā)明專利]基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710002146.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN106786585A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐斌;朱明星;金煒;盛萬興;謝輝;王劉芳;李洋;高敏;潘巖;丁津津;羅亞橋;胡翀;計(jì)長安;石磊;洪偉;鄭國強(qiáng);林哲敏;高博;謝毓廣;張旭昶;劉星;夏勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院;安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;H02J3/18;H02J3/26;H02J3/24
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能質(zhì)量控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及控制方法，是針對(duì)光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合治理的一種優(yōu)化裝置及控制方法，能夠有效解決農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量問題，顯著提升低壓臺(tái)區(qū)的電能質(zhì)量運(yùn)行水平，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也能夠降低低壓臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量建設(shè)改造的成本。

背景技術(shù)

近年來，隨著國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)改造的持續(xù)投入，配電網(wǎng)的供電可靠性和低電壓問題得到了一定程度的改善。但農(nóng)村地區(qū)地廣人稀、負(fù)荷分散，考慮到配網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，臺(tái)區(qū)布點(diǎn)少、配電距離長、線徑設(shè)計(jì)偏小的情況較為普遍，特別是隨著國家光伏扶貧項(xiàng)目在農(nóng)村地區(qū)的廣泛推進(jìn)，進(jìn)一步惡化了農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量問題。光伏扶貧項(xiàng)目接入農(nóng)網(wǎng)后的電能質(zhì)量問題主要有以下幾個(gè)方面：

1)電壓偏差問題。由于農(nóng)村地區(qū)地廣人稀，用電負(fù)荷分散，考慮到配網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，臺(tái)區(qū)布點(diǎn)少、配電距離長、線徑設(shè)計(jì)偏小的情況較為普遍，造成配電線路壓降偏大，供電末端電壓偏低現(xiàn)象較為嚴(yán)重。此外，光伏扶貧項(xiàng)目接入農(nóng)網(wǎng)后，會(huì)改變配電網(wǎng)的功率潮流，造成一些負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓被抬高，造成電壓偏高問題。電壓抬高多少與接入分布式光伏的位置和容量有關(guān)。電壓偏低或偏高，都不利于低壓臺(tái)區(qū)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2)無功不足問題。農(nóng)村電網(wǎng)中存在的異步電動(dòng)機(jī)和配電變壓器等阻感性負(fù)載，占用無功比例較大，當(dāng)阻感性負(fù)載運(yùn)行所需的無功功率不能就地平衡時(shí)，就會(huì)從上級(jí)電網(wǎng)中汲取，造成配電線路的供電功率因數(shù)偏低、無功損耗增加，加劇了供電末端的低電壓問題。

3)三相不平衡問題。隨著農(nóng)村地區(qū)生活水平的提高，農(nóng)村電網(wǎng)接入的大功率家用電器數(shù)量不斷增加，這些家用電器的無序接入導(dǎo)致了農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷用電的不平衡問題。且隨著單相光伏扶貧在低壓配電網(wǎng)的無序接入，進(jìn)一步加劇了農(nóng)網(wǎng)三相功率潮流的不平衡問題。而低壓農(nóng)網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)三相不平衡問題考慮較少，中性線線徑選擇往往偏小，導(dǎo)致零序電流回路阻抗較大，三相用電的不平衡很容易造成三相供電電壓的不平衡。三相不平衡會(huì)增加低壓電網(wǎng)損耗，惡化供電末端的低電壓問題。

4)諧波問題。農(nóng)網(wǎng)中的諧波源主要是具有非線性特性的用電設(shè)備，一是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器等，由于其非線性勵(lì)磁特性，會(huì)產(chǎn)生諧波電流；二是節(jié)能燈具和家用電器等設(shè)備，數(shù)量多且分散，同樣會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波污染。電力諧波不僅造成電壓波形畸變、電力損耗增大，而且會(huì)影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行甚至破壞電力設(shè)備。隨著光伏扶貧項(xiàng)目在農(nóng)網(wǎng)中的應(yīng)用，光伏逆變器產(chǎn)生的高次諧波電流還可能會(huì)造成家用電器的電磁兼容問題。

可見，農(nóng)網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題往往是多因素并存，且相互影響，在電能質(zhì)量治理時(shí)需要多措并舉，而目前市場上的常規(guī)電能質(zhì)量治理裝置功能往往較為單一，在實(shí)際應(yīng)用中治理效果不盡理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有開展光伏扶貧項(xiàng)目農(nóng)網(wǎng)中，電能質(zhì)量問題往往是多因素并存，且相互影響，在電能質(zhì)量治理時(shí)需要多措并舉，而目前市場上的常規(guī)電能質(zhì)量治理裝置功能往往較為單一，在實(shí)際應(yīng)用中治理效果不盡理想的問題，提供一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及方法。

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的第一方面，一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置，應(yīng)用于低壓臺(tái)區(qū)連接有扶貧光伏裝置的農(nóng)網(wǎng)，其特征在于，包括：

電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器，其連接在所述農(nóng)網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)總進(jìn)線位置的ABC三相，檢測(cè)ABC三相的電能質(zhì)量，并發(fā)送所述電能質(zhì)量信息；

單相電能質(zhì)量治理裝置，包括IGBT開關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路和控制電路，所述逆變電路的直流側(cè)連接一儲(chǔ)能裝置，所述逆變電路的交流側(cè)連接ABC三相中的一相線和零線，控制電路與逆變電路的交流側(cè)連接的ABC三相中一相線以及零線連接，檢測(cè)接入點(diǎn)的電能質(zhì)量信息，同時(shí)接收所述電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器發(fā)送的電能質(zhì)量信息，控制所述IGBT開關(guān)器件進(jìn)行電流輸出。

本發(fā)明中，所述單相電能質(zhì)量治理裝置至少為3個(gè)，分別與ABC三相中的每一相線和零線對(duì)應(yīng)連接。

本發(fā)明中，所述單相電能質(zhì)量治理裝置，設(shè)置在所述農(nóng)網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)供電線路距離總進(jìn)線1/2至2/3處。

本發(fā)明中，所述電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測(cè)并發(fā)送的電能質(zhì)量信息，包括無功功率信息和三相不平衡信息。

本發(fā)明的第二方面，一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

1)確定單相電能質(zhì)量治理裝置需要具備的控制功能模塊；