(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211121527.0 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 国电南瑞科技股份有限公司 地址 211106 江苏省南京市江宁区诚信大 道19号 申请人 国电南瑞南京控制系统有限公司 (72)发明人 蒋国栋　韩韬　杜红卫　丁孝华　 吴雪琼　冯荣强　黄宸希　夏栋　 李沛　鞠文韬　王元元　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. H02J 3/16(2006.01) H02J 3/32(2006.01)H02J 3/14(2006.01) H02J 3/50(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控 制方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种用于区域电网电压优化 的虚拟电厂控制方法及系统， 所述系统包括配电 自动化系统的电压控制功能、 虚拟电厂控制系 统、 分布式资源控制器。 本发明利用虚拟电厂的 聚合与控制能力， 实现了配电自动化系统对分布 式资源有效的电压监控能力， 实现了配电自动化 系统与虚拟电厂控制 系统的信息交互； 实施配电 网的电压优化控制， 提高了电压合格率， 降低了 线损； 开发了以往闲置的无功功率可调节资源， 从而减少了电网对无功和电压控制方面的投资。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115411742 A 2022.11.29 CN 115411742 A 1.一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 配电自动化系统根据配电线路母线电压值和收集的本线路各节点的运行状态参 数， 与配电网内虚拟电厂控制系统进 行数据交互， 输入的数据包括电网网络数据、 各节点 实 时电压数据、 各节点的有功功率、 无功功率、 虚拟电厂无功功率裕量， 启动配电自动化系统 下属的AVC系统的电压控制功能； S2： 配网AVC系统根据收集的数据进行判断， 本配电线路是否有线损过高或者电压越限 的情况， 若 有， 则进行 下一个流 程， 若无， 则结束配网A VC功能； S3： 如有线损过高或者电压越限的情况， 则AVC系 统进行最优函数计算， 代入最优目标 函数进行计算， 该目标函数以本配电线路的线损最小和电压偏差最小的加权和为最优目 标， 进行求 解计算， 得 出各节点的电压设定值； S4： 配网AVC系统将虚拟节点的电压设定值下发给虚拟电厂控制系统， 虚拟电厂控制系 统计算得出虚拟电厂需要发出 的总无功功率， 进行判断， 是否满足虚拟电厂总的实时无功 功率裕量限制， 如满足， 则进入下一 流程， 如不满足， 则返回上一 流程再计算； S5： 若满足虚拟电厂总的实时无功功率裕量限制， 虚拟电厂控制系统进行任务分配计 算， 得到内部各成员承担的无功 功率； S6： 虚拟电厂控制系统将计算结果下发给各成员， 各成员自己计算进行判断， 是否满足 自身的实时无功功率裕量限制， 如满足， 则进入下一流程， 如不满足， 则 返回上一流程再计 算； S7： 若满足各成员的实时无功 功率裕量限制， 虚拟电厂各成员执 行无功出力计划； S8： 虚拟电厂各成员执行无功出力计划后， 进行执行过程记录和无功功率的计量， 结束 本次AVC系统的动作。 2.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 步骤S1所述的配电线路的电压为10KV或20KV。 3.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 步骤S3所述的各节点包括虚拟电厂的虚拟节点。 4.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 所述步骤S3具体为： 配电自动化系统中的AVC系统的电压控制功能的最优目标函数， 以线路网损和电压偏 差的加权和为 最小为最优目标值； 最优目标如式1： F＝α·minL+minU  (1) 式中， minL为配电网的网络损耗最小化目标， minU为配电网各节点的电压偏差最小化 目标， α 为加权系数； 其中配电网的网络损耗 最小化目标如式2： 式中， i∈j表示节点i与 节点j相连； Gij为连接节点i与 节点j线路的导纳值； Ui,t为t时段 节点i的电压； θij,t为t时段节点 i与节点j的相角差； 其中配电网各节点的电压偏差最小化目标如式3：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115411742 A 2式中， Ui,t为t时段节点 i的电压， Ui,rate为节点i的额定电压； 约束条件为： 针对分布式光伏等分布式电源接入区域电网可能引起的 电压越限， 需要 考虑网络安全约束， 以保证电网的安全稳定并优先保证电能的持续可靠供应； 网络安全约 束如式4： 式中， 和 分别为节点i允许的电压下限和上限； Sl,t为线路l的传输容量； 和 分别为线路l允许的传输容 量下限和上限。 5.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 所述步骤S1、 S4 ‑S7中所述的无功 功率裕量的计算方法为： 虚拟电厂中包含的各分布式资源的变流器本身的视在功率S1， 其最大值Smax是固定的， 变流器的有功功率P1不能在本功能中被调节， 若变流器无功功率Q1可被调节， 其要收到视在 功率的限制； 变流器要根据变流器的实时有功功率， 来算出其能发出 的实时的无功功率裕 量， 如式5： 得到 因此， 此分布式资源的无功 功率可调节裕量 为： 式中， Smax为变流器的最大视在功率， P1为变流器的有功 功率， Q1为变流器的无功 功率。 6.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 步骤S4中所述的虚拟电厂控制系统计算得出虚拟电厂需要发出的总无功功率的方法 是： 各分布式资源的变流器出口电压与其并网节点的电压差， 取 决于有功功率P、 无功功率 Q和接入等效阻抗， 遵循式7： 式中， ΔU 为电压偏差量， P为有功功率， Q为无功功率， Un为节点额定电压， R和X分别为接 入等效阻抗中的电阻和电抗； 由式7可知， 当得到了电压偏差量、 有功功率、 节点额定电压、 等效阻抗后， 即可求出 所需注入配电网的无功 功率Q。 7.根据权利要求1所述的一种用于区域电网电压优化的虚拟电厂控制方法， 其特征在 于， 所述步骤S5具体为： 虚拟电厂内的各分布式资源的无功功率分配可通过下垂控制和节点电压实现， 设虚拟 电厂内有n个分布式资源成员， 则如式8： Vi＝V0i‑niQi,i＝1,2,3, …,n  (8) 其中Vi为分布式资源 i的端电压， V0i为分布式资源 i零输出时的端电压， Qi为分布式资源 i的无功出力， ni为分布式资源i的无功下垂系数； 由于虚拟电厂内的分布式资源都连接在同一配电线路上， 且出口端电压保持稳定， 设权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115411742 A 3