一种电网末端电压控制系统及方法
本发明涉及电力系统稳定性控制，尤其涉及一种电网末端电压控制系统及方法。
背景技术：
1、由于电网的供电半径长、辐射面积大，导致配网末端供电能力不足、供电质量不高问题普遍存在，在县域、农村弱电网尤为显著。随着电动汽车在农村普及程度日益增高，该类冲击性负荷的加入进一步加剧弱电网供电质量问题，亟需采用创新技术手段。
技术实现思路
1、本发明提供了一种电网末端电压控制系统及方法，以解决在县域、农村的电力系统中电网供电质量差的问题。
2、根据本发明的一方面，提供了一种电网末端电压控制系统，包括：
3、无源电力弹簧以及电力弹簧控制模块；
4、所述无源电力弹簧并联在电网中关键负载的两端；
5、所述电力弹簧控制模块用于根据采集的所述负载两端的电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值的比较结果，控制所述无源电力弹簧释放无功功率，或者吸收无功功率；
6、所述电力弹簧控制模块还用于当所述无源电力弹簧释放无功功率时，计算所述无源电力弹簧释放的无功功率与所述关键负载两端的电压，随时间变化的梯度值；基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率。
7、可选的，所述无源电力弹簧包括lcl滤波器，所述电力弹簧控制器包括有源阻尼反馈调节器；
8、所述有源阻尼反馈调节器用于当所述lcl滤波器发生谐振时，抑制所述电网系统的谐振。
9、可选的，所述有源阻尼反馈调节器的传递函数为：
10、
11、式中，kad为负高通滤波器的增益，为低频截止频率，为高频的截止频率；
12、所述lcl滤波器的传递函数为：
13、
14、式中，li1为lcl滤波器中的第一电感，li2为lcl滤波器中的第二电感， ci为lcl滤波器中的电容；
15、当所述lcl滤波器发生谐振时，通过一阶高通滤波器提取谐振频率附近的高次谐波分量作负反馈控制，即加入反馈环节g（s）使谐振处开环传递函数实部为负数，使谐振峰值被消除。
16、可选的，还包括电压传感器，用于监测所述关键负载两端的电压，并将电压数据实时反馈给所述电力弹簧控制模块。
17、根据本发明的另一方面，提供了一种电网末端电压控制方法，包括：
18、获取关键负载两端的第一电压；
19、将所述第一电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值进行比较；
20、基于比较结果控制无源电力弹簧释放无功功率，或者吸收无功功率；所述无源电力弹簧并联于所述关键负载两端；
21、当所述无源电力弹簧释放无功功率时，计算所述无源电力弹簧释放无功功率与所述关键负载两端的电压，随时间变化的梯度值；
22、基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率。
23、可选的，所述将所述第一电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值进行比较，基于比较结果控制无源电力弹簧释放无功功率，或者吸收无功功率，包括:
24、将所述第一电压与所述低压治理阈值进行比较，若所述第一电压小于所述低压治理阈值，则控制所述无源电力弹簧释放无功功率；
25、将所述第一电压与所述高压治理阈值进行比较，若所述第一电压大于所述高压治理阈值，则控制所述无源电力弹簧吸收无功功率；
26、若所述第一电压大于等于低压治理阈值，且小于等于高压治理阈值，则不控制无源电力弹簧释放或者吸收无功功率。
27、可选的，所述计算所述无源电力弹簧释放无功功率与所述关键负载两端的电压，随时间变化的梯度值：
28、
29、式中，表示梯度；表示关键负载电压模值；表示无源电力弹簧输出的无功电流；t表示当前采样点的时间，t+1表示下一采样点的时间。
30、可选的，所述基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率，包括：
31、当所述梯度值大于所述预设梯度阈值时，继续控制所述无源电力弹簧释放无功功率；
32、当所述梯度值小于等于所述预设梯度阈值时，停止控制所述无源电力弹簧增大无功功率的释放，并发送控制指令至所述充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率。
33、可选的，在所述基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率，之后还包括：
34、电动汽车处于释放有功功率的状态下，当监测到所述第一电压大于所述低压治理阈值时，发送控制指令至所述充电桩控制模块，使电动汽车输出的有功功率不再增大。
35、本发明实施例的技术方案，通过在电网中关键负载的两端并联无源电力弹簧，并且电力弹簧控制模块可以根据采集的负载两端的电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值的比较结果，控制无源电力弹簧释放无功功率，或者吸收无功功率，从而保证电网关键负载的电压稳定性；另外，电力弹簧控制模块还用于当述无源电力弹簧释放无功功率时，计算无源电力弹簧释放无功功率与关键负载两端的电压，随时间变化的梯度值；基于梯度值来确定电力弹簧释放的无功功率是否能有效提高负载电压，若不能有效提高负载电压，则发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率。本发明不需要额外安装电流传感器，仅需在充电站附近增加电力弹簧，以对电力弹簧和/或电动汽车进行功率控制，从而能够更好适应农村弱电网环境，提高各类负载电压稳定性。
36、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
技术特征：
1.一种电网末端电压控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电网末端电压控制系统，其特征在于，所述无源电力弹簧包括lcl滤波器，所述电力弹簧控制器包括有源阻尼反馈调节器；
3.根据权利要求2所述的电网末端电压控制系统，其特征在于，所述有源阻尼反馈调节器包括一阶高通滤波器，以及与所述一阶高通滤波器串联的低通滤波器；
4.根据权利要求3所述的电网末端电压控制系统，其特征在于，所述有源阻尼反馈调节器的传递函数为：
5.根据权利要求1所述的电网末端电压控制系统，其特征在于，还包括电压传感器，用于监测所述关键负载两端的电压，并将电压数据实时反馈给所述电力弹簧控制模块。
6.一种电网末端电压控制方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的电网末端电压控制方法，其特征在于，所述将所述第一电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值进行比较，基于比较结果控制无源电力弹簧释放无功功率，或者吸收无功功率，包括:
8.根据权利要求6所述的电网末端电压控制方法，其特征在于，所述计算所述无源电力弹簧释放无功功率与所述关键负载两端的电压，随时间变化的梯度值：
9.根据权利要求6所述的电网末端电压控制方法，其特征在于，所述基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率，包括：
10.据权利要求9所述的电网末端电压控制方法，其特征在于，在所述基于所述梯度值与预设梯度阈值的比较结果，发送控制指令至充电桩控制模块，以控制电动汽车释放有功功率，之后还包括：
技术总结
本发明提供了一种电网末端电压控制系统及方法，系统包括：无源电力弹簧以及电力弹簧控制模块；无源电力弹簧并联在电网中关键负载的两端；电力弹簧控制模块用于根据采集的负载两端的电压分别与低压治理阈值以及高压治理阈值的比较结果，控制无源电力弹簧释放或者吸收无功功率；电力弹簧控制模块还用于当无源电力弹簧释放无功功率时，计算无源电力弹簧释放无功功率与关键负载两端电压随时间变化的梯度值；基于梯度值与预设梯度阈值的比较结果，控制电动汽车释放有功功率。本发明不需要额外安装电流传感器，仅需在充电站附近增加电力弹簧，以对电力弹簧和/或电动汽车进行功率控制，从而能够更好适应农村弱电网环境，提高各类负载电压稳定性。
技术研发人员：喻培轩,孙建军
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5