畢業(yè)論文-分布式電源對縣級配電網(wǎng)電壓水平影響的研究2

畢業(yè)論文題目分布式電源對縣級配電網(wǎng)電壓水平影響的研究專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)院：電氣工程學(xué)院年級：?學(xué)習(xí)形式：學(xué)號：論文作者：指導(dǎo)教師職稱：完成時間：③分布式電源出力大于系統(tǒng)負(fù)荷總量,但并非所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷量都小于分布式電源出力,這種情況下分布式電源對系統(tǒng)損耗的影響要分情況討論,若Ps<PDG<2Ps。(PDG為分布式電源的總出力,Ps為系統(tǒng)負(fù)荷總量),則分布式電源的并網(wǎng)對線路網(wǎng)損的影響與情況b相同,若PDG>2Ps,則會使線路網(wǎng)損增加[5、6]。由此可見,分布式發(fā)電可能增大也可能減小系統(tǒng)損耗,這不僅和負(fù)荷有關(guān),同時還與分布式電源的容量和具體位置以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。(4)對系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響一般認(rèn)為配電網(wǎng)中只有一個電源,當(dāng)線路發(fā)生故障時,故障點(diǎn)的故障電流只由電源提供。當(dāng)分布式電源并網(wǎng)后,改變了配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使其變?yōu)槎嘣淳W(wǎng)絡(luò),發(fā)生故障時,分布式電源也向故障點(diǎn)提供故障電流,使得故障電路大小和方向都發(fā)生改變,會導(dǎo)致原有的保護(hù)裝置發(fā)生誤動或拒動等,因此要改變線路保護(hù)裝置的配置。(5)對系統(tǒng)可靠性的影響分布式電源對系統(tǒng)的可靠性影響要視情況而定。當(dāng)分布式電源作為備用電源,則對提高系統(tǒng)可靠性有利;當(dāng)其和配網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時,對系統(tǒng)可靠性的影響取決于控制方式及其不同分布式電源的相互協(xié)調(diào)程度。本文將在第3章著重研究分布式電源接入后其對系統(tǒng)電壓分布的影響,在第4章將重點(diǎn)研究分布式發(fā)電帶來的電壓跌落問題。2.2配網(wǎng)潮流計(jì)算2.2.1基于前推回代算法的配電網(wǎng)潮流計(jì)算本文所采用的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法是基于文獻(xiàn)[8、9、26]所提方法的。對于輻射型網(wǎng)絡(luò),前推回代法的基本原理是:(1)假定節(jié)點(diǎn)電壓不變,即令根節(jié)點(diǎn)為己知電壓幅值和相角的松弛節(jié)點(diǎn),初始化所有節(jié)點(diǎn)的電壓,等于根節(jié)點(diǎn)的電壓;已知網(wǎng)絡(luò)末端功率,由網(wǎng)絡(luò)末端向首端的方向計(jì)算各支路功率損耗和功率,依此推算網(wǎng)絡(luò)中的線路功率分布,最終得到根節(jié)點(diǎn)注入功率;(2)假定支路功率不變,利用已知的根節(jié)點(diǎn)(電源節(jié)點(diǎn))電壓,由網(wǎng)絡(luò)首端向末端計(jì)算各支路電壓損耗和節(jié)點(diǎn)電壓。如此不斷重復(fù)前推和回代兩個步驟,直至滿足收斂要求。前推回代法在每次前推迭代中由網(wǎng)絡(luò)的電壓求得潮流分布,回代迭代中由功率分布推算電壓的分布。2.2.2網(wǎng)絡(luò)層次構(gòu)造配電網(wǎng)絡(luò)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可看作是以電源點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的樹狀結(jié)構(gòu)。本文以一個12節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例說明。圖2-1為一個12節(jié)點(diǎn)的樹狀網(wǎng)絡(luò),其節(jié)點(diǎn)和支路編號為隨機(jī)編號,與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無關(guān)。圖2-112節(jié)點(diǎn)樹狀網(wǎng)絡(luò)(1)形成支路層次矩陣L矩陣L行表示支路層次,矩陣L的非零元素分別表示各層的支路號和節(jié)點(diǎn)號。圖2-l所示網(wǎng)絡(luò)中,支路共分為3層,即Ll~L3,支路5、6、9為第一層,支路1、2、3、7、8、10為第二層,支路4、11為第三層,因此其網(wǎng)絡(luò)層次矩陣L為:(2)形成節(jié)點(diǎn)層次矩陣N如上描述,圖2-1的節(jié)點(diǎn)層次矩陣N為:(3)形成支路層次關(guān)聯(lián)矩陣M支路首節(jié)點(diǎn)矩陣F和支路末節(jié)點(diǎn)矩陣T是為了描述網(wǎng)絡(luò)中支路與節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系而建立的。矩陣F和T的列表示支路1-11,矩陣中各元素分別表示各支路對應(yīng)的首、末節(jié)點(diǎn)號。所以矩陣F和矩陣T都是一維矩陣,元素個數(shù)等于支路數(shù),第i個元素就是支路i的送端(受端)節(jié)點(diǎn)編號。圖2-1所示網(wǎng)絡(luò)中支路送端節(jié)點(diǎn)矩陣F和受端節(jié)點(diǎn)矩陣T分別為:在樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,只有第1層支路沒有上層支路,其余的每條支路都只有1條與其直接相連的上層支路,該支路的頭節(jié)點(diǎn)就是與其直接相連的上層支路的尾節(jié)點(diǎn),根據(jù)矩陣F和矩陣T便可以很容易找到任意一條支路的上層支路,形成支路關(guān)聯(lián)矩陣M。若網(wǎng)絡(luò)支路數(shù)為b,則M為一個(bxb)的矩陣。當(dāng)支路i與支路j直接相連,且支路i是支路j的下層支路,支路j是支路i的上層支路時,M第i行j列元素為1,否則為O。例如在矩陣F中找到首節(jié)點(diǎn)為7的支路1,在矩陣E中找末節(jié)點(diǎn)為7的支路5,就可以得到支路1的上層支路是支路5,則矩陣M的第1行第5列元素就是1,其余為O。圖2-1的支路層次矩陣M可以表示為:支路層次矩陣L和支路關(guān)聯(lián)矩陣M顯示了每條支路所處的層次和與這條支路直接相連的上下層支路。支路的電壓和功率可以利用這些信息,運(yùn)用前推回代法計(jì)算出來。2.2.3分層前推回代法前推時,每條支路的功率都由該支路的下一層支路功率決定;回代時,節(jié)點(diǎn)電壓都由上一層節(jié)點(diǎn)電壓決定。(1)功率前推圖2-1的支路i.潮流關(guān)系的計(jì)算公式為:(2)電壓回代第1層回代到第L層,逐層更新支路受端節(jié)點(diǎn)的電壓,初始化根節(jié)點(diǎn)電壓,即第一層支路的送端節(jié)點(diǎn)電壓始終為1。計(jì)算公式為:計(jì)算各個負(fù)荷節(jié)點(diǎn)相鄰兩次迭代電壓幅值差最大值,若滿足收斂條件,則停止計(jì)算,輸出結(jié)果。本文取:ε=le-6,k=0。前推回代法潮流計(jì)算流程圖如圖2-2所示:開始—網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析—輸入原始數(shù)據(jù)—計(jì)算各節(jié)點(diǎn)功率—計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。圖2-2前推回代法潮流計(jì)算流程圖2.3潮流計(jì)算下的分布式電源對配電網(wǎng)電壓的影響初探本節(jié)通過潮流計(jì)算來初步分析分布式電源的接入對配電網(wǎng)電壓的影響。潮流程序利用matlabm文件編制。所用算例為IEEE33節(jié)點(diǎn)測試系統(tǒng),系統(tǒng)參數(shù)見文獻(xiàn)[12]。圖2-333母線測試系統(tǒng)要分析DG不同容量給系統(tǒng)電壓帶來的影響,首先我們考慮簡單情況,固定DG的位置和數(shù)量。目前分布式電源多是作為輔助電源支持配電網(wǎng)的,并非配電網(wǎng)供電的主體,加之綜合考慮分布式電源的運(yùn)行成本及對配電網(wǎng)的影響,合理確定分布式電源個數(shù)。本節(jié)選定接入分布式電源的個數(shù)為2。在明確分布式電源接入數(shù)量的情況下,文獻(xiàn)[2]以配電網(wǎng)網(wǎng)損最小為目標(biāo),以電壓不越限、有功功率和無功功率平衡為約束條件,運(yùn)用遺傳算法求出分布式電源合理的接入位置與容量,本文利用文獻(xiàn)[11]得出的結(jié)果,通過改變?nèi)萘炕蛭恢梅治銎鋵ο到y(tǒng)電壓的影響。2.3.1DG容量對電壓的影響將DG放置在節(jié)點(diǎn)12和節(jié)點(diǎn)29,改變2個DG的出力(假定2個DG出力相同),可以隨機(jī)為總負(fù)荷的20%,40%,60%,80%,100%(保證同時接入兩個DG)。功率因數(shù)取0.85,滯后。DG出力改變見表2-1。表2-1DG容量Matlab仿真結(jié)果圖2-4DG容量不同對系統(tǒng)電壓的影響由圖2-4可以看出,隨著DG容量的逐漸增加,節(jié)點(diǎn)電壓也在隨著DG的容量增加而升高。2.3.2DG位置對電壓的影響保持每個分布式電源出力不變只改變它們在網(wǎng)絡(luò)中的位置。根據(jù)文獻(xiàn)[3],選擇較合適的DG容量,約為總?cè)萘康?0%。然后分別改變DG在系統(tǒng)中的接入位置,分析其對系統(tǒng)電壓的影響。為使結(jié)果更清晰,本次試驗(yàn)只選用一個DG接入,接入位置選擇比較有代表性的,即系統(tǒng)的首部、中部和尾部。表2-2列出了DG的不同接入位置。Matlab仿真結(jié)果如圖2-5所示:圖2-5DG位置不同對系統(tǒng)電壓的影響由圖2-5可以看出,總出力相同的分布式發(fā)電,分布在不同的位置,得到的電壓分布有較大的差異。DG越接近系統(tǒng)母線,如節(jié)點(diǎn)2,對線路電壓分布的影響越小;DG接入末端節(jié)點(diǎn)時,會造成該節(jié)點(diǎn)電壓局部升高過高,極有可能超過額定電壓。DG接入饋線中部,如節(jié)點(diǎn)19,局部極大電壓在線路中部出現(xiàn)。2.3.3DG功率因數(shù)對電壓的影響保持DG容量、位置都不變,即利用文獻(xiàn)「11]得出的網(wǎng)損最小的接法,接入節(jié)點(diǎn)12、29,容量為總負(fù)荷的40%,改變功率因數(shù)分析不同功率因數(shù)下的DG對系統(tǒng)電壓的影響。不同功率因數(shù)見表2-3。表2-3DG不同功率因數(shù)Matlab仿真結(jié)果如圖2-6所示:圖2-6DG功率因數(shù)不同對系統(tǒng)電壓的影響由圖2-6可以看出,滯后功率因數(shù)對系統(tǒng)電壓的改善明顯要好于超前的功率因數(shù)。當(dāng)DG以超前功率因數(shù)接入時,電壓變化不大,沒有起到改善電壓的作用,當(dāng)功率因數(shù)為超前0.75時,甚至出現(xiàn)了電壓下降。2.4本章小結(jié)分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行會對系統(tǒng)帶來重大影響,本章首先介紹了其并網(wǎng)需要解決的問題和其對配電網(wǎng)的影響。然后運(yùn)用潮流程序進(jìn)行分布式電源接入配電網(wǎng)后電壓分布的計(jì)算,對分布式電源接入輻射型配電網(wǎng)絡(luò)前后負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓的變化進(jìn)行了初步探究。由圖2-4、2-5、2-6可以看出一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)絡(luò),會對饋線上的電壓分布產(chǎn)生重大影響,而具體影響的大小,與分布式發(fā)電的總?cè)萘看笮?、接入位置及功率因?shù)都有關(guān)。同時也可以看出分布式發(fā)電接入系統(tǒng)后,使得節(jié)點(diǎn)電壓被抬高,某些節(jié)點(diǎn)電壓嚴(yán)重超過上限,在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中會對用戶造成嚴(yán)重影響;而當(dāng)分布式電源退出時,使得依靠DG支撐的饋線電壓下跌,同樣會帶來電能質(zhì)量問題,所以DG并入配電網(wǎng)需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)壓。對分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響及其調(diào)壓問題將在第3章詳細(xì)分析。

3分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓影響的仿真研究第2章中已經(jīng)利用潮流計(jì)算的方法在給定條件下,初步分析了分布式發(fā)電并網(wǎng)后對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的影響,由于這些影響的大小又和分布式發(fā)電的容量、接入位置和功率因數(shù)有關(guān),木章將分別考慮這三方面因素,利用仿真的方法,詳細(xì)分析這些因素對電壓的影響。3.1仿真模型的建立3.1.1分布式發(fā)電的模型建立分布式電源接入系統(tǒng)時,根據(jù)其發(fā)電特性選用不同的并網(wǎng)技術(shù)。常用的并網(wǎng)方式有同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和逆變器并網(wǎng)。本文的分布式電源采用同步發(fā)電機(jī)形式并網(wǎng),同時設(shè)其出力恒定,即不隨負(fù)荷的變化而變化。由于本文涉及的分布式電源容量較小,故可將其以PQ結(jié)點(diǎn)形式并網(wǎng)。該同步發(fā)電機(jī)通過變壓器連接到配電網(wǎng)上,它可以表示一個分布式電源或在同一個節(jié)點(diǎn)連接的多個分布式電源[7]。(1)同步發(fā)電機(jī)原理同步電機(jī)原理結(jié)構(gòu)是:定子鐵心上嵌放三相對稱繞組稱為電樞,轉(zhuǎn)子是直流勵磁形式的恒定主磁場。同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時,由原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以n(r/min)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),定子三相繞組切割旋轉(zhuǎn)的主極恒定磁場而感應(yīng)電動勢EA、EB、Ec,該電動勢頻率f為:式(3-l)表明,電機(jī)制成后,極對數(shù)p確定,則發(fā)電機(jī)電動勢頻率f與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n成正比。所以改變原動機(jī)轉(zhuǎn)速n可以改變發(fā)電機(jī)電動勢的頻率f(我國工業(yè)頻率規(guī)定為50Hz),所以產(chǎn)生50Hz的交流電,對不同極對數(shù)p的電機(jī),要求的原動機(jī)轉(zhuǎn)速不同。這種發(fā)電機(jī)電動勢頻率f與轉(zhuǎn)速n之間有固定關(guān)系的特點(diǎn),是同步電機(jī)的特征。(2)同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)為避免投入并聯(lián)瞬間發(fā)生電流、功率以及電機(jī)內(nèi)部機(jī)械力沖擊,投入并聯(lián)前,發(fā)電機(jī)應(yīng)滿足下列條件:l)發(fā)電機(jī)電壓幅值與電網(wǎng)電壓幅值相等,且波形相同;2)發(fā)電機(jī)電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同;3)發(fā)電機(jī)電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率相等;4)發(fā)電機(jī)三相電壓相序等于電網(wǎng)三相電壓相序。四個條件中,“電壓波形是正弦形”制造廠已給予保證,三相相序己在出線上標(biāo)明(在規(guī)定轉(zhuǎn)向下)。這樣,投入并聯(lián)的操作,主要是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓大小、頻率和相位,即調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流以改變發(fā)電機(jī)電壓大小,調(diào)節(jié)原動機(jī)轉(zhuǎn)速以改變發(fā)電機(jī)電壓頻率及合問瞬間電壓的相位。(3)并網(wǎng)后功率輸出同步發(fā)電機(jī)電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩M是表征電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換能力的量,它們還可以表示為功率角的函數(shù),稱為功角特性,或轉(zhuǎn)矩特性,用來分析發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后功率輸出關(guān)系。同步發(fā)電機(jī)在輸出一定的有功功率時,功率角也同時確定,隨著功率角的確定,發(fā)電機(jī)輸出的無功功率也是確定的。當(dāng)勵磁電動勢E0和端電壓U確定時,發(fā)電機(jī)輸出的無功功率Q與功率角也有函數(shù)關(guān)系。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功功率時,發(fā)電機(jī)提供的無功功率會自動相應(yīng)變化,這種變化能否滿足負(fù)載對無功功率的需求,則不確定,為此要進(jìn)行一定的無功調(diào)節(jié)。(4)并網(wǎng)后功率調(diào)節(jié)1)有功功率調(diào)節(jié):并網(wǎng)后的發(fā)電機(jī)能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)的量只有兩個:勵磁電流和原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)矩。調(diào)節(jié)有功功率就要調(diào)節(jié)原動機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩(功率),改變同步發(fā)電機(jī)功角在調(diào)節(jié)有功功率的過程中,由于功角的改變,即使勵磁電流不變,無功功率的輸出也有改變。2)無功功率調(diào)節(jié):通過調(diào)節(jié)勵磁電流,即改變勵磁電動勢E。,可以改變發(fā)電機(jī)輸出的無功功率。3.1.2配電網(wǎng)及負(fù)荷模型建立配電網(wǎng)的主要作用是分配電能,即將發(fā)電廠通過輸電網(wǎng)絡(luò)傳送來的電能分配給不同電壓等級的用戶。配電網(wǎng)按電壓等級可分為高壓配電網(wǎng)(35-110kV)、中壓配電網(wǎng)(6-10kV和低壓配電網(wǎng)(220-380V);按供電區(qū)的功能可分為城市配電網(wǎng)、農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)[7]。本文配電網(wǎng)電壓等級為10kV。饋線中不同位置分布有若干負(fù)荷。實(shí)際配電網(wǎng)中的負(fù)荷具有種類多,隨機(jī)性大等特點(diǎn),且負(fù)荷的有功和無功可能會隨時間發(fā)生改變,對于這樣的負(fù)荷一般較難確定其模型。為便于研究,木文所用負(fù)荷為恒功率靜態(tài)負(fù)荷模型;同時,假設(shè)負(fù)荷三相對稱;因電壓等級較低,配電線路長度較短,三相線路間的互感也不予考慮;所有線路阻抗均折合到系統(tǒng)電壓等級。對配網(wǎng)進(jìn)行潮流分析時,雖然配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨實(shí)際情況不同而多變,但在我國城鄉(xiāng)配電系統(tǒng)中,仍以放射狀鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為主,這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有接線可靠、保護(hù)整定容易、擴(kuò)容簡單等優(yōu)點(diǎn)。本文研究的配網(wǎng)的電壓等級為10KV,屬于中壓配電系統(tǒng),變電站的每一回10KV出線為一條饋線,同一條10KV母線可能會引出若干條饋線。一般情況下分布式電源容量較小,實(shí)際應(yīng)用中也是多接入規(guī)模較小的配網(wǎng)系統(tǒng)。因此本文以單饋線為模型是可行的。單饋線模型為:沿饋線將每一集中負(fù)荷視為一個節(jié)點(diǎn),將變電所的低壓母線編號為O,后面負(fù)荷節(jié)點(diǎn)依次編號為1,2,3,…i…m(m為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)總數(shù));節(jié)點(diǎn)i-1到節(jié)點(diǎn)i之間線路阻抗為Ri+jXi,,以變電所低壓母線電壓為參考電壓,設(shè)為,并假定其恒定不變。本文所用饋線模型如圖3-1所示,SB=10MVA,UB=10kV。線路阻抗和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷以標(biāo)么值形式列于表3-1,系統(tǒng)總有功負(fù)荷為3038kW,總無功負(fù)荷為2561Kvar。圖3-l配電網(wǎng)饋線模型表3-1線路阻抗和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)[10]3.2分布式電源對電壓影響仿真及分析在第2.3中己經(jīng)通過潮流程序初步得出了分布式電源的接入會對配電網(wǎng)電壓帶來影響。而這些影響的大小又和分布式發(fā)電的容量、接入位置和功率因數(shù)有關(guān),本節(jié)將詳細(xì)分析這些影響。3.2.1理論分析設(shè)某線路總有功功率為PL,總無功功率為QL,共有m個節(jié)點(diǎn)。分布式電源的容量為。假設(shè)DG接入點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)d,節(jié)點(diǎn)a、b分別為d點(diǎn)前后任意兩個節(jié)點(diǎn),如圖3-2所示。圖3-2饋線模型(1)由電力線路的電壓損耗理論,研究a點(diǎn)電壓式中Ua為節(jié)點(diǎn)a的電壓;Ud為d的電壓;△U。為電壓降;節(jié)點(diǎn)a到節(jié)點(diǎn)d的線路阻抗;為節(jié)點(diǎn)a到節(jié)點(diǎn)b傳輸?shù)目偣β?。?dāng)在d點(diǎn)接入容量為的分布式電源后,節(jié)點(diǎn)a到節(jié)點(diǎn)b傳輸?shù)目偣β首優(yōu)?整理得:(2)節(jié)點(diǎn)b的電壓為式中Ub為節(jié)點(diǎn)b的電壓;△U。為電壓降;節(jié)點(diǎn)d到節(jié)點(diǎn)b的線路阻抗;為節(jié)點(diǎn)a到節(jié)點(diǎn)b傳輸?shù)目偣β?。?dāng)在d點(diǎn)接入容量為的分布式電源后,未接入DG前一致。分布式電源接入后,節(jié)點(diǎn)d的電壓為由此可知,當(dāng)分布式電源接入后,會使接入點(diǎn)的電壓升高,升高的值為由上述分析式可知，分布式電源接入某個節(jié)點(diǎn)d時,會使得接入點(diǎn)和接入點(diǎn)之前的節(jié)點(diǎn)電壓升高,升高值為。而對于接入點(diǎn)之后的節(jié)點(diǎn)電壓沒有影響,但由于接入點(diǎn)電壓被提高,所以之后節(jié)點(diǎn)電壓也隨著提高,但電壓曲線和無DG時一致。由以上分析知,當(dāng)分布式電源接入后,節(jié)點(diǎn)電壓的變化主要由分布式電源的容量、接入位置、功率因數(shù)這3個因數(shù)有關(guān)。具體的接入方式要按實(shí)際情況分析,并不是容量越大越好。以下對分布式電源接入后對系統(tǒng)的網(wǎng)損做簡單分析。為方便分析,利用如圖3-3所示的簡單線路模型。圖3-3簡單線路模型未在d點(diǎn)接入分布式電源時,流入負(fù)荷電流為:此時線路的損耗為:式中R為線路電阻。當(dāng)容量為的分布式電源接入節(jié)點(diǎn)d時,分布式電源輸出的電流為:接入分布式電源后,按DG接入系統(tǒng)的位置可以將饋線上的損耗分為2部分:第一部分為電源和DG間的系統(tǒng)損耗,第二部分是DG和負(fù)荷間的系統(tǒng)損耗。由圖3-3知,則第一部分損耗為:式中Rm為DG接入點(diǎn)之前的線路電阻。由于接入DG前后負(fù)荷側(cè)電流不發(fā)生變化,所以第二部分損耗為:式中Rn為DG接入點(diǎn)之后的線路電阻。由上述公式可知,當(dāng)DG接入后,系統(tǒng)的損耗變?yōu)?由此可以得出DG接入系統(tǒng)后,對系統(tǒng)網(wǎng)損的影響量為:整理得:由上述可知,接入分布式電源對網(wǎng)損的影響也與其接入容量、位置和運(yùn)行方式有關(guān)。當(dāng)分布式電源容量較小時,即遠(yuǎn)小于系統(tǒng)總負(fù)荷時,△L此可近似看做一條單調(diào)遞減的線段。若接入位置一定,即Rm一定時,分布式電源容量越大,系統(tǒng)網(wǎng)損越小;若分布式電源容量一定,則接入位置距離母線位置越遠(yuǎn),網(wǎng)損降低越多。但當(dāng)分布式電源容量大于某個值時,DG接入不同位置的網(wǎng)絡(luò)損耗變?yōu)閁型,因此應(yīng)盡量將分布式電源配置在母線附近合適的位置,否則可能會增大網(wǎng)損,從而導(dǎo)致電壓下降。當(dāng)分布式電源放置在配電網(wǎng)的前端時,網(wǎng)損曲線為一條拋物線。當(dāng)DG的有功輸出小于負(fù)荷量時,增加DG有功輸出可以減少配電網(wǎng)的網(wǎng)損,但隨著DG容量的增加,減少程度是趨向于飽和的;而當(dāng)DG的有功輸出大于負(fù)荷量但小于2倍的負(fù)荷量時,再增加DG的有功輸出,雖然網(wǎng)損總量仍處于減少狀態(tài),但網(wǎng)損減少率開始下降,因?yàn)榇藭rDG不僅為負(fù)荷提供電量,還反向向上一級電網(wǎng)輸出功率,此時配網(wǎng)潮流逆向,流向電源;在DG有功輸出大于2倍的負(fù)荷容量時,再增加DG有功輸出將使配電網(wǎng)的網(wǎng)損增加[23]。以上理論分析中,將DG簡化看作“負(fù)負(fù)荷”,分析了其對電壓的影響。但在實(shí)際應(yīng)用中,DG并非單純的“負(fù)負(fù)荷”,所以有必要建立其較完整的模型進(jìn)行分析。下面的仿真中,建立了以同步發(fā)電機(jī)形式并網(wǎng)的DG及其相應(yīng)的勵磁系統(tǒng),通過變壓器接入己有饋線系統(tǒng)中,結(jié)合理論分析結(jié)果,進(jìn)一步分析DG對電壓的影響。3.2.2分布式電源容量對電壓分布的影響當(dāng)DG容量不同時,DG對電網(wǎng)電壓的影響也不同。令DG其他運(yùn)行條件形同,容量取表3-2中數(shù)據(jù),觀察饋線電壓曲線的變化。DG容量分別取為總負(fù)荷的20%,40%,60%,80%,100%?？?cè)萘繛?963KW。DG功率因數(shù)取為0.9,滯后(無功為正)。表3-2DG容量及出力比值為了比較全面,分布式電源分別安裝在系統(tǒng)的前、中、后三個位置,選擇為節(jié)點(diǎn)3,節(jié)點(diǎn)10和節(jié)點(diǎn)15。圖3-4不同容量DG對電壓的影響DG在節(jié)點(diǎn)3;b)DG在節(jié)點(diǎn)10;c)DG在節(jié)點(diǎn)15由圖3-4可知,安裝在同一位置的分布式電源,其容量不同,對電壓也會帶來不同的影響。仿真結(jié)果表明,分布于配電網(wǎng)中的分布式電源對饋線的電壓分布的影響非常明顯?？梢钥闯鯠G容量在一定范圍內(nèi)時,DG容量和饋線電壓升高量成正比。DG接入點(diǎn)之前的饋線傳輸?shù)墓β蕼p小,潮流逐漸減小,饋線電壓逐漸升高,電壓升高率隨著DG容量不同而變化,電壓曲線也發(fā)生變化;DG接入點(diǎn)后的饋線傳輸功率基本不變,電壓提高率基本不變,但是因?yàn)镈G將其所在節(jié)點(diǎn)的電壓抬高,故DG節(jié)點(diǎn)后的饋線電壓整體升高,但電壓曲線和無DG基本相同,和之前理論分析的結(jié)果一致。最大電壓升高率出現(xiàn)在DG所在節(jié)點(diǎn)。接入分布式電源后,因?yàn)闇p少了饋線中傳輸?shù)墓β?同時還有分布式電源無功出力的支持,對負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓支撐是有利的。當(dāng)DG出力在一定范圍內(nèi)時,總出力越多,電壓支撐就越大,整體電壓水平就越高,但有時會導(dǎo)致超過電壓限制。隨著DG出力的不斷增加,可能會導(dǎo)致某些節(jié)點(diǎn)電壓降低,如圖2-1中,DG容量接入100%時,某些節(jié)點(diǎn)電壓反而要比DG容量為80%的低,這是因?yàn)榻尤氪笕萘康腄G,會造成系統(tǒng)潮流反向,使某些線路網(wǎng)損增大,致使線路電壓下降。對于DG接入容量要根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)確定。但一般要求DG總出力要小于負(fù)荷量,以免破壞線路的嚴(yán)格吸收型受端網(wǎng)絡(luò)。3.2.3分布式電源位置對電壓分布的影響令其他運(yùn)行條件相同,給定分布式電源的容量且以恒定功率因數(shù)運(yùn)行,分布式電源的接入位置取表3-3中數(shù)據(jù),觀察饋線電壓曲線的變化。DG位置分別為節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)6、節(jié)點(diǎn)10、節(jié)點(diǎn)14和節(jié)點(diǎn)18。DG功率因數(shù)取為0.9,滯后(無功為正)。分布式電源分別的容量分別選為系統(tǒng)總負(fù)荷的40%、60%、80%。表3-3DG安裝位置圖3-5DG安裝位置不同對電壓的影響DG容量為總負(fù)荷40%;b)DG容量為總負(fù)荷60%;c)DG容量為總負(fù)荷80%由圖3-5可知,相同容量的DG接入點(diǎn)不同時,會對電壓的分布帶來不同影響。DG的引入對線路電壓的改變形式仍同理論分析結(jié)果一致。可以看出DG接入點(diǎn)越靠近線路始端,電壓升高量越小;越靠近線路末端電壓升高越多,電壓改善的效果越明顯,但可能使得某些節(jié)點(diǎn)電壓越限。·仿真結(jié)果表明,總出力相同的分布式發(fā)電,分布在不同的位置,得到的電壓分布也不同。DG越接近系統(tǒng)母線,如節(jié)點(diǎn)2,對線路電壓分布的影響越小;DG接入靠線路末端節(jié)點(diǎn),即節(jié)點(diǎn)18,造成該節(jié)點(diǎn)電壓局部升高,極有可能超過額定電壓,而對用戶產(chǎn)生不良影響;而當(dāng)該點(diǎn)DG退出運(yùn)行時,同樣會造成線路末端電壓變化幅度過大,引起電壓閃變等電能質(zhì)量問題。DG接入饋線中部,即節(jié)點(diǎn)10或14的位置,局部電壓最大值在線路中部出現(xiàn)。綜上所述,DG不適宜在末節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng),可選擇在線路中間偏末端的位置或位置組合。3.2.4分布式電源功率因數(shù)對電壓分布的影響功率因數(shù)是分布式電源影響配電網(wǎng)電壓的一個重要方面;功率因數(shù)的選擇取決于DG所采用的技術(shù),例如利用逆變器形式并網(wǎng)時,可運(yùn)行在單位功率因數(shù)下,以同步電機(jī)并網(wǎng)時,可通過勵磁調(diào)節(jié)器控制功率因數(shù)。仿真時,固定DG容量和位置,改變DG功率因數(shù),研究其對電壓的影響。設(shè)DG容量為總負(fù)荷的60%,安裝于節(jié)點(diǎn)6。表3-4DG不同功率因數(shù)圖3-6不同功率因數(shù)的DG對電壓的影響由圖3-6知,當(dāng)DG以滯后功率因數(shù)運(yùn)行時,可以提高饋線電壓,同時可以看出功率因數(shù)越小,電壓提高幅度越大;當(dāng)DG以超前功率因數(shù)運(yùn)行時,DG的并入會使饋線電壓降低,而且功率因數(shù)越小,線路電壓降低幅值越大。功率因數(shù)超前變?yōu)闇蟮倪^程,也是DG從無功負(fù)荷變化到無功電源的過程:隨著DG消耗的無功功率逐漸減小,線路潮流減小,線路電壓降不斷減小,電壓曲線逐漸上移,在此過程中存在一個功率因數(shù)值,它使得線路的潮流最小,電壓降也最小,該值一般取決于負(fù)荷的功率因數(shù)及DG的功率與負(fù)荷功率的比值[2];當(dāng)DG由消耗無功變?yōu)榘l(fā)出無功時,線路的潮流將開始增加,線路電壓開始上升,當(dāng)DG發(fā)出的無功功率大于負(fù)荷吸收的無功總量時,最大電壓點(diǎn)將出現(xiàn)在DG所在的節(jié)點(diǎn),DG輸出的無功功率越大,該節(jié)點(diǎn)的電壓升高越多。3.3分布式發(fā)電并網(wǎng)的調(diào)壓仿真及分析由以上仿真分析可以看出分布式電源并入配電網(wǎng)會使饋線電壓升高。由于本次模型的參數(shù)選定,DG接入后,大部分情況沒有發(fā)生電壓越限。但由2.3節(jié)可以看出,在實(shí)際中,由于配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變,會出現(xiàn)DG接入時,電壓升高越上限;而有些用戶的電壓可能是依靠分布式電源支撐的,若分布式電源退出運(yùn)行,會另其電壓升高,帶來電能質(zhì)量等問題[24]。因此若要保證分布式電源在投切時,饋線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi),需要進(jìn)行調(diào)壓。本節(jié)利用無功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)對DG并網(wǎng)的電壓調(diào)整。3.3.1無功補(bǔ)償及電壓調(diào)整方法電力系統(tǒng)調(diào)整的主要目的是采取各種調(diào)壓手段和方法,在各種不同運(yùn)行方式下,使用戶的電壓偏差負(fù)荷國家標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的方法[17、18]:(1)中樞點(diǎn)電壓管理中樞點(diǎn)是指電力系統(tǒng)中可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站的母線,相當(dāng)一部分負(fù)荷都依靠這些母線供電,因此一般可以用來代表大部分負(fù)荷的電壓狀態(tài)。利用中樞點(diǎn)進(jìn)行電壓控制,就是控制這些中樞點(diǎn)的電壓偏差,根據(jù)電壓中樞點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)對電壓偏移的要求,確定中樞點(diǎn)電壓允許變化的上下限;(2)發(fā)電機(jī)調(diào)壓發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與其勵磁調(diào)節(jié)器的電壓整定值和其發(fā)出的無功功率有關(guān),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與輸出的無功功率成正比關(guān)系,即機(jī)端電壓升高時,其發(fā)出的無功功率增加,反之,則減少。因此當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的無功功率達(dá)到上限或下限時,發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓就無法再改變,導(dǎo)致調(diào)壓失敗。對于由發(fā)電機(jī)直接供電的負(fù)荷,如果供電線路不長、電壓損耗不大,通過發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般就能滿足負(fù)荷的電壓要求。但如果電壓等級不一致,要經(jīng)過多級變壓才能向負(fù)荷供電時,僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓,往往不能滿足負(fù)荷的電壓要求;(3)改變變壓器變比調(diào)壓1）利用變壓器分接頭調(diào)壓;2）利用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓;3）利用加壓調(diào)壓變壓器調(diào)壓。只有當(dāng)系統(tǒng)無功功率電源容量充足時,用改變變壓器變比調(diào)壓才能奏效;(4)應(yīng)用無功功率補(bǔ)償裝置調(diào)壓線路電壓和線路輸送的無功功率密切相關(guān)[23]。在線路合適的位置補(bǔ)償適量的無功功率,相當(dāng)于減少了線路輸送的無功功率,從而減少線路損耗,提高線路電壓。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時,可改變無功功率輸出,使負(fù)荷電壓保持在允許范圍內(nèi)。改變無功功率是通過調(diào)節(jié)無功功率補(bǔ)償裝置輸出的無功功率來實(shí)現(xiàn)的。常用的無功功率補(bǔ)償設(shè)備有并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器和靜止補(bǔ)償器等。目前線路中使用較多的是并聯(lián)電容器。它分散安裝在幾個用戶處和一些降壓變壓所的10kV或35kV母線上,使線路的電壓損耗和功率損耗都得到減小。當(dāng)負(fù)荷處于峰值時,在合適的地點(diǎn)對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償,可以提高電壓水平;當(dāng)負(fù)荷較低,線路處于輕載時,可以切除部分并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器,可以防止局部電壓過高。由于負(fù)荷等的變化引起電壓的波動時,并聯(lián)電容器及并聯(lián)電抗器不能及時的調(diào)整電壓,通常采用靜止補(bǔ)償器。靜止補(bǔ)償器輸出的無功功率可以連續(xù)控制,系統(tǒng)電壓越上限時,吸收無功;越下限時,發(fā)出無功。電力系統(tǒng)中的電壓水平與無功功率密切相關(guān)。節(jié)點(diǎn)電壓有效值的大小對無功功率分布起決定作用。在不考慮輸電線的對地電容時,若從節(jié)點(diǎn)i輸送到節(jié)點(diǎn)j的功率為P+jQ,節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓分別為Ui和Uj,節(jié)點(diǎn)i和j之間的支路阻抗為R+jX,則節(jié)點(diǎn)電壓間的關(guān)系為:通常認(rèn)為X遠(yuǎn)大于R,故上式可近似看作和下式等效電壓U以還可寫成:比較上兩式,可以得到:一般認(rèn)為輸電線路中兩端電壓的相位差占比較小,可以近似認(rèn)為,此時可近似得出線路電壓和無功功率的關(guān)系。節(jié)點(diǎn)電壓的變化會使流過的無功功率發(fā)生變化,而無功功率也從電壓高的節(jié)點(diǎn)流向電壓低的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)電壓和流經(jīng)線路的無功功率相互影響。由此可見,無功功率對電壓水平有決定性影響:電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備吸收的無功功率,大多數(shù)與所加電壓有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額時,即無功電源不能提供足夠的無功功率時,系統(tǒng)所接的負(fù)荷的電壓將下降,減少其向系統(tǒng)吸取的無功功率,才能獲得無功功率平衡。3.3.2無功補(bǔ)償裝置靜止無功功率補(bǔ)償指阻抗固定,其補(bǔ)償容量不能實(shí)時跟蹤負(fù)荷無功功率的變化,主要是用于提供固定無功功率補(bǔ)償容量的一種無功功率補(bǔ)償方式。無功功率接入系統(tǒng)的方式有兩種:并聯(lián)和串聯(lián)。并聯(lián)補(bǔ)償方式因?yàn)榻泳€簡單、操作方便、對系統(tǒng)可靠性影響小而廣泛使用,因此本文運(yùn)用并聯(lián)補(bǔ)償方式對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓。并聯(lián)電容器是指并聯(lián)在系統(tǒng)里的電容器。并聯(lián)電容器可以安裝在全系統(tǒng)的各個點(diǎn)上,根據(jù)安裝的位置的不同可以分為個別補(bǔ)償、集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、混合補(bǔ)償以及隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償?shù)榷喾N方式。個別補(bǔ)償又稱為“就地補(bǔ)償”(隨機(jī)補(bǔ)償),它就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功功率的需要量將單臺或多臺電容器組分散的與用電設(shè)備并接。它與用電設(shè)備共用一套斷路器,也可以獨(dú)立使用一套斷路器,通過控制、保護(hù)裝置與用電設(shè)備同時投切。它通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時投切,既能提高線路的功率因數(shù),又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。它的特點(diǎn)是:用電設(shè)備運(yùn)行時,無功功率補(bǔ)償投入,用電設(shè)備停運(yùn)時,補(bǔ)償設(shè)備也退出,因此不會造成無功功率倒送;同時還具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。配電網(wǎng)中的電壓水平和有功功率損耗很大程度上取決于配電網(wǎng)中的無功功率產(chǎn)生和流向。因此,高低壓線路中的無功功率補(bǔ)償裝置如何配置對提高電壓合格率和降低線損至關(guān)重要。配電網(wǎng)中的無功功率補(bǔ)償裝置的配置地點(diǎn)有三種類型:一是在變電所母線上;二是在10kV線路中;三是在用戶低壓端[25]。因配置地點(diǎn)不同,無功功率補(bǔ)償效果是有區(qū)別的。10kV線路中的無功功率補(bǔ)償裝置目前一般是固定投入。這部分的無功功率補(bǔ)償容量是按補(bǔ)償10kV線路的無功功率損耗和變壓器的無功功率損耗來確定的,無功功率補(bǔ)償容量不能太大,否則會造成線路低負(fù)載時,無功功率過補(bǔ)償,會增加線路損耗,也使電壓合格率降低。用戶低壓端無功功率補(bǔ)償裝置一般按照用戶無功負(fù)荷的變化自動投切補(bǔ)償電容器,可以做到不向高壓線路反送無功功率電能。在配電網(wǎng)中,若各用戶低壓側(cè)配置了足夠的無功功率補(bǔ)償裝置,則可使配電線路中的無功電流最小,也使配電線路的有功功率損耗最小,這是最理想的效果。另外,線路中的無功電流小,也使線路壓降減少,電壓波動減少。3.3.3分布式發(fā)電并網(wǎng)調(diào)壓的仿真分析由于配電網(wǎng)的線損占全網(wǎng)總損失的70%左右,無功補(bǔ)償一般以分散補(bǔ)償為主,這樣可以有效的降低配電網(wǎng)的無功線損。配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償時,主要目的是為了達(dá)到無功功率就地平衡,減少網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗,以降低線損。與此同時,也可以通過無功補(bǔ)償,對電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,但這一般是無功補(bǔ)償?shù)妮o助目的,通常無功補(bǔ)償要以降損為主,調(diào)壓為輔。配電網(wǎng)最優(yōu)無功補(bǔ)償?shù)哪康?是按照線路無功線損降低到最小限度的原則,來確定線路上裝設(shè)電容器組的最佳位置和最優(yōu)補(bǔ)償容量。本文主要研究無功功率的調(diào)壓作用,為方便研究,采用就地補(bǔ)償方式。由文獻(xiàn)[13]知,由于DG的引入,使得補(bǔ)償位置、容量計(jì)算略有不同,按滿足運(yùn)行電壓確定補(bǔ)償容量,則當(dāng)電壓越上限時:,整理得:電壓越下限時,整理得:其中,Xm、Xn分別為補(bǔ)償點(diǎn)的線路電抗,、為所需補(bǔ)償?shù)娜萘?1.05、0.95分別為配電線路允許的電壓偏差上下限,Um、Un分別為調(diào)壓前補(bǔ)償點(diǎn)電壓。本節(jié)將無功補(bǔ)償裝置分別安置在DG接入位置、接入位置之前、接入位置之后,分析其對線路電壓的調(diào)整作用。(1)分布式發(fā)電投入時的調(diào)壓本文只研究DG投入時抬高電壓的情況。由33節(jié)的分析可知,當(dāng)DG的容量一定時,它對接入點(diǎn)的電壓響應(yīng)最大,為分析比較,先將SVC安置在DG接入點(diǎn),觀察其調(diào)壓效果。圖3-7DG投入運(yùn)行時的調(diào)壓由圖3-7看出當(dāng)DG接入后,部分節(jié)點(diǎn)電壓越上限,有些節(jié)點(diǎn)也己接近上限,處于危險區(qū)域。對DG節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無功補(bǔ)償,使得各節(jié)點(diǎn)電壓滿足要求。經(jīng)仿真知,當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)在DG接入點(diǎn)之后并靠近線路末端時,若補(bǔ)償容量過大,會造成末端電壓越限;補(bǔ)償容量小時,對前端節(jié)點(diǎn)的調(diào)壓作用又較小。由圖3-7各條補(bǔ)償點(diǎn)位于DG接入點(diǎn)之前的電壓曲線,可以看出當(dāng)補(bǔ)償容量相同時,補(bǔ)償點(diǎn)越靠近線路前端,調(diào)壓作用越小,即節(jié)點(diǎn)電壓降低幅度越小。實(shí)際運(yùn)行中補(bǔ)償點(diǎn)的具體位置和容量的選擇要遵循多種約束條件,考慮各種目標(biāo)函數(shù),以尋求最優(yōu)解。圖2-4中可以看出,當(dāng)DG以總負(fù)荷的60%接入節(jié)點(diǎn)12和29時,電壓嚴(yán)重超出允許范圍,對其調(diào)壓后的曲線如圖3-8所示。圖3-823節(jié)DG接入后的調(diào)壓(2)分布式發(fā)電退出時的調(diào)壓當(dāng)線路處于重載時,DG的退出會對部分節(jié)點(diǎn)電壓造成影響。設(shè)節(jié)點(diǎn)n處接入一短時性負(fù)荷。圖3-9為DG處于各不同節(jié)點(diǎn)時的電壓情況?？梢钥闯霎?dāng)DG接入系統(tǒng),使得各個節(jié)點(diǎn)電壓都在允許范圍內(nèi),但當(dāng)DG退出運(yùn)行時,系統(tǒng)負(fù)荷若仍處于重載狀態(tài),將會使節(jié)點(diǎn)電壓嚴(yán)重下降,此時必須進(jìn)行調(diào)壓。圖3-9DG退出運(yùn)行時的電壓降落圖3-10DG退出運(yùn)行時的調(diào)壓圖3-10中,在負(fù)荷增長點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)11)進(jìn)行一定容量的補(bǔ)償,使各節(jié)點(diǎn)電壓符合要求,然后保持這個補(bǔ)償容量不變,分別將補(bǔ)償點(diǎn)設(shè)為線路偏前端和線路偏后端,觀察節(jié)點(diǎn)電壓?？芍?對某個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一定容量的無功補(bǔ)償,可以有效的提高電壓。當(dāng)補(bǔ)償容量一致時,補(bǔ)償點(diǎn)越接近線路末端,對電壓抬高越有效,對整個線路的電壓提高也有顯著作用;補(bǔ)償點(diǎn)越靠近線路首端,對線路的電壓調(diào)整作用越弱,對其后的節(jié)點(diǎn)調(diào)整作用可能達(dá)不到要求,若增大補(bǔ)償容量又會造成部分節(jié)點(diǎn)電壓升高過多,超過限制,此時可以考慮多點(diǎn)補(bǔ)償。綜上所述,在配電網(wǎng)中安裝無功補(bǔ)償設(shè)備可以有效的達(dá)到調(diào)壓目的,但不同的安裝地點(diǎn)與不同的安裝容量產(chǎn)生的效益是不同的,在規(guī)劃過程中應(yīng)選擇合適的安裝地點(diǎn)與安裝容量才能在盡可能少的成木下獲得最大的補(bǔ)償收益(即在滿足電壓、頻率、功率平衡等約束條件的前提下,使有功網(wǎng)損與電容器的各種投資費(fèi)用在規(guī)劃期內(nèi)的總和最小化),這也是無功優(yōu)化的目標(biāo)?，F(xiàn)在常將電容器與可控電抗器TCR配合使用,構(gòu)成靜止無功補(bǔ)償器SVC(Static、VarCompensation)。靜止無功補(bǔ)償器包括包括晶閘管控制電抗器TCR(ThyristorControlledReactor)和晶閘管投切電容器TSC(ThyristorSwitchedCapacitor),以及這兩者的混合裝置(TCR+TSC),或者晶閘管控制電抗器與固定電容器Fc(FixedCapacitor)或機(jī)械投切電容器MSC(MechanicallyswitchedCapacitor)混合使用的裝置(如TCR+FC、TCR+MSC等)[14]。晶閘管控制電抗器TCR的補(bǔ)償原理為:設(shè)電容器發(fā)出的無功功率為,電抗器吸收的無功功率為,則靜止補(bǔ)償器發(fā)出的無功功率為。通?？梢赃B續(xù)調(diào)節(jié),當(dāng)時,補(bǔ)償器發(fā)出無功功率;當(dāng)必時,補(bǔ)償器吸收無功功率,通過控制系統(tǒng)的合理控制,就能根據(jù)實(shí)際情況自動調(diào)節(jié)無功功率,使無功功率滿足當(dāng)前需要,進(jìn)而達(dá)到調(diào)整電壓的目的。靜止補(bǔ)償器的反應(yīng)快速,對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力也較傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置強(qiáng),因此它在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩種情況下都可以對無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.4本章小節(jié)本文在第2章潮流計(jì)算得出分布式電源對線路電壓影響的基礎(chǔ)上,建立了常用配電網(wǎng)饋線模型和分布式發(fā)電模型,結(jié)合理論分析,仿真分析了各種不同情況下分布式電源接入系統(tǒng)后,對系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓影響。討論了當(dāng)分布式電源的容量、位置和功率因數(shù)對電壓的影響,并對分布式電源的接入位置與容量給出一定建議。最后,利用SVC對分布式電源投入和退出運(yùn)行時進(jìn)行調(diào)壓,使電壓在允許范圍內(nèi),證明了利用無功補(bǔ)償裝置可對分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)達(dá)到較好的調(diào)壓作用。

4結(jié)論隨著分布式發(fā)電的發(fā)展,DG與大型電力系統(tǒng)并網(wǎng)引起了人們的廣泛關(guān)注。中小容量的DG一般接入到配電網(wǎng)中。DG的引入對配電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響,其中包括有利的影響也包括不利的影響,其中重要的影響之一是對電壓的影響,本文就其接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)電壓影響做了研究,總結(jié)全文,主要工作和結(jié)論如下:(l)利用編制的配電網(wǎng)潮流程序?qū)π∪萘緿G接入系統(tǒng)后的電壓分布做了初步分析,隨后建立分布式發(fā)電模型、配電網(wǎng)及負(fù)荷模型,仿真研究DG并網(wǎng)后對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓分布的影響。由結(jié)果得知,DG的接入容量、位置和運(yùn)行的功率因數(shù)都會影響電壓分布。而DG的接入會改變其接入點(diǎn)之前節(jié)點(diǎn)電壓的曲線,對其接入點(diǎn)之后節(jié)點(diǎn)電壓曲線并沒有影響,只是由于DG的接入使得接入點(diǎn)電壓升高,從而也使其后的節(jié)點(diǎn)電壓相應(yīng)升高。同時結(jié)合理論分析,定性的對DG的接入位置給出了建議。(2)DG的接入與退出可能會使得某些節(jié)點(diǎn)電壓越上限或下限,此時需要對其進(jìn)行調(diào)壓。本文將無功補(bǔ)償裝置引入配電網(wǎng)模型,仿真其對DG造成的電壓越限的電壓調(diào)節(jié)作用,達(dá)到了較為理想的結(jié)果。由于水平有限,結(jié)合本文已做工作,對下一階段值得研究的問題作如下思考和展望:本文考慮的配網(wǎng)電壓等級較低,接入的DG容量也較小,采用的配網(wǎng)模型為單饋線模型,分布式電源接入數(shù)量為1。但實(shí)際中配電網(wǎng)呈輻射狀,為了滿足不同優(yōu)化目標(biāo)和約束條件,分布式電源的數(shù)量也會變化,這就涉及分布式電源的規(guī)劃問題,使得DG接入后對電壓的影響更為復(fù)雜，另外本文只是對分布式電源作為同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時對電壓的影響做了定性的分析,沒有考慮其通過逆變器形式并網(wǎng)時對電壓的影響。

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