发布时间 : 星期六 文章主动配电网电能质量分析与评估更新完毕开始阅读
模型，在此模型上进行光伏并网对电能质量影响的仿真。配电网模型如图4-2所示。该系统的电压等级为110kV，短路容量为376MW，经过110/10.5kV的降压变压器向负载供电，变压器的容量为40MVA。系统包括10个负荷和9个节点的供电系统，各负载的参数见表4-1所示。
P1?jQ1BUS30.0646H线路1线路2BUS1P2?jQ2P3?jQ3P4?jQ4P5?jQ5P6?jQ6P7?jQ7P8?jQ8110kV110/10.5kV降压变压器其它负荷P0?jQ0BUS2BUS4BUS5BUS6BUS7BUS8BUS9P9?jQ9
图4.2 配电网模型
表4.1 各负载功率
负载号 P (MW) Q (Mvar) 负载号 P (MW) Q (Mvar)
1.电能质量变化量指标
1）监测点指标
对该仿真系统的光伏发电单元，采用离散数学方法得到各项电能质量指标的95%概率值，离散尺度（光照强度）取为50W/m2。本算例以光伏模型分布式接入供电系统后通过评估电压偏差、谐波电压总畸变率的变化量指标来评价DG对系统电能质量水平的影响。
通过改变分布式电源接入电网的位置，线路首端、中部和末端来分析评估对电网的扰动水平。
图4.3所示为DG分别接入线路首端、中端、末端三个不同位置时，各监测点的总谐波畸变率95%概率值的变化量。
0 20 1.724 6 0.142 0.069
1 1.142 0.069 7 0.072 0.035
2 0.563 0.272 8 0.18 0.087
3 0.09 0.044 9 0.08 0.087
4 0.225 0.109 10 0.225 0.109
5 0.045 0.022
图4.3 DG接入不同位置时总谐波畸变率95%概率值变化
由图4.3可知，DG接入后引起系统总谐波畸变率指标为负值，且达到了-50%以上，这说明系统在接入DG后，使得总谐波畸变率明显增大；并且越远离系统母线，增加的幅度就越大。例如，DG安装在线路末端时，谐波指标的变化量甚至达到-100%以上。由此可见，若在系统中安装此形式的DG设备，应充分考虑到原系统各处能承受的电能质量的恶化裕度，从而能更合理地选择安装位置。
2）整体指标
根据式（4-7）和表4.1计算得到图4.2配电网不接DG和分别接入DG在线路首端、中端以及末端的1～9节点的比重因子，如表4.2所示：
表4.2 各节点比重因子
DG接入位置
未接入 首端 中端 末端
2 0.405 0.416 0.477 0.477
3 0.595 0.584 0.179 0.179
4 0.373 0.358 0.449 0.449
5 0.295 0.259 0.350 0.380
6 0.279 0.245 0.306 0.366
7 0.229 0.202 0.232 0.323
8 0.204 0.180 0.180 0.270
9 0.079 0.069 0.069 0.069
根据表4.2和式（4-4）～（4-6）计算得到DG接入不同位置时总谐波畸变率变化量的系统指标，如表4.3所示。
表4.3 DG接入不同位置时总谐波畸变率变换量系统指标（%） 接入位置 STHD951 STHD952 STHD953
首端 0.0628 0.0944 -50.3
中端 0.0628 0.1155 -83.9
末端 0.0628 0.1291 -105.5
表4.3为DG接入不同位置时，各总谐波畸变率变化量的系统指标，可见总谐波畸变率的系统变化量为负值，越远离母线，系统变化量指标值越小，说明对系统谐波畸变的恶化程度越严重，其变化规律与监测点变化规律一致，也与实际相符合。由此可见，此类系统指标对分析分布式电源接入系统后对电能质量影响的可行性和实用性。
2.系统影响指标
根据仿真结果和式（4-9）计算得到不同的DG安装容量时总谐波畸变率的系统影响指标。如表4.4所示。
表4.4 DG接入不同容量时总谐波畸变率系统影响指标（%）
接入容量（MW）
STHD951 STHD952 STHD95
由表4.4可以看出，此系统从谐波畸变角度考虑，接入0.24MW光伏电源时对系统单位影响最小，其次为0.73MW，接入容量为0.48MW时对系统单位容量的谐波影响最严重。本算例验证了系统影响指标为评价DG的接入对电能质量的影响提高了合适的尺度，通过量化年单位容量对电能质量的影响程度从而知道接入系统DG的容量的选择。
0.24 0.0628 0.0733 -4.4
0.48 0.0628 0.2498 -39
0.73 0.0628 0.2848 -30.4
4.4 本章小结
本章首先分析了分布式电源接入主动配电网的电能质量问题，详细分析了应用广泛的风力发电和光伏发电的电能质量影响；其次，提出了含分布式电源的电能质量评估的新指标，包括电能质量变化量指标和系统影响指标，分别用来量化DG接入后电能质量水平的变化程度和单位DG的发电功率对电能质量的影响程度，这些指标既可以针对监测点，也可以针对整个系统进行计算评估。通过算例验证，以总谐波畸变率为例，证明了这些指标的可行性和实用性，对实际含有DG的系统的电能质量的评估具有重要价值，为评价DG的接入对配电网电能质量的影响提供了合适的尺度。
5 总结与展望
5.1 总结
主动配电网的出现解决了电网兼容及应用大规模间歇式可再生能源，优化一次能源结构，提升绿色能源利用率等问题，实现了由传统的被动单向供电配电网向双向供电多电源配电网转变的技术问题。然而，分布式电源和非线性负荷的增加，给主动配电网的电能质量带来了一定的影响，使得电能质量问题受到越来越广泛的关注。本文针对主动配电网的特点，在研究分析了国内外文献的基础上，对主动配电网的电能质量进行了深入的研究，为主动配电网电能质量的治理提供了依据，主要做了以下工作：
1）对主动配电网的基本概念进行了简要介绍，分析了主动配电网电能质量特点，概括和分析了国内外电能质量分析与研究的现状。
2）对主动配电网中变压器模型、输电线路模型、负荷模型和DG模型进行了研究，并根据主动配电网特点，建立了主动配电网评价指标体系。
3）简要介绍了电能质量的一般概念，并分析了电能质量国家标准中规定的6项电能质量指标的定义和危害，包括：供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、公用电网谐波，最后总结归纳出电能质量国家标准中规定的该6项指标的限值。搭建了主动配电网基本模型，并对主动配电网的4项电能质量指标进行了分析，包括谐波畸变、电压偏差、三相不平衡和电压波动与闪变。
4）对分布式电源接入主动配电网后的电能质量问题进行了分析，提出了主动配电网电能质量评估新指标和新方法，通过电能质量变化量指标和系统指标来评估主动配电网的电能质量，并对算例进行了分析研究，表明了该方法的有效性和合理性。
5.2 展望
本文虽然分析了主动配电网的电能质量问题，并建立了新的指标体系对其进行评估，但是由于作者学术水平以及时间有限，本文尚存在许多不足，以及可以改进并进一步探讨和研究的地方。以下是对本文工作的不足提出的改进意见，并对进一步的研究进行展望。具体有以下几个方面：
1）本文只分析了主动配电网的稳态电能质量问题，没有分析国标中存在的暂态电能质量问题，但实际中，也会存在暂态电能质量问题，应将分布式电源并网对稳态电能质量的影响扩展到对暂态电能质量问题的研究中；
2）本文的主动配电网模型只考虑了单一的分布式电源接入，未考虑多种分布式电源的接入，对于实际的复杂配电网网络，应该综合考虑包括风力发电、光伏发电等各种不同形式的分布式电源并网对电能质量的影响研究；
3）本文提出的新指标评价体系，还只涉及单一指标的评估，可综合各项电能质量指标对含有分布式电源的配电网的电能质量进行更为有效的评估。