【正文】 (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 。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。 第 11 頁 圖 21 12 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(hào)和節(jié)點(diǎn)號(hào)。圖 21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 : 第 12 頁 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。圖 21 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。 (1)功率前推 圖 21的支路 : 第 13 頁 (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。 圖 22 前推回代法潮流計(jì)算流程圖 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。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(gè)數(shù)。功率因數(shù)取 ,滯后。根據(jù)文獻(xiàn) [3],選擇較合適的 DG容量 ,約為總?cè)萘康?40%。 Matlab仿真結(jié)果如圖 25所示 : 第 16 頁 圖 25 DG 位置不同對系統(tǒng)電壓的影響 由圖 25 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 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) 129,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。 本章小結(jié) 分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)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。而當(dāng)分布式電源退出時(shí) ,使得依靠 DG 支撐的饋線電壓下跌 ,同樣會(huì)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。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)。 (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(lì)磁形式的恒定主磁場。 (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) 第 19 頁 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 。 四個(gè)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 )。當(dāng)勵(lì)磁電動(dòng)勢 E0 和端電壓 U確定時(shí) ,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。 2) 無功功率調(diào)節(jié) :通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 ,即改變勵(lì)磁電動(dòng)勢 E。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]。為便于研究 ,木文所用負(fù)荷為恒功率靜態(tài)負(fù)荷模型 。對配網(wǎng)進(jìn)行潮流分析時(shí) ,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)。單饋線模型為 :沿饋線將每 一集中負(fù)荷視為一個(gè)節(jié)點(diǎn) ,將變電所的低壓母線編號(hào)為O,后面負(fù)荷節(jié)點(diǎn)依次編號(hào)為 1,2,3,? i? m(m為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)總數(shù) )。 圖 3l 配電網(wǎng)饋線模型 第 21 頁 表 31 線路阻抗和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù) [10] 分布式電源對電壓 影響仿真及分析 在第 中己經(jīng)通過潮流程序初步得出了分布式電源的接入會(huì)對配電網(wǎng)電壓帶來影響。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(gè)節(jié)點(diǎn) ,如圖 32所示。為電壓降 ?！?U。當(dāng)在 d 點(diǎn)接入容量為 的分布式電源后 , 未接入 DG前一致。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。 當(dāng)容量為 的分布式電源接入節(jié)點(diǎn) d時(shí) ,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。當(dāng)分布式電源容量較小時(shí) ,即遠(yuǎn)小于系統(tǒng)總負(fù)荷時(shí) ,△ L 此可近似看做一條單調(diào)遞減的線段。當(dāng)分布式電源放置在配電網(wǎng)的前端時(shí) ,網(wǎng)損曲線為一條拋 物線。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。令 DG其他運(yùn)行條件形同 ,容量取表 32 中數(shù)據(jù) ,觀察饋線電壓曲線的變化。 表 32 DG 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(gè)位置 ,選擇為節(jié)點(diǎn) 3,節(jié)點(diǎn)10和節(jié)點(diǎn) 15。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。最大電壓升高率出現(xiàn)在 DG所在節(jié)點(diǎn)。對于 DG接入容量要根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)確定。 DG功 率因數(shù)取為 ,滯后 (無功為正 )。c)DG容量為總負(fù)荷 80% 由圖 35可知 ,相同容量的 DG接入點(diǎn)不同時(shí) ,會(huì)對電壓的分布帶來不同影響。而當(dāng)該點(diǎn) DG 退出運(yùn)行時(shí) ,同樣會(huì)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。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(shí) ,可運(yùn)行在單位功率因數(shù)下 ,以同步電機(jī)并網(wǎng)時(shí) ,可通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制功率因數(shù)。當(dāng) DG 以超前功率因數(shù)運(yùn)行時(shí) ,DG 的并入會(huì)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。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。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。 (2)發(fā)電機(jī)調(diào)壓 發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與其勵(lì)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(shí) ,其發(fā)出的無功功率增加 ,反之 ,則減少。 (3)改變變壓器變比調(diào)壓 1）利 用變壓器分接頭調(diào)壓 。 (4)應(yīng)用無功功率補(bǔ)償裝置調(diào)壓 第 31 頁 線路電壓和線路輸送的無功功率密切相關(guān) [23]。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 。當(dāng)負(fù)荷較低 ,線路處于輕載時(shí) ,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。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)電壓和流經(jīng)線路的無功功率相互影響。無功功率接入系統(tǒng)的方式有兩種 :并聯(lián)和串聯(lián)。個(gè)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(gè)別用電設(shè)備對無功功率的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)電容器組分散的與用電設(shè)備并接 。同時(shí)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)。二是在10kV 線路中 。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(huì)造成線路低負(fù)載時(shí) ,無功功率過補(bǔ)償 ,會(huì)增加線路損耗 ,也使電壓合格率降 第 33 頁 低。 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。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 33節(jié)的分析可知 ,當(dāng) DG的容量一定時(shí) ,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。補(bǔ)償容量小時(shí) ,對前端節(jié)點(diǎn)的調(diào)壓作用又較小。 第 35 頁 圖 38 23 節(jié) DG 接入后的調(diào)壓 (2)分布式發(fā)電退出時(shí)的調(diào)壓 當(dāng)線路處于重載時(shí) ,DG的退出會(huì)對部分節(jié)點(diǎn)電壓造成影響。 圖 39 DG 退出運(yùn)行時(shí)的電壓降落 第 36 頁 圖 310 DG 退出運(yùn)行時(shí)的調(diào)壓 圖 310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(gè)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。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)。通常 可以連續(xù)調(diào)節(jié) ,當(dāng)時(shí) ,補(bǔ)償器發(fā)出無功功率 。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。 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?DG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。 (2)DG的接入與退出可能會(huì)使得某些節(jié)點(diǎn)電壓越上限或下限 ,此時(shí)需要對其進(jìn)行調(diào)壓。 第 39 頁 參考文獻(xiàn) [1] 陳琳 .分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)若干問題的研究 [M].浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 ,20xx [2] Loileilai,TzeFunChan 著 ,孔祥新等譯 .分布式發(fā)電一感應(yīng)和永磁發(fā)電機(jī) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [3] 吳玉蓉 ,劉會(huì)金 ,孫麗萍等 .電能質(zhì)量問題中的電壓跌落 [J].電力建設(shè) .20xx,(8):6467 [4] 余昆 ,曹一家 ,倪以信等 .分布式發(fā)電技術(shù)及其并網(wǎng)運(yùn)行研究綜。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(jí)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。而 DG 的接入會(huì)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。 第 38 頁 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。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(dòng)態(tài)兩種情況下都可以對無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。靜止無功補(bǔ)償器包括包括晶閘管控制電抗器 TCR(Thyristor Controlled Reactor)和晶閘管投切電容器 TSC(Thyristor Switched Capacitor),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(Fixed Capacitor)或機(jī)械投切電容器MSC(Mechanically switched Capacitor)混合使用的裝置 (如 TCR+FC、 TCR+MSC 等 )[14]。當(dāng)補(bǔ)償容量一致時(shí) ,補(bǔ)償點(diǎn)越接近線路末端 ,對電壓抬高越有效 ,對整個(gè)線路的電壓提高也有顯著作用 。圖 39為 DG處于各不同節(jié)點(diǎn)時(shí)的電壓情況。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。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。 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。與此同時(shí) ,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。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。因配置地點(diǎn)不同 ,無功功率補(bǔ)償效果是有區(qū)別的。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。它通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)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。 并聯(lián)電容器是指并聯(lián)在系統(tǒng)里的電容器。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額時(shí) ,即無功電源不能提供足夠的無功功率時(shí) ,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。在不考慮輸電線的對地電容時(shí) ,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)