【正文】 16 DG 容量對電壓的影響 16 IV DG 位置對電壓的影響 18 DG 功率因數(shù)對配網(wǎng)影響 19 3 配電網(wǎng)絡(luò) 22 4 配電網(wǎng)繼電保護(hù) 23 5 DG 支持的孤島電網(wǎng)鐵 磁諧振 25 6 結(jié)果分析 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 30 1 1 緒 論 引言 在配電網(wǎng)中 ,多數(shù)工業(yè)、商業(yè)用戶和城市居民負(fù)荷具有很大的隨機(jī)波動性 ,各種不確定因素所引起的負(fù)荷變化給配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行帶來了巨大的難度和挑戰(zhàn)。潮流計(jì)算 。配電網(wǎng) 。 引言 錯誤 !未定義書簽。分布式電源的規(guī)模一般不大，與公共電網(wǎng)相對獨(dú)立。 ⑴ 按所用發(fā)電能源按發(fā)電能源可將分布式發(fā)電技術(shù)分為兩類 :一類為利用可再生能源的 DG,主要包括太陽能光伏、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等發(fā)電形式 。由于大電網(wǎng)中任何一點(diǎn)產(chǎn)生的故障都有可能對整個(gè)電網(wǎng)造成較大影響，嚴(yán)重時(shí)會引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災(zāi)難性后果，這樣的事故在國外時(shí)有發(fā)生，而且這種大電網(wǎng)又極易受到戰(zhàn)爭或恐怖勢力的 破壞，一般的軍事打擊都把摧毀大電廠或電站作為主要目標(biāo)之一，一旦大電網(wǎng)受到破壞將嚴(yán)重危害國家的安全 [6]，另外集中式大電網(wǎng)還不能很好的解決跟蹤電力負(fù)荷變化的問題，而為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠其花費(fèi)是巨大的，經(jīng)濟(jì)效益也非常低。在我國西北部廣大農(nóng)村地區(qū)風(fēng)力資源十分豐富，比如內(nèi)蒙古已經(jīng)形成了年發(fā)電量 1 億千瓦時(shí)的電量，除自用外，還可送往北京地區(qū)，這種無污染綠色能源可以減輕當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染。線徑小，設(shè)備運(yùn)行年限長，自動化程度低，特殊天氣故障率高。無功補(bǔ)償方面，在城區(qū)無論是 10kV 線路或是低壓線路，無功補(bǔ)償都較少，另外自動投切型無功補(bǔ)償裝置尚未被廣泛應(yīng)用，因而系統(tǒng)功率因數(shù)相對較低，對城區(qū)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。文獻(xiàn) [10]將同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)都看成 PQ 節(jié)點(diǎn)，形成了適用于潮流計(jì)算和短路電流計(jì)算的模型，值得一提的是，該文是5 第一篇考慮了三相不平衡問題的關(guān)于分布式發(fā)電系統(tǒng)潮流問題的文章。 以往的研究方法 隨著分布式電源在電力系統(tǒng)中所占比例的不斷擴(kuò)大 ,研究分布式發(fā)電對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的影響勢在必行。 1974 年 Stott 發(fā)現(xiàn)在各種 PQ解耦方法中，有功相角修正方程的系數(shù)矩陣用 B? 代替，無功電壓修正方程的系數(shù)矩陣用 B?? 代替，有功無功功率偏差都用電壓幅值去除，這種版本的算法收斂性最好 [19]。 2）計(jì)算母線 j的等值注入電流 I”j 3）計(jì)算只有等值注入電流作用時(shí)的母線電壓： 39。 ,1 , 2 ,39。 9 2 分布式發(fā)電對縣級配電網(wǎng)的電壓影響 分布式發(fā)電的并網(wǎng)問題 分布式電源 大部分都直接與地區(qū)電網(wǎng)相連 ， 地區(qū)電網(wǎng)要容納各種形式的分布式 電源，因 性能差異、容量不同、并網(wǎng)點(diǎn)不同、并網(wǎng)方式不同 對地區(qū)電網(wǎng)會造成不同影響，會存在幾個(gè)方面問題，具體如下 ： （ 1） 并網(wǎng)后的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析與控制 。由于各分布式電源的出力方式和控制特性各不相同 ,例如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等電源出力具有隨機(jī)性 ,導(dǎo)致潮流的方向變化不定 ,己有確定性潮流不能描述電網(wǎng)的特征 ,必須建立各種分布式電源和負(fù)荷的概率模型 ,研究并網(wǎng)潮流的概率特性和概率潮流計(jì)算方法 ,建立新的電網(wǎng)分析與控制方法。如何使分布式 電源并網(wǎng)后達(dá)到最優(yōu)目標(biāo) ,和分布式發(fā)電容量及負(fù)荷有關(guān)。 并網(wǎng)后的 繼電保護(hù) 分布式發(fā)電并網(wǎng)后 ,會改變系統(tǒng)短路容量 ,使原有的繼電保護(hù)配置與保護(hù)方式不再適用 ,因此需要改變原有繼電保護(hù)方式或采取其他措施與原有保護(hù)裝置配合 ,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行方式變化后繼電保護(hù)再整定。② 由于分布式發(fā)電技術(shù)仍處于研究初期 ,其成本依舊偏高 ,并網(wǎng)運(yùn)行后也會給電網(wǎng)帶來一些負(fù)面影響 ,因此要建立起一套合理的電價(jià)體制和市場服務(wù)體制 ,既可以鼓勵發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù) ,尤其是利用綠色能源的分布式發(fā)電技術(shù) ,同時(shí)也不損害電力公司 的利益 ,實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)和分布式發(fā)電的和諧發(fā)展。 對電壓分布的影響 傳統(tǒng)配電系統(tǒng)為單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò) ,正常運(yùn)行狀況下 ,沿饋線潮流方向 ,電壓逐漸降低。 對電能質(zhì)量的影響 分布式發(fā)電并入配電網(wǎng)后 ,也會對系統(tǒng)帶來負(fù)面的影響 ,例如各種擾動 ,從而對系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。分布式發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)時(shí) ,還會帶來如電壓跌落、電壓脈沖、瞬時(shí)供電中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題。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(shí) ,13 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。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。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 : 15 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。 (1)功率前推 圖 21 的支路 : 16 (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。再加之 DG 產(chǎn)生是有條件的 ,并非隨意獲得 ,所以分布式電源個(gè)數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件以及安全成本等方面因素綜合考慮。在分布式電源接入位置一定的情況下 ,電壓支撐由分布式電源的總出力決定。例如 ,感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要從電 力系統(tǒng)中獲得無功支持才能正常運(yùn)行 ,當(dāng)它啟動時(shí)會造成電壓突然下降 ,而它運(yùn)行時(shí)吸收大量無功 ,使得線路上的無功電流和無功損耗都會增加。DG 接入末節(jié)點(diǎn) ,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 。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)將直接導(dǎo)致配電網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化。 (4)非同期合閘下會擴(kuò)大事故停電范圍。隨著功率因數(shù)的進(jìn)一步改變 ,分布式電源 從吸收無功功率逐漸變?yōu)檩敵鰺o功功率 ,線路的潮流將開始增加 ,在電源上游饋線出現(xiàn)電壓升，線路的電壓曲線繼續(xù)上移。筆者所用的配電網(wǎng)模型將變電所以上的系統(tǒng)等值為一電壓源，配電網(wǎng)電壓等級為 10kV。分 布式發(fā)電功率隨機(jī)變化、分布式發(fā)電機(jī)的啟停均會影響與當(dāng)?shù)刎?fù)荷的協(xié)調(diào)運(yùn)行，引起電壓波動、電壓閃變以等電能質(zhì)量問題。電流保護(hù)是配電網(wǎng)中最為常用的保護(hù)，它是用電流突然增大使保護(hù)動作的保護(hù)裝置。 分布式電源接入配電網(wǎng)中還將帶來另外一個(gè)問題?？紤]到本文所研究的 10kV 配電網(wǎng)中的變壓器繞組都是采用 D,y0 接法 ,故仿真中也采用這接線方式。 圖 51 26 為驗(yàn)證上述結(jié)論的正確性 ,本文對不同參數(shù)下的諧振過電壓進(jìn)行了仿真對比。含分布式電源的配電網(wǎng)由于分布式電源的總?cè)萘坑邢?,分布式電源接入后 ,只能在一定程度上改善配電網(wǎng)的無功不足而且有些分布式電源不但不能提供無功功率反而會消耗無功功率 ,這樣會進(jìn)一步加劇無功不足 。 DG 的位置和容量是設(shè)計(jì)一個(gè)分布式系統(tǒng)不可缺少的前提條件。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最 衷心 的感謝！ 其中 尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師 楊同忠教授 ， 他給我無私的指導(dǎo)和幫助， 不厭其煩 的幫助 我 進(jìn)行論文的修改 ，才使我完成了本篇論文 。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報(bào) 告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 由于我的水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！ 20xx 年 4 月于武漢大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào) .20xx 年 01 期 [27] 袁越 ， 錢科軍 .分布式發(fā)電規(guī)劃的負(fù)荷模型研究 [J]。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)有關(guān)。 圖 52 圖 53 從仿真中可知 ,當(dāng) DG容量相同時(shí) ,異步發(fā)電機(jī)用做 DG電源時(shí)發(fā)生鐵磁諧振的程度明顯大于同步發(fā)電機(jī)。④發(fā)電機(jī)的出力必須大于孤島網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷。這意味著在保護(hù)裝置下游接有分布式電源時(shí)，在保護(hù)的下游和上游發(fā)生故障，都有故障電流流過保護(hù)，由于它沒有方向元件，一旦故障電流超過整定值，保護(hù)都將動作而失去選擇性。在故障發(fā)生時(shí)，由于分布式電源助增電流的作用，流經(jīng)故障點(diǎn)的故障電流將增大分布式電源的引入改變了分布式電源附近節(jié)點(diǎn)的短路水平，它將對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的正確動作帶來影響。在配電網(wǎng)中常用的繼電保護(hù)有電流保護(hù)、電壓保護(hù)、反時(shí)限電流保護(hù)、距離保護(hù)等。沿線路末端方向，電壓波動越大。實(shí)際運(yùn)行時(shí)需加入調(diào)壓裝置防止電壓越限。如圖中 所示 ,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)。相鄰饋線的故障可能會導(dǎo)致分布式電源所在的線路保護(hù)誤動作。 DG 功率因數(shù)對配網(wǎng)影響 DG 功率因數(shù)對電壓的影響傳統(tǒng)的配電網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算總是與負(fù)荷有關(guān)。為結(jié)果更清晰 ,本次試驗(yàn)只選用一個(gè) 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。僅考慮電壓穩(wěn)定的要求 ,針對本文所采用的算例 ,DG 接入容量應(yīng)在系統(tǒng)總?cè)萘康?40%左右。 改變各個(gè)分布式電源的出力 , 每 臺 出 力 可 以 隨 機(jī) 為 總 負(fù) 荷 的20%,40%,60%,80%,100%(保證同時(shí)接入兩個(gè) DG)。 圖 22 前推回代法潮流計(jì)算流程圖 仿真分析 本文應(yīng)用的算例為 IEEE33 母線測試系統(tǒng) ,如圖 23所示 ,系統(tǒng)參數(shù)見文獻(xiàn) [1]。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。 14 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和節(jié)點(diǎn)號。 分布式發(fā)電 的潮流計(jì)算 基于前推回代算法的配電網(wǎng)潮流計(jì)算 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 。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 PsPDG2Ps。3)分布式發(fā)電系統(tǒng)和反饋環(huán)節(jié)的電壓控制設(shè)備相互影響。有功12 與無功負(fù)荷隨時(shí)間的變化會引起系統(tǒng)電壓波動 ,朝線路末端方向 ,電壓的波動越來越大。④ 分布式發(fā)電系統(tǒng)與地區(qū)電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行 ,并向地區(qū)電網(wǎng)輸出電能。新的控制裝置如 SVC、 STATCOM、11 SSSC、 VSCHVDC 等可被用來調(diào)節(jié)分布式電源并網(wǎng)后的無功和電壓。這種情況下 ,如果在電網(wǎng)處于峰荷期間 ,可能會因?yàn)樾〉臄_動而引起分布式電源失去功角穩(wěn)定。 ③ 當(dāng)分布式發(fā)電處于孤島運(yùn)行狀態(tài)下時(shí) ,發(fā)電和供電產(chǎn)生不平衡 ,且孤島電網(wǎng)中沒有電壓、頻率控制 ,用戶得