【正文】 功時 ,線路的潮流將開始增加 ,線路電壓開始上升 ,當 DG 發(fā)出的無功功率大于負荷吸收的無功總量時 ,最大電壓點將出現(xiàn)在 DG所在的節(jié)點 ,DG輸出的無功功率越大 ,該節(jié)點的電壓升高越多。綜上所述 ,DG不適宜在末節(jié)點接入系統(tǒng) ,可選擇在線路中間偏末端的位置或位置組合?？梢钥闯?DG 接入點越靠近線路始端 ,電壓升高量越小 。 分布式電源位置對電壓分布的影響 令其他運行條件相同 ,給定分布式電源的容量且以恒定功率因數(shù)運行 ,分布式電源的接入位置取表 33中數(shù)據(jù) ,觀察饋線電壓曲線的變化。 DG 接入點之前的饋線傳輸?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 ?？?cè)萘繛?4963KW。而當 DG的有功輸出大于負荷量但小于 2 倍的負荷量時 ,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 ,因為此時 DG 不僅為負荷提供電量 ,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 。 由于接入 DG前后負荷側(cè)電流不發(fā)生變化 ,所以第二部分損耗為 : 第 24 頁 式中 Rn為 DG接入點之后的線路電阻。而對于接入點之后的節(jié)點電壓沒有影響 ,但由于接入點電壓被提高 ,所以之后節(jié)點電壓也隨著提高 ,但電壓曲線和無 DG時一致。 為 節(jié)點 a到節(jié)點 b傳輸?shù)目偣β省? 理論分析 設某線路總有功功率為 PL,總無功功率為 QL,共有 m 個節(jié)點。一般情況下分布式電源容量較小 ,實際應用中也是多接入規(guī)模較小的配網(wǎng)系統(tǒng)。 第 20 頁 饋線中不同位置分布有若干負荷。 (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)電機能夠進行調(diào)節(jié)的量只有兩個 :勵磁電流和原動機拖動轉(zhuǎn)矩。 3)發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率相等 。由于本文涉及的分布式電源容量較小 ,故可將其以 PQ 結點形式并網(wǎng)。由圖2 2 26可以看出一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)絡 ,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。DG接入末端節(jié)點時 ,會造成該節(jié)點電壓局部升高過高 ,極有可能超過額定電壓。 表 21 DG 容量 Matlab仿真結果 第 15 頁 圖 24 DG 容量不同對系統(tǒng)電壓的影響 由圖 24可以看出 ,隨著 DG容量的逐漸增加 ,節(jié)點電壓也在隨著 DG的容量增加而升高。所用算例為 IEEE33節(jié)點測試系統(tǒng) ,系統(tǒng)參數(shù)見文獻 [12]。 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 。矩陣 F和 T的列表示支路 111,矩陣中各元素分別表示各支路對應的首、末節(jié)點號。(2)假定支路功率不變 ,利用已知的根節(jié)點 (電源節(jié)點 )電壓 ,由網(wǎng)絡首端向末端計算各支路電壓損耗和節(jié)點電壓。當分布式電源并網(wǎng)后 ,改變了配電網(wǎng)拓撲結構 ,使其變?yōu)槎嘣淳W(wǎng)絡 ,發(fā)生故障時 ,分布式電源也向故障點提供故障電流 ,使得故障電路大小和方向都發(fā)生改變 ,會導致原有的保護裝置發(fā)生誤動或拒動等 ,因此要改變線路保護裝置 的配置。分布式發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)時 ,還會帶來如電壓跌落、電壓脈沖、瞬時供電中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題。 (2)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。 (1)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 ,正常運行狀況下 ,沿饋線潮流方向 ,電壓逐漸降低。 2)由于分布式發(fā)電 技術仍處于研究初期 ,其成本依舊偏高 ,并網(wǎng)運行后也會給電網(wǎng)帶來一些負面影響 ,因此要建立起一套合理的電價體制和市場服務體制 ,既可以鼓勵發(fā)展分布式發(fā)電技術 ,尤其是利用綠色能源的分布式發(fā)電技術 ,同時也不損害電力公司的利益 ,實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)和分布式發(fā)電的和諧發(fā)展。 (3)并網(wǎng)后的繼電保護 分布式發(fā)電并網(wǎng)后 ,會改變系統(tǒng)短路容量 ,使原有的繼電保護配置與保護方式不再適用 ,因此需要改變原有繼電保護方式或采取其他措施與原有保護裝置配合 ,實現(xiàn)電網(wǎng)運行方式變化后繼電保護再整定。如何 使分布式電源并網(wǎng)后達到最優(yōu)目標 ,和分布式發(fā)電容量及負荷有關。由于各分布式電源的出力方式和控制特性各不相同 ,例如風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等電源出力具有隨機性 ,導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 和負荷的概率模型 ,研究并網(wǎng)潮流的概率特性和概率潮流計算方法 ,建立新的電網(wǎng)分析與控制方法。分析了目前為研究高滲透率 DG的系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定所采用的動態(tài)模型的精度和有效性。國內(nèi)外很多專家學者致力于對 DG 的研究。線路之間互導能力差，只能進行一些范圍小、負荷輕的簡單操作，尤其是變電所出線部分，由于回路數(shù)過多，若發(fā)生設備故障或遇到檢修情況，會導致網(wǎng)絡供電區(qū)域長時間、大面積的停電情況。由于早期整體規(guī)劃不合理造成 10kV 配電網(wǎng)的布局和電源點位置不合理，隨著城區(qū)建設發(fā)展，用戶數(shù)量和負荷的日益增加，配電網(wǎng)不斷延伸和擴展，導致電源點與負荷中心產(chǎn)生偏離，對城市配電網(wǎng)在供電運行的經(jīng)濟性與質(zhì)量造成嚴重影響。另一類為利用不可再生能源的 DG,主要包括內(nèi)燃機、熱電聯(lián)產(chǎn)、燃動機、微型燃氣輪機、燃料電池等發(fā)電形式。其以天然氣、沼氣、生物質(zhì)氣和輕油等作為燃料，無需通過電網(wǎng)輸送，利用管網(wǎng)和電纜系統(tǒng)向特定區(qū)域內(nèi)同時直供電力、蒸汽、熱水和冷氣，實現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供。 關鍵詞：分布式發(fā)電；配電網(wǎng)；電壓影響 II Abstract Distributed generation is often associated with the existing distribution work, therefore the study of the effect of distributed generation on original distribution system can contribute to its safe,reliable and efficient connection with the distribution to join the distribution generation into the distribution work safely and reliably is directly related to the value of distributed impact of voltage of system will directly affect quality of Power supply and system stability as the injection of distributed ,the study of the impact of voltage bees important after the injection of distributed generation. Keywords:Distributed Generation。因此對其并網(wǎng)后對系統(tǒng)電壓的影響研究就顯得非常重要。分布式電源的規(guī)模一般不大，與公共電網(wǎng)相 第 2 頁 對獨立。 (1)按所用發(fā)電能源：按發(fā)電能源可將分布式發(fā)電技術分為兩類 :一類為利用可再生能源的 DG,主要包括太陽能光伏、風能、地熱能、海洋能等發(fā)電形式 。但是就目前而言，總體上縣域配電網(wǎng)絡仍然存在以下問題： (1)電源點不足且分布不合理，導致供電半徑大。目前，縣級城區(qū)供電線路交叉較多，供電范圍不能分片、分區(qū)供電。我國隨著發(fā)電側(cè)競爭機制的建立、“西氣東送”工程的實施等 ,也為分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了機遇 [1]。 文獻 [21]概述了關于 DG 并網(wǎng)后對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。 (1)并網(wǎng)后的穩(wěn)態(tài)運行分析與控制 分布式發(fā)電并網(wǎng)相當于多個有限容量電源與近似于無窮大電源并網(wǎng)運行 ,配電網(wǎng) (本文主要研究分布式發(fā)電并入配電網(wǎng)的情況 )結構和運行方式都會發(fā)生改變。 4)分布式發(fā)電并網(wǎng)后原有電網(wǎng)具備了潮流優(yōu)化的條件 ,通過對網(wǎng)絡進行合理規(guī)劃 ,可以有效減少其他能源消耗 ,降低發(fā)電成本和損耗。地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生故障時 ,若分布式發(fā)電容量或接入點位置不合理 ,會使地區(qū)電網(wǎng)的可靠性降低。而且完全由用戶本身承擔失電損失是不合理的 ,應確定失電損失的分攤對象、定量計算各對象分攤的失電損失。分布式發(fā)電的接入對配電網(wǎng)的供電經(jīng)濟性和節(jié)點電壓、潮流、短路電流、網(wǎng)絡供電可靠性等都會帶來影響。本文的負荷設為恒功率模式。2)分布式發(fā)電經(jīng)基于電力電子技術的逆變器接 入配電網(wǎng)。 (4)對系統(tǒng)繼電保護的影響 一般認為配電網(wǎng)中只有一個電源 ,當線路發(fā)生故障時 ,故障點的故障電流只由電源提供。已知網(wǎng)絡末端功率 ,由網(wǎng)絡末端向首端的方向計算各支路功率損耗和功率 ,依此推算網(wǎng)絡中的線路功率分布 ,最終得到根節(jié)點注入功率 。圖 2l所示網(wǎng)絡中 ,支路共分為 3 層 ,即 Ll~L3,支路 9 為第一層 ,支路 10為第二層 ,支路 11 為第三層 ,因此其網(wǎng)絡層次矩陣 L為 : (2)形成節(jié)點層次矩陣 N 如上描述 ,圖 21的節(jié)點層次矩陣 N 為 : (3)形成支路層次關聯(lián)矩陣 M 支路首節(jié)點矩陣 F和支路末節(jié)點矩陣 T是為了描述網(wǎng)絡中支路與節(jié)點的連接關系而建立的。支路的 電壓和功率可以利用這些信息 ,運用前推回代法計算出來。潮流程序利用 matlabm文件編制。 DG出力改變見表 21。 DG越接近系統(tǒng)母線 ,如節(jié)點 2,對線路電壓分布的影響越小 。然后運用潮流程序進行分布式電源接入配電網(wǎng)后電壓分布的計算 ,對分布式電源接入輻射型配電網(wǎng)絡前后負荷節(jié)點電壓的變化進行了初步探究。本文的分布式電源采用同步發(fā)電機形式并網(wǎng) ,同時設其出力恒定 ,即不隨負荷的變化而變化。 2)發(fā)電機電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同 。調(diào)節(jié)發(fā)電機有功功 率時 ,發(fā)電機提供的無功功率會自動相應變化 ,這種變化能否滿足負載對無功功率的需求 ,則不確定 ,為此要進行一定的無功調(diào)節(jié)。本文配電網(wǎng)電壓等級為 10kV。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。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 ,本節(jié)將詳細分析這些影響。 節(jié)點 a 到節(jié)點 d 第 22 頁 的線路阻抗 。 分布式電源接入后 ,節(jié)點 d的電壓為 由此可知 ,當分布式電源接入后 ,會使接入點的電壓升高 ,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 d時 ,會使得接入點和接入點之前 的節(jié)點電壓升高 ,升高值為 。 由圖 33知 , 則第一部分損耗為 : 式中 Rm為 DG接入點之前的線路電阻。當 DG的有功輸出小于負荷量時 ,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 。 DG 容量分別取為總負荷的 第 25 頁 20%,40%,60%,80%,100%?？梢钥闯?DG 容量在一定范圍內(nèi)時 ,DG 容量和饋線電壓升高量成正比。但一般要求 DG總出力要小于負荷量 ,以免破壞線路的嚴格吸收型受端網(wǎng)絡。 DG的引入對線路電壓的改變形式仍同理論分析結果一致。 DG接入饋線中部 ,即節(jié)點 10或 14的位置 ,局部電壓最大值在線路中部出現(xiàn)。功率因數(shù)超前變?yōu)闇蟮倪^程 ,也是 DG從無功負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 ,該值一般取決于負荷的功率因數(shù)及 DG 的功率與負荷功率的比值 [2]。 無功補償及電壓調(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 ,在各種不同運行方式下 ,使用戶的電壓偏差負荷國家標準。2）利用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓 。目前線路中使用較多的是并聯(lián)電容器。節(jié)點電壓有效值的大小對無功功率分布起決定作用。并聯(lián)補償方式因為接線簡單、操作方便、對系統(tǒng)可靠性影響小而廣泛使用 ,因此本文運用并聯(lián)補償方式對系統(tǒng)進行調(diào)壓。 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。用戶低壓端無功功率補償裝置一般按照用戶無功負荷的變化自動投切補償電容器 ,可以做到不向高壓線路反送 無功功率電能。由文獻 [13]知 ,由于 DG的引入 ,使得補償位置、容量計算略有不同 ,按滿足運行 電壓確定補償容量 ,則當電壓越上限時 : ,整理得 : 電壓越下限時 , 整理得 : 其中 ,Xm、 Xn分別為補償點的線路電抗 , 、 為所需補償?shù)娜萘?,、 為配電線路允許的電壓偏差上下限 ,Um、 Un分別為調(diào)壓前補償點電壓。由圖 37各條補償點位于 DG接入點之前的電壓曲線 ,可以看出當補償容量相同時 ,補償點越靠近線路前端 ,調(diào)壓作用越小 ,即節(jié)點電壓降低幅度越小?？芍?,對某個節(jié)點進行一定容量的無功補償 ,可以有效的提高電壓。當 必時 ,補償器吸收無功功率 ,通過控制系統(tǒng)的合理控制 ,就能根據(jù)實際情況自動調(diào)節(jié) 無功功率 ,使無功功率滿足當前需要 ,進而達到調(diào)整電壓的目的。由結果得知 ,DG的接入容量、位置和運行的功率因數(shù)都會影響電