分布式電源輻射狀系統(tǒng)中電能質(zhì)量和電壓波動率的分析

高蘭恩

（河北工程技術(shù)高等?？茖W校，河北 滄州 061001）

1 分布式電源對系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

分布式電源能對配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。這種影響取決于多種因素，包括應(yīng)用的分布式電源的容量和類型，饋電線特性，分布式電源的控制方法。

對于任何分布式電源系統(tǒng)，電壓波動是必須考慮的影響，特別是對于光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電機等。其它分布式電源也能導(dǎo)致電壓閃變，比如當同步發(fā)電機的負載發(fā)生突然變化時，電壓輸出將產(chǎn)生短期振蕩，形成明顯的電壓波動。圖1表示了一個大型分布式電源接入系統(tǒng)后，可能發(fā)生的電壓波動情況，饋電線上的電壓波動可能超過工業(yè)禁止的波動限制。GE的波動曲線是最多被采用的工業(yè)指導(dǎo)原則，在IEEE標準519-1992。如果分布式電源沒有被正確控制或輸出短時間劇烈波動都能導(dǎo)致電壓波動問題。大容量的光伏發(fā)電和風站能產(chǎn)生這種波動。傳統(tǒng)電機也能產(chǎn)生這種問題。所有分布式電源運行時不能超過電壓波動曲線限制。

2 電壓波動的控制

當發(fā)電機放置的位置使短路電流相對發(fā)電機輸出電流的比率很高時，電壓波動可以限制在可以承受的范圍內(nèi)，也可以通過使用精確的控制方案限制發(fā)電機輸出的變化率，從而限制電壓波動。比如，許多逆變器和旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機具有軟啟動功能，允許他們在許多秒內(nèi)緩慢的提高電壓，比直接打開電源要好的多。精確的異步機速度匹配和同步機的同步能夠減少電力系統(tǒng)并網(wǎng)過程造成的電壓波動。使用分布式電源專用的變壓器能減輕二次側(cè)系統(tǒng)的其它負載的電壓波動問題。

當在饋電線上放置大型分布式電源時，需要更先進的輸出方法。這就包括快速響應(yīng)電壓調(diào)整器，或利用無功補償裝置。例如，許多逆變器能產(chǎn)生前移或滯后無功功率，利用這特性迅速的調(diào)整線路電壓。事實上，如果正確運用這些特點，這種控制類型的分布式電源組合能提高饋電線的電能質(zhì)量。

3 對電壓波動的要求

如果分布式電源造成的線路電壓波動超過一定范圍，應(yīng)該停止運行。圖2顯示了由于分布式電源造成的電壓的變化。但是要評定發(fā)生擾動的數(shù)量和等級卻是不容易的。依賴于很多因素，包括電源的類型和單元的運行方式。但是如果存在威脅，需要基于波動曲線標準進行快速的計算，譬如，如果電力系統(tǒng)上的分布式電源造成的最壞情況電壓波動小于0.5%。如果最壞情況下的波動到2%或3%。這時候就成為威脅了。盡管如此，需要確定他們發(fā)生的時間，頻率和擾動的包絡(luò)形狀，觀察和波動曲線符合的部分。

保證不發(fā)生這問題的一個途徑是把分布式電源放置在特定的位置，這一特定位置需要滿足的條件是電力系統(tǒng)可承受的故障電流要大于分布式電源輸出電流的100倍以上。這樣可以保證輸出從0升到100%時電壓波動不超過1%和0.5%從0升到50%時電壓波動不超過0.5%。分布式電源的輸入電流影響?zhàn)侂娋€電壓。依據(jù)輸入電流的相位角和大小，電壓降低或升高。

4 結(jié)語

總的來說，如果波動計算結(jié)果表明電壓波動會產(chǎn)生問題，分布式電源需要用適當?shù)难b置解決或減輕這問題。所用裝置可以是專用的變壓器，或分布式電源上的電壓和功率調(diào)整裝置，也可以是通過對分布式電源上的運行限制來防止波動的產(chǎn)生。

［1］丁明，王敏.分布式發(fā)電技術(shù)[J].電力自動化設(shè)備，2004,24(7):31－36.

［2］高笑，趙宏偉，馮璞喬.基于分布式發(fā)電的配網(wǎng)規(guī)劃初探[J].江蘇電機工程，2005,24(2):9－11.