主動配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制策略

岳超 李鑫 李洛

摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，出現(xiàn)了分布式發(fā)電的協(xié)調(diào)控制與管理技術(shù)，其為主動配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)提供了技術(shù)支持，從而將主動配電網(wǎng)的電壓協(xié)調(diào)控制變成了可能。鑒于此，本文將首先對分布式發(fā)電對于配電網(wǎng)電壓及其控制的影響進行簡單的分析，然后以此為基礎(chǔ)對主動配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制體系和策略進行討論和分析，以期為日后相關(guān)單位強化對主動配電網(wǎng)電壓的協(xié)調(diào)控制水平，提高配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量提供一些建議和理論參考。

關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng);主動電壓;協(xié)調(diào)控制;影響;策略

引言

現(xiàn)階段，無功電壓控制技術(shù)在高壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，并且取得了比較可觀的效果。與之相比，無功電壓控制技術(shù)在中壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用卻比較滯后，這與中壓配電網(wǎng)分布廣泛，投資成本較高有著直接聯(lián)系。然而，主動配電網(wǎng)給中壓配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制帶來了發(fā)展機遇。接入分布式發(fā)電以后，主動配電網(wǎng)需要安裝測控裝置，從而提高了中壓配電網(wǎng)中的可觀測點的數(shù)量，為其無功電壓協(xié)調(diào)控制帶來了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。除此以外，分布式發(fā)電豐富了控制手段，從而實現(xiàn)了電壓和無功的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

一、分布式發(fā)電對于配電網(wǎng)電壓及其控制的影響

由于分布式發(fā)電會對配電網(wǎng)的電壓產(chǎn)生一定的影響，因此現(xiàn)階段仍無法大規(guī)模的接入配電網(wǎng)。對于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)而言，其潮流在從配電網(wǎng)流向用戶的過程中，會使得每個節(jié)點的電壓值沿饋線降低，變電站的主變分接頭位置調(diào)節(jié)、饋線電壓調(diào)節(jié)以及電容器組的投切控制等站內(nèi)電壓控制都是根據(jù)這種設(shè)定進行的。當分布式發(fā)電大規(guī)模的接入到配電網(wǎng)以后，網(wǎng)絡(luò)潮流就會變得不確定，其電壓也不再是單調(diào)的，所以傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)方式已經(jīng)無法發(fā)揮作用^[1]。經(jīng)過實際調(diào)查，發(fā)現(xiàn)分布式電壓對于配電網(wǎng)電壓的影響主要有以下三個方面。

（一）分布式發(fā)電對于配電網(wǎng)電壓水平的影響

當分布式發(fā)電向饋線注入有功或者是無功功率時，必然會影響節(jié)點電壓的變化。也就是說，接入分布式發(fā)電以后，節(jié)點的電壓水平有可能被抬升，也有可能被降低，這一方面與分布式發(fā)電的類型有關(guān)，另一方面也與分布式發(fā)電的控制模式有關(guān)，并且海域饋線參數(shù)和負荷的大小等有密切的聯(lián)系。

（二）分布式發(fā)電對于變電站電壓控制的影響

大規(guī)模的分布式發(fā)電，尤其是以逆變器為基礎(chǔ)的光伏發(fā)電，一般只會發(fā)出有功功率的分布式發(fā)電。在這些分布式發(fā)電單元接入饋線之后，能夠直接使變電站的主變低壓側(cè)檢測到有功功率以及功率因數(shù)發(fā)生的變化，因此，極有可能使得變電站的電壓控制裝置出現(xiàn)誤動。

（三）分布式發(fā)電對饋線電壓控制的影響

饋線電壓調(diào)節(jié)裝置是保證饋線負荷節(jié)點電壓處于正常范圍之內(nèi)的重要調(diào)節(jié)手段，其可以根據(jù)饋線電壓最低點和安裝點的電壓值來調(diào)節(jié)分接頭檔位，從而保證饋線電壓調(diào)節(jié)裝置安裝點下游的節(jié)點電壓不超出正常范圍。然而，當接入分布式發(fā)電以后，饋線最低點的電壓就會受到影響，因此很有可能使得饋線電壓調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)誤動。

二、主動配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制

當不同種類的分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)以后，原有的饋線電壓水平和電壓調(diào)節(jié)控制便會受到本質(zhì)的影響。因此，主動配電網(wǎng)的電壓協(xié)調(diào)控制應(yīng)當充分考慮這些變化，并且不斷協(xié)調(diào)分布式發(fā)發(fā)電和有功與無功控制設(shè)備，從而實現(xiàn)主動配電網(wǎng)對于饋線電壓的協(xié)調(diào)控制。

（一）控制結(jié)構(gòu)

主動配電網(wǎng)的電壓協(xié)調(diào)控制區(qū)域是變電站母線下的所有10V饋線中壓配電網(wǎng)絡(luò)，其主要包括饋線電壓協(xié)調(diào)控制器以及變電站電壓協(xié)調(diào)控制器及其交互兩大部分。饋線電壓協(xié)調(diào)控制器主要是通過控制饋線上的SVR、分布式發(fā)電的無功功率、以及SVC等來對單一饋線進行電壓協(xié)調(diào)控制。變電站電壓協(xié)調(diào)控制器一方面要對電容器組實現(xiàn)投切控制，另一方面還要和饋線電壓協(xié)調(diào)控制器進行交互，從而實現(xiàn)對主變分接頭的調(diào)節(jié)，并保證所有低壓母線的電壓水平。

（二）饋線電壓協(xié)調(diào)控制

要實現(xiàn)對饋線電壓的協(xié)調(diào)控制首先應(yīng)當對其電壓水平進行估算，也就是估算其最大值和最小值。由于無法在所有的節(jié)點上安裝測量單元，因此很難實時監(jiān)測最大電壓值和最小電壓值，不過安裝的饋線自動化終端FTU以及分布式發(fā)電接入點能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓的采集。饋線的電壓最大值一般位于接入點或者是饋線首段，可以表示為U_f，max=max（U_i，U₀），i∈S_DG，其中U_i為接入點電壓值，U₀為饋線首段電壓值，S_DG為分布式電源接入點集合。饋線的最小電壓一般以分段開關(guān)作為邊界，通過對每個區(qū)域的最小值進行估算，最終選出實際的最小電壓值，其可以表示為U_{dp，min}=（U₁+U₂）{1/2-[（P₁-P₂）R+（Q₁+Q₂）X]/（8U₁U₂）}，其中R和X分別為雙端域線路總阻值和電抗值，U₁為首段電壓，U₂為末端電壓，P₁和P₂分別為首段和末端的有功功率，Q₁和Q₂分別為首段和末端的無功功率^[2]。

（三）變電站電壓協(xié)調(diào)控制

變電站電壓協(xié)調(diào)控制的目的是調(diào)節(jié)饋線的電壓水平，一般是通過調(diào)節(jié)主變分接頭的檔位來實現(xiàn)。在變電站電壓協(xié)調(diào)控制器和饋線電壓協(xié)調(diào)控制器交互獲得最大和最小電壓估計值以后，便能夠根據(jù)邏輯控制來調(diào)節(jié)多饋線電壓水平，其中最大電壓估計值為U_b，max，最小電壓估計值為U_b，min。①若U_b，max≤U_max，U_b，min≥U_min，表示饋線電壓水平正常，不需要進行調(diào)節(jié);②若U_b，max>U_max，U_b，minmin，表示存在電壓越上限和電壓越上限的饋線，無法調(diào)節(jié)，不需要協(xié)調(diào);③若U_b，max>U_max，U_b，min>U_min，表示存在電壓越上限的饋線，需要根據(jù)△T=ceil[（U_b，max-U_max）/△U_T]調(diào)節(jié)變壓器分接頭檔位;④若U_b，maxmax，U_b，minmin，表示存在電壓越下限的饋線，需要根據(jù)△T=ceil[（U_min-U_b，min）/△U_T]調(diào)節(jié)變壓器分接頭檔位^[3]。

三、結(jié)語

本文對分布式發(fā)電對于配電網(wǎng)電壓及其控制的影響進行了簡單的介紹，然后提出了一些主動配電網(wǎng)電壓的協(xié)調(diào)控制策略。然而要進一步提升配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制效果依然并非易事，相關(guān)單位和技術(shù)人員應(yīng)當在工作實踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題，積累經(jīng)驗，加強學(xué)習，爭取不斷優(yōu)化主動配電網(wǎng)電壓控制措施，從而保證配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，為我國的經(jīng)濟發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

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（作者單位：中國電建集團青海省電力設(shè)計院有限公司）