配电网电压质量控制方案及技术经济比较

输配电网的潮流变化时常引起各节点电压波动或造成电能的浪费,或影响用户的正常工作。针对电压质量存在的问题,研究了低压配电网电压控制装置的接入及其控制效果。着重研究电压控制装置的高压或低压实现问题以及两者的技术经济性比较,从而给出装置的合理初步设计。     

解决配电网电压暂降问题的飞轮储能单元建模与仿真

飞轮储能装置具有短时间、高功率放电的特性,可用于解决电能质量问题。文章用含飞轮储能单元的动态电压恢复器解决配电网电压暂降问题,其中飞轮储能单元使用钢转子和内装式永磁同步电机,既降低了飞轮的制造成本,又减小了飞轮驱动单元的损耗。根据飞轮储能系统的特点,给出了包括配电网电压跌落检测、飞轮储能装置的充放电控制策略和快速补偿电压跌落的整体控制策略。重点讨论了基于矢量控制的飞轮储能装置充放电控制策略,通过控制直流母线电压,使能量在配电网、飞轮储能单元及负载间合理流动。在Matlab/Simulink环境下建立了动态电压恢复器模型,仿真结果表明该模型能准确控制飞轮储能装置充放电,补偿配电网电压跌落,保护敏感负载不受影响。     

配电网无功电压混成自动控制研究

配电网区域无功电压控制同输电网无功电压控制相比具有放射性、枢纽节点电压由主网确定以及无功负荷波动较大等特点;而传统的配电网无功控制方法往往基于时间基,缺乏在线控制的灵活性,引入混成控制思想,通过事件启动控制,从而使系统达到多目标的趋优运行状态,并探讨了地、市(省)调两级无功电压的协同控制模式,实现全网的安全性和经济性。给出了配电网无功电压混成控制(D-HAVC)的原理、控制模式以及系统实现,最后给出了应用实例。     

基于多级协调的配电网电压质量优化方法研究

为了解决配电网电压质量较差的问题,提出了一种基于多级协调的配电网电压质量优化方法,利用改进型原始对偶内点法对各级变压器、无功补偿装置、调压设备进行综合协调和全局控制,从而降低电网电压偏移度,改善电压质量。并以某地区配电网实际参数为算例,对多级协调的配电网电压质量优化方法进行验证,结果表明,该方法能够有效降低系统电压偏移度、网络损耗,对于提高配电网的电压质量有很好的应用价值。     

主动配电网过渡期的自适应双重电压控制方法

针对现有配电网无功电压控制方法既暂时无法实现区域协同控制,又不满足于传统控制方法效果的现状,本文基于配电网不同发展阶段的无功电压特性及需求分析,提出一种适用于主动配电网过渡期的自适应双重电压控制方法。该方法包括集中协同控制和就地自律控制两种模式,可根据配电网不同阶段的通信条件进行自适应选择和控制。本文从控制架构、原理和具体实现方法3个层面阐述了该方法对主动配电网过渡期电压控制的适应性和实用性,并以某实际线路为例,对传统电压控制方法和本文所提方法进行仿真对比,结果验证了所提方法的有效性,并表明该方法在节能降损、改善电压质量等方面具有优越性。     

多功能区域补偿型中压动态电压恢复器的研制

给出了中国首台10kV中压区域型动态电压恢复器(DVR)的研制方法。首先通过对深圳电网10 kV系统电压跌落监测数据的统计分析,进行了该DVR装置安装位置选取和主要性能指标设计。其次重点介绍了该DVR装置主电路各组成单元及控制系统的设计方案。为进一步提高该装置的经济性并减小技术实现难度,设计了基于虚拟阻抗的控制策略,给出了该装置作为故障限流器和串联补偿器的控制方法。通过试验结果验证了装置设计及控制方法的正确性和有效性。     

新型配电网线路PMU装置的研制

小型化、低成本、易带电安装是配电网线路相量测量单元(PMU)的发展方向。文中设计了一种应用于配电网广域测量系统的新型分布式PMU装置。通过高密度感应取电模块从线路中获取能量为装置供电,采用印刷电路板(PCB)式罗氏线圈测量线路电流,利用空间电容分压传感器实现线路电压测量,通过分布式同步采样实现全网的电压、电流采集,为新型配电网线路PMU的研制提供了一种新的解决方案。目前,配电网线路PMU测试样机已实地测试并传回监测数据,装置各模块均能稳定正常工作,测量结果能正确反映线路电压电流。     

晶闸管高压自动调压装置在配电网中的应用研究

针对冲击性负荷造成配电网电压波动的问题,提出了一种基于晶闸管开关控制技术的电压调节装置——晶闸管高压自动调压装置(thyristor voltage regulator,TVR)。首先分析了TVR工作原理、主回路和功能,然后介绍了装置中晶闸管的控制时序,最后给出了某变电站一条10 kV线路安装TVR后的仿真结果与现场运行效果。结果表明,提出的晶闸管高压自动调压装置可在具有冲击性负荷的工况下很好地稳定电压,提高电压质量。     

配电网电压控制方案的探讨

通过分析现有的电压与无功综合控制装置的缺点和不足后，给出了一种新的电压无功控制方案，并对此方案在系统中的调节作用做了计算分析，文章最后指出：基于可控电抗器调节的配电网电压无功调节方案符合电力系统的发展方向，具有良好的发展前景。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

基于热效应原理的电压偏差控制策略设计与分析

针对现有电压偏差监测方法中采用基于平均整流值计算的电压偏差有效值方法的现状,以提高在线监测电压偏差准确度为目的,提出了一种与传统方法不同的采用基于热效应原理的电压偏差有效值计算方法。该方法基于热效应做功机理,利用单位周期内采样点所做功进行叠加运算,描绘出电压变化曲线,以实现对电力系统电压偏差的有效监控。通过分析推导计算方法,给出其计算方法流程图,并在自主研发的控制策略平台上绘制实时监测电压偏差曲线。所得的分析结果与现行方法的比较结果表明,基于热效应原理的电压偏差有效值计算方法能够更加准确地反映电压波动程度,描述电力系统电压偏差数字特性,对于分析电力系统电能质量问题提供有效的手段及依据。     

Real-time voltage control algorithm with switched capacitors in smart distribution system in presence of renewable generations

One of the most important responsibilities of Distribution System Operator (DSO) is to maintain the customer voltage within specified ranges. Capacitor banks have long been used to provide voltage support and to correct displacement power factor on distribution network. This paper presents a new approach for real time voltage control of distribution networks that has improvements over the conventional voltage control models. This approach will be active in emergency conditions where, in real time, the voltages in some nodes leave their permissible ranges. In the proposed model, it is assumed that renewable distributed generations are integrated in the distribution system, and the communication infrastructure of smart grid has already been implemented. Also, all the capacitors are fitted with Remote Terminal Unit (RTU) and are completely accessible and controllable. Unlike previous voltage control methods, the proposed approach does not need the load and renewable generation forecast data to regulate voltage. Moreover, the calculation time of the proposed approach is considerably reduced. The proposed voltage control algorithm is applied on two different models, and each presented model has a substantial improvement over previous models. DSO can choose one of them based on a trade-off between cost and power quality index. To verify the effectiveness and robustness of the proposed control scheme, the developed voltage control scheme is tested on a typical distribution network. The simulation results show that the proposed real time voltage control has the capability to maintain distribution voltage in specified ranges.     

多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

复杂配电网的电压暂降随机预估方法

新型输配电技术的发展以及现代电力用户对电能质量要求的不断提高,使得电压暂降的分析、评估成为当前电能质量研究中的一项重要内容.本文提出系统重构法(RCS)进行复杂配电网的电压暂降随机预估.RCS方法是直接法的延伸,通过对重构系统的潮流计算直接求解电压暂降计算式中的系数项,分别计算三相短路故障、单相接地故障、两相接地故障和相间故障4种故障类型下的电压暂降凹陷域和相应的评估指标.对IEEE-30节点系统的分析和计算证明,本文方法适用于大规模复杂配电系统的电压暂降随机预估.     

Improvement of Power Quality in Distribution System by Residential PV Systems

In recent years, the deterioration in the power quality of a distribution system such as the aggravation of voltage imbalance and current imbalance or the increase of harmonics has been apprehended. It is thought to be causally related to the diversification of load by progress of power electronics technology and the increase of the number of interconnection of distributed generators for home use with the reduction of the effect on the environment. The purpose of this study is development of power conditioner systems (PCSs) with a function of improvement of power quality in the distribution system. In this paper, the authors propose a control method of restraint of harmonics and improvement of voltage imbalance in the distribution system utilizing the PCSs of photovoltaic systems. Moreover, it includes a determination method of the interconnection power factor and the optimal gain of filtering operation of PCSs so as to minimize the voltage imbalance factor and so as to minimize the maximum value of voltage total harmonic distortion in the distribution system by real‐time feedback control with measured data from the information technology switches of distribution line. The numerical calculation is carried out in order to verify the validity of the proposal method.     

区域电网无功电压综合控制系统研究与应用

为了电力系统的高效可靠运行,必须对电压无功进行合理控制,实现无功就地平衡,电能质量最优.区域电网无功电压综合控制系统 (简称AVC)采用集中决策、分层分区控制的方式,综合考虑电网安全约束条件,通过在线的优化计算,提出合理的电压校正和无功优化策略,实现全网无功电压实时自动控制.对提高电能质量,降低损耗,减轻值班人员劳动强度有十分重要的意义.     

泉州地区电网电压骤降的分析及建议

电力系统的电压骤降问题值得关注。通过对泉州地区工业用户受电压骤降影响的程度及电压骤降对敏感设备的影响后果的调查,了解一些敏感设备对电压骤降的耐受能力,同时在一变电站的110kV母线上安装监测仪进行电压监测,并对电网进行仿真计算,最后提出了减缓电压骤降的措施,如加强设备维护,减少故障发生的次数;缩短故障清除时间等。文章还提出了建议,如建立完善的电压质量监测网络;在电力规划、设计时就关注电能质量,加强运行方式的研究等。     

省地协调自动电压控制(AVC)实现方法的研究

对省地协调电压控制的实现方法进行了研究,基于对控制灵敏度问题求解讨论,提出了省地协调的最优潮流(OPF)模型及实现算法、协调二级电压控制(CSVC)模型与实现算法。该算法在综合考虑协调控制时约束条件之间关系的基础上给出了协调控制的设定值。给出了协调控制模式下部分中枢母线电压的计算结果及网损分析结论,结论表明电压协调控制模式有效提高了电网的经济效益和安全性。     

考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置策略

高渗透率分布式电源引起电压偏移和波动等电压质量问题,同时可引发配电网网损增加。针对这一问题,以配置储能为解决方式,并以提高配电网经济效益和提升电压质量为目标,结合电池储能系统功率四象限输出运行策略,提出了配电网储能选址定容的优化配置策略。构建了以购电成本、网损成本和投资成本之和最小为目标的配电网经济运行模型,以15 min为时间尺度滚动计算,并以典型日内的总成本最低建立储能选址定容模型,同时对各节点电压的偏移和波动范围设置约束,使用混合整数二阶锥数学规划进行优化求解。以IEEE 33节点配电网为例进行仿真验证,结果证明了所提出优化配置方法的可行性与高效性。     

无功补偿计算及电压无功投切判据分析

介绍了变电站无功补偿的计算方法和电压无功动作的几种判据原理及特点,尤其是电压无功相关性复合控制判据。采用该判据,可以在保持无功调节次数和无工补偿效果不变的情况下,有效地减少有载分接开关的调节次数并提高电压质量。