主动配电网背景下无功电压控制方法探讨

主动配电网背景下无功电压控制方法探讨

刘华

(国家电网大同供电公司山西大同037008)

摘要：随着世界能源问题的不断突出，分布式电源作为一种全新的解决方案，代表着未来电网的发展方向。为了保证数量极大的分布式电源（DG）接入电网的稳定性以及可靠性，合理调控无功电压，主动配电网（AND）应运而生。本文对主动配电网进行了简要介绍，分析了分布式电源对配电网的无功电压影响，并据此从宏观和微观两个角度提出一系列解决无功电压控制措施。

关键词：主动配电网；无功电压；分布式电源

0引言

近几年，随着我国工业化和信息化的迅猛发展，以及居民用电量需求的迅速提升，促使电力系统朝着高电压、超大容量的方向发展，同时现代工业对供电稳定性的要求也愈加苛刻。同时，世界能源问题越来越严重，可再生能源的应用成为了未来的一大趋势，分布式电源（DG）和主动配电网（AND）应运而生。但是大量的分布式电源对主动配电网的冲击很大，容易对无功电压造成影响。因此。合理有效地控制无功电压，对于电力输送效率的提升、配电效果的增强，都具有显著的作用[1]。

本文对主动配电网（AND）及无功电压进行了简述，分析了分布式电源（DG）对配电网的无功电压的影响，据此提出了一系列控制方法。

1概述

1.1主动配电网

随着当前国民用电量的不断增加，电力系统朝着高电压、大容量的方向发展，导致我国目前所配置的能源系统无法承受不断增加的用电负荷。在这样的大背景下，分布式电源（DG）技术就成为了电网系统的主要发展方向[2]。

但是，伴随着大量的DG的接入，对配电技术的要求也越来越高。随着机械、信息产业的技术飞跃式发展，能源技术方面的创新也不断增强，主动配电网（AND）应运而生。简单来说，主动配电网是一个系统中包含分布式电源，可以随时调整其拓扑结构的配电系统，同时它还具备一定的主动控制技术。其主要工作原理如下：主动配电网通过无功电压的控制，在不影响正常电网稳定工作的前提下，可以灵活实现设备的优化与控制，进而控制供电电压，提高无功电压的运行效率，减少电能损耗[3]。

1.2无功电压

基于无功电流的相关理论，导致无功电压的存在却无准确定义。一旦电网出现不稳定状态，就会产生无功电压，从而威胁到配电网的安全性[4]。

2分布式电源（DG）对配电网特性的影响

分布式电源技术主要由两个来源，一个为可再生类能源，还有一种为化石燃料。化石燃料的供电具有一定稳定性，便于操控。可再生能源，例如风电、地热能等发电的稳定性较差，再接入电网时，容易改变配电系统能量单向流通的特点，进而影响到配电系统的无功电压特性[5]。

作为衡量电网系统供电质量和安全性的主要参数，电压的地位不言而喻。分布式电源的每次启动瞬间，或者出现瞬态变化时，会引起电网电压的上下波动。另一方面，一旦分布式电源接入电网，其潮流分部特性势必会受到影响，进而影响到静态电压的稳定性。具体来说，分布式电源对配电网的影响主要有以下几点：

（1）少量分布式电源（DG）接入配电网时，只会影响到一小部分范围内的无功电压特性，而且，一小部分的分布式电源不提供无功电压，这会导致无功电压供应量不足，导致电压太低。如果是数量极大的分布式电源接入配电网时，才会对无功电压造成一定波动，主要体现在：无功电压太大，引起电压偏高[6]。

（2）一般来说，分布式电源（DG）接入电网时，容易提高电网的电压水平，引发其数值超过上限的问题。只有当分布式电源和周围的负荷统一运行时，才会保持电压的稳定性，一旦节奏不协调，会大大增加系统的电压波动。

（3）传统配电网的功率属于单向流动，它的拓扑结构相对来说比较简单。主动配电网的拓扑结构复杂程度大大增加，为了协调运行需要，相应的联络和接线开关也需要处调整。再加上分布式电源（DG）的不稳定性，主动配电网的电压特性经常会发生突变，而且变化规律很难摸清。因此，很难针对这些问题确定出合理的补偿方案。此外，一旦选错了调节方法，调节的结果可能适得其反，引起无功功率的更加不稳定[7]。

3无功电压控制的主要方法

按照微观与宏观的角度，无功电压的控制可以从微观上的调压措施以及宏观上的控制策略来进行分析。

3.1主要调压措施

目前针对主动配电网的无功电压的调压措施一般而言有下面3种：

（1）基于电网结构优化的调压措施

“挂灯笼”分布式接入方式和“3-3”分布式接入方式作为电网结构优化的典型，均能够提升配电系统的工作效率和电压的质量，同时其成本更低。

（2）基于电网设备的调压措施

通过加装储能装置、调节变压器的相关设备，可以实现无功电压的有效调节。在解决可再生能源的波动问题上，先进的储能技术能够为其提供可靠的解决方案。

（3）基于电力系统无功优化调度

电力系统里的潮流部分一直以来是个难题，而无功优化调度的原理是基于信息通讯技术，把分布式电源这一类先进无功调节方式与传统的无功调节方式相协调，优化投切无功补偿装置，可以实现配电系统的可靠运转。

3.2主要控制策略

（1）对配电网络的规划与优化

无功电压具有协调性，可以根据配电网络的不同地理位置，综合考虑当地的地势条件、客户用电量及用电分布情况，对其进行合理优化，以保证负荷的稳定，以此减少电力的损耗，控制无功电压。

（2）建立基于大数据的控制模型

我国对于电网电能损耗、输送方面的研究较多，但是关于电网电压控制的研究却不多见。这主要是因为电力系统的建设对技术的要求比较高，建造周期也比较长，这就决定了很难在短时间内将其研究透彻。另一方面我国的电能分布十分广泛，而且各个地区都有其特殊性，要想精确统计每个地区配电系统的能耗及应用率，需要投入很大的人力物力。

因此，结合当前大数据技术的发展，可以建立起一套覆盖范围较广的电力系统运行状态检测系统，实时记录配电网络的运行状态。在此基础上，通过专家系统等分析手段，对无功电压的控制数据进行整合分析，结合各地的特殊性，从而制定相关的控制策略。

4结束语

电力供应是保证我国国民经济平稳运行的重要保障，它关系到企业生产和居民生活的质量。分布式电源作为一种全新解决方案，代表着未来电网系统的发展方向，但是分布式电源接入电网后，极其容易对无功电压产生影响。为了保证大量分布式电源接入电网的稳定性和可靠性，合理控制无功电压，主动配电网应运而生。本文对主动配电网进行了简要介绍，分析了分布式电源对配电网的无功电压的影响，并据此从宏观和微观的角度提出一系列解决无功电压控制措施。

参考文献：

[1]蒋毅.分布式电源对配电网电压影响及优化配置研究[D].西南交通大学,2012.

[2]张勇军,林建熙,杨银国.电力系统无功电压调控配合研究综述[J].电网技术,2012,36(3):101-107.

[3]李斌,刘天琪,李兴源.分布式电源接入对系统电压稳定性的影响[J].电网技术,2009,33(3):84-88.

[4]张丽,徐玉琴,王增平,等.包含分布式电源的配电网无功优化[J].电工技术学报,2011,26(3):168-174.

[5]陈树恒,党晓强,李兴源,等.考虑DG接入与设备运行成本的配电网无功优化[J].电力系统保护与控制,2012(21):36-41.

[6]钟清,孙闻,余南华,等.主动配电网规划中的负荷预测与发电预测[J].中国电机工程学报,2014,34(19):3050-3056.

[7]陈旭,张勇军,黄向敏.主动配电网背景下无功电压控制方法综述[J].电力系统自动化,2016,40(1):143-151.