论文部分内容阅读
摘 要：本文对电压无功调节装置进行了阐述，以最高节点电压合格率为目标，对电压优化数学模型进行构建，并与配电网运行中变化情况相结合，选择收敛性较好的遗传算法对分布式电源接入配电网电压无功控制进行分析与求解，并提出结论，以供参考。
关键词：分布式电源；配电网；电压无功控制
一、电压无功调节装置
1.静止无功补偿器SVC
现阶段，静止无功补偿器具有广泛运用，其构成部分包括晶闸管控制的投切电抗器与并联电容器，具体如图1所示。
根据图1，基于晶闸管导通角的控制，来对并联电抗器的感性无功补偿量进行控制，如此一来，接入点的可控快速连续无功调节就得以是吸纳。据此，在电力系统中运用SVC，可以提高动态冲击负荷无功调节的效率与稳定性，基于对负荷变化的分析，SVC能够对无功补偿量进行快速调节，进而使母线电压稳定性得到提升。
2.自动调压器SVR
SVR属于三相自耦式变压器，能够对输入电压变化进行跟踪，使输出电压保持稳定，该设备调节输入电压的范围为20%，主要是对调压系统加以控制，进而实现对有载调压的控制。此外，SVR具有较大容量，但损耗并不高，能够可靠的调节有载分接头开关档位，并且可以精确调整电压，能够使有载调压过程中SVR动作的可靠性得到保障。
二、电压优化数学模型
对于节点电压而言，分布式电源接入配电网产生的影响是比较大的，因此，应将相关电压无功调节装置与配电网相接，基于对有载调压变压器分接头、静止无功补偿器的无功出力和并联电容器的投切组数的调整，提高其运行的安全性。为了使配电网有功损耗得到最大限度的控制，提高节点电压合格率，本文对其目标函数及约束条件进行分析，并表示如下：
1.目标函数
[Fmin=Ploss+λi=1nUirf-UiUimax-Uimin] （1）
根据上式，Uirf表示第i个节点的电压目标值；Ui表示第i个节点电压；λ表示电压越界罚因子；Uimin和Uimax则分别表示第i个节点电压的最小值与最大值；N表示配电网节点数。
2.约束条件
电压无功优化的约束条件涉及到两个方面，即等式约束条件与不等式约束条件，前者对于负荷节点的无功功率具有平衡约束的作用，表示如下：
[Qi=Uii=1nUj（Gijsinδij-Bijcosδij）] （2）
根据上式，节点i的注入无功功率由Qi表示；节点i与节点i之间的电导为Gij；Bij表示的是节点i与节点j之间的电纳；δij则表示节点i与j之间的相角差；节点j的电压则是Uj。
不等式约束条件则又分为两个部分，即控制變量与状态变量，其中有载调压变压器档位约束、节点电压约束、电容器补偿容量约束以及静止无功补偿器无功约束分别如（3）、（4）、（5）式表示表示为：
[tmin≤t≤tmax] （3）
[0≤Qci≤Qcimax] （4）
[-QLmax≤QiSVC≤QCmax] （5）
（3）式中：tmin、tmax分別表示有载调压变压器的最小值与最大值。
（4）式中：Qci表示节点i电容器投入容量、Qcimax则表示最大容量。
（5）式中：QiSVC表示静止无功补偿器发出的容性无功功率；QCmax表示静止无功补偿器能够发出的最大容性无功，QLmax表示的则是最大感性无功。
三、算例仿真
本文以某含分布式电源的配电网为例，对电压无功控制进行分析，其结构图与系统线路参数、并联电容器与静止无功补偿器容量分别如图2所示。
根据图，配电网第2、4、6、8、10、12节点安装并联电容器，第20节点则对静止无功补偿器并联。假设将光伏发电作为配电网接入的分布式电源。光照强度会影响到光伏发电输出功率，如下图为某日光伏电源容量系数特性曲线。
而该日配网的负荷变化曲线则如下所示。
根据上述图表，本文对遗传算法加以运用进行求解，该方法在收敛性方面具有突出优势，具体涉及到编码、保留最优个体、惩罚因子自适应调整、交叉操作、变异运算等流程，受限于篇幅，本文不做详尽阐述。根据计算结果，得出结论：根据无功优化装置组合的不同，配网电压得到不同程度的改善。然而，在分布式电源处理与负荷水平变化的情况下，部分组合方案与配网电压要求并不相符；其次，与配网要求电压相符合的优化方案，还需要对无功优化装置的经济性问题予以考虑，如此才能够使组合方案最优化，最大限度的改善配网运行效果。
参考文献：
[1]刘一兵，吴文传，张伯明等.基于有功——无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法[J].电力系统自动化，2014，（9）：184-191.
[2]王旭强，刘广一，曾沅等.分布式电源接入下配电网电压无功控制效果分析[J].电力系统保护与控制，2014，（1）：47-53.
[3]陈旭，张勇军，黄向敏等.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.
[4]肖浩，裴玮，邓卫等.分布式电源对配电网电压的影响分析及其优化控制策略[J].电工技术学报，2016，31（z1）：203-213.
关键词：分布式电源；配电网；电压无功控制
一、电压无功调节装置
1.静止无功补偿器SVC
现阶段，静止无功补偿器具有广泛运用，其构成部分包括晶闸管控制的投切电抗器与并联电容器，具体如图1所示。
根据图1，基于晶闸管导通角的控制，来对并联电抗器的感性无功补偿量进行控制，如此一来，接入点的可控快速连续无功调节就得以是吸纳。据此，在电力系统中运用SVC，可以提高动态冲击负荷无功调节的效率与稳定性，基于对负荷变化的分析，SVC能够对无功补偿量进行快速调节，进而使母线电压稳定性得到提升。
2.自动调压器SVR
SVR属于三相自耦式变压器，能够对输入电压变化进行跟踪，使输出电压保持稳定，该设备调节输入电压的范围为20%，主要是对调压系统加以控制，进而实现对有载调压的控制。此外，SVR具有较大容量，但损耗并不高，能够可靠的调节有载分接头开关档位，并且可以精确调整电压，能够使有载调压过程中SVR动作的可靠性得到保障。
二、电压优化数学模型
对于节点电压而言，分布式电源接入配电网产生的影响是比较大的，因此，应将相关电压无功调节装置与配电网相接，基于对有载调压变压器分接头、静止无功补偿器的无功出力和并联电容器的投切组数的调整，提高其运行的安全性。为了使配电网有功损耗得到最大限度的控制，提高节点电压合格率，本文对其目标函数及约束条件进行分析，并表示如下：
1.目标函数
[Fmin=Ploss+λi=1nUirf-UiUimax-Uimin] （1）
根据上式，Uirf表示第i个节点的电压目标值；Ui表示第i个节点电压；λ表示电压越界罚因子；Uimin和Uimax则分别表示第i个节点电压的最小值与最大值；N表示配电网节点数。
2.约束条件
电压无功优化的约束条件涉及到两个方面，即等式约束条件与不等式约束条件，前者对于负荷节点的无功功率具有平衡约束的作用，表示如下：
[Qi=Uii=1nUj（Gijsinδij-Bijcosδij）] （2）
根据上式，节点i的注入无功功率由Qi表示；节点i与节点i之间的电导为Gij；Bij表示的是节点i与节点j之间的电纳；δij则表示节点i与j之间的相角差；节点j的电压则是Uj。
不等式约束条件则又分为两个部分，即控制變量与状态变量，其中有载调压变压器档位约束、节点电压约束、电容器补偿容量约束以及静止无功补偿器无功约束分别如（3）、（4）、（5）式表示表示为：
[tmin≤t≤tmax] （3）
[0≤Qci≤Qcimax] （4）
[-QLmax≤QiSVC≤QCmax] （5）
（3）式中：tmin、tmax分別表示有载调压变压器的最小值与最大值。
（4）式中：Qci表示节点i电容器投入容量、Qcimax则表示最大容量。
（5）式中：QiSVC表示静止无功补偿器发出的容性无功功率；QCmax表示静止无功补偿器能够发出的最大容性无功，QLmax表示的则是最大感性无功。
三、算例仿真
本文以某含分布式电源的配电网为例，对电压无功控制进行分析，其结构图与系统线路参数、并联电容器与静止无功补偿器容量分别如图2所示。
根据图，配电网第2、4、6、8、10、12节点安装并联电容器，第20节点则对静止无功补偿器并联。假设将光伏发电作为配电网接入的分布式电源。光照强度会影响到光伏发电输出功率，如下图为某日光伏电源容量系数特性曲线。
而该日配网的负荷变化曲线则如下所示。
根据上述图表，本文对遗传算法加以运用进行求解，该方法在收敛性方面具有突出优势，具体涉及到编码、保留最优个体、惩罚因子自适应调整、交叉操作、变异运算等流程，受限于篇幅，本文不做详尽阐述。根据计算结果，得出结论：根据无功优化装置组合的不同，配网电压得到不同程度的改善。然而，在分布式电源处理与负荷水平变化的情况下，部分组合方案与配网电压要求并不相符；其次，与配网要求电压相符合的优化方案，还需要对无功优化装置的经济性问题予以考虑，如此才能够使组合方案最优化，最大限度的改善配网运行效果。
参考文献：
[1]刘一兵，吴文传，张伯明等.基于有功——无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法[J].电力系统自动化，2014，（9）：184-191.
[2]王旭强，刘广一，曾沅等.分布式电源接入下配电网电压无功控制效果分析[J].电力系统保护与控制，2014，（1）：47-53.
[3]陈旭，张勇军，黄向敏等.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.
[4]肖浩，裴玮，邓卫等.分布式电源对配电网电压的影响分析及其优化控制策略[J].电工技术学报，2016，31（z1）：203-213.