地区电网分布式电源并网的三相不平衡潮流分析

地区电网分布式电源并网的三相不平衡潮流分析
作者：胡少凯
来源：《华中电力》2013年第10期
摘要：地区电网通常存在三相不对称和三相负荷不平衡的特点，电网的三相不平衡潮流是普遍存在的问题。

而近年来随着分布式电源并网容量的增加，传统的不平衡潮流分析方法因未考虑分布式电源的影响而适应性下降。

本文研究含有分布式电源的电网不平衡潮流分布，建立了典型静态负荷模型，并以某地区电网为例研究三相负荷不平衡时分布式电源对电网电压分布的影响。

关键词：电力系统；电能质量；三相不平衡；潮流分析
分布式电源（DG， distributed generator）如，风能、太阳能等新型能源越来越受到各方面的广泛关注，在电网中的比重越来越大。

国际大电网委员会则定义为，一种发电规模约在
5MW～100MW的、通常与电网连接、非经规划或中央调度型的电力生产方式。

分布式电源相对于传统的电源有着操作简单，启停快速，发电方式灵活，而且投资低、可靠性高和环境友好等特点逐渐成为研究的热点[1，2]。

而且分布式发电的输配电损耗低，可降低或避免附加的输配电成本。

但分布式电源的并网会对电网潮流流向、稳态电压分布带来一系列的影响，传统的电网潮流算法因未考虑各种形式的DG并网而不再满足要求[3]。

1 三相不平衡潮流算法分析
在三相潮流算法中使用反映三相结构特点的模型，节点导纳矩阵反映相与相之间的耦合关系。

以A相节点为例，一条母线上的A相节点自导纳为所有与此母线相连的A相线路的导纳之和，互导纳为所有既与此母线相连又与其他母线的A相相连的A相线路的导纳和的负数。

节点的自导纳和互导纳加上同一母线上其他两相节点对该节点的影响。

含分布式电源的配电网三相不平衡潮流可以用下面方程来表达：
其中，为雅克比矩阵，为节点的三相有功和无功功率不匹配相量，为节点的三相电压修正相量。

式（1）中表示了一个有n+1个节点的系统的功率不平衡矩阵，其中有个PQ节点，个PV节点，1个平衡节点。

PQ节点的功率不平衡量为该节点的功率给定值与用当前电压计算出来的实际功率的差，可表示为：
DG容量一定时，接入点靠近始端时，对电压的影响较小；靠近末端时，对电压的影响较大；当DG并入线路末端处时，电压的最低点不再是线路的末端，在进行电压稳定性分析时需要重新考虑电压最低点位置。

DG容量对馈线每相电压分布的影响，其容量信息如表2所示：
现对曲线进行量化分析，可以看出，当DG容量取为10MW时（如图4曲线2），电压偏移较小，电压分布较为平稳。

随着DG容量的增加，电压被逐渐抬升，，，甚至发生较严重的过电压（如图4曲线4）。

基于以上分析可知，分布式电源会对电网的电压分布产生一定影响，由DG的位置和相对容量决定。

当三相负荷不平衡时，各相的电压分布差别加大，必须对DG进行合理配置以有效调节电压分布。

4 结论
本文探讨了含有分布式电源的电网不平衡潮流分布情况，侧重研究辐射状电网的馈线电压分布，建立了典型静态负荷模型，并基于此模型推导出电压分布表达式。

并以某地区电网为例，通过仿真分析了分布式电源的位置和相对容量对各相电压分布的影响，为分布式电源的合理规划以及利用分布式电源调节电网三相不平衡负荷提供了依据。

参考文献
[1] 丁民丞. 方兴未艾的智能电网[J]. 国家电网，2008，05：86-88.
[2] Rahimi F， Ipakchi A. Demand response as a market resource under the Smart Grid paradigm [J]. IEEE trans. Smart Grid， June 2010， 1（1）： 82-85.
[3] 杨旭英，段建东，杨文宇，等. 含分布式发电的配电网潮流计算[J]. 电网技术，2009，33（18）：139-143.
[4] 吴红斌，孙辉. 分布式发电实验室的潮流仿真[J]. 电网技术，2010，34（10）：49-52.
[5] Li Zh X， Sun Q Y， Zhang H G. Voltage profile of feeder with multiple distributed generators[C]. CIAC’ 2009， Nanjing， China， 2009.。