基于电压质量的小水电准入容量计算分析

基于电压质量的小水电准入容量计算分析
张博 广东电网有限责任公司茂名供 电局
【 摘 要】针对茂名地 区小水电发电现状 ， 通过理论 计算分析了 小水电 抗值 ， Ｕ 为线路 的额定电压。 对 配网电压 的影响 。 为确 保在小水电接入后，配电网系统仍能安全稳 定运 ３ ． １ ． ３ 仅小水电单 独作用时线路 电压计算
大的不确 定性 ， 波动幅度 巨大 ， 对电网的稳定 及电力调 度造成 巨大 的影 定的情况下， 由上 述分析可知 节点电压和小水电的容量呈线性 关系。 （ ２ ） 小水 电的位置 对稳 态电压分布 的影响 。 令Ａ。 ＝（ Ｐ 。 ｒ Ｄ ＋ Ｑ 。 ｘ 。 ） ／ 响。 实际运行数 据显示 ， 全地 区有小水电接入 的１ Ｏ 千伏线 路条数为 １ ２ ６ Ｕ ， Ａ ： ＝（ Ｐ 。 。 ｒ 。 ＋ Ｑ 。 。 ｘ 。 ） ／ ｕ ， 将单个小水 电站作用 下的 电压 分布公式 即 ，ｆ ． ｒ ， 条， 出现电压偏高的 线路数为７ ７ 条， 占比达６ １ ％， 出现 电压偏高的时 刻大 转化 为以下形式 ， 多处于丰水期 小负荷时 段， 这种现象符 合小水电发电功率对 配电线路电 当０＜ ｋ 时 ， Ｉ Ｎ Ｊ Ｉ ＋ ／ ４ ｏ — ｉ 【 ｝ｉ ＿ Ｊ 压波动的影 响机理。 由上式可知， Ｕ ｉ 是ｉ 的二次 函数 。 当其对 称轴ｉ ｏ ＝ Ｎ＋ ｌ ／ ２ 一 Ａ ２ ／ Ａ 。 在 区 ３ ． 小水 电对 电网电 压质 量 的彤响 机 理 间 ［ Ｏ ， ｋ 】 的右边时， Ｕ ｉ 在 区间【 ０ ， ｋ 】 是ｉ 的单调递 减二次 函数 ， 此时对应的 ３ ． １ 对稳态 电压分布影 响机理 是 小水电的 有功 和无功 出力小于其后面总 的有 功 和无功 需 求， 从母线 小水电是 自 然能 源 ， 受自 然 环境和 天气等 因素 影响 ， 电源的功率 会 到小水电接入 点的 电压依次降低 。 当对称 轴落在 区间［ Ｏ ， ｋ 】 时， Ｕ ｉ 在 区间 有较 大波 动， 将 引起农村 电网电压的 波动闪变… 。 农村 电网中配 电系统 【 ０ ， Ｎ ＋ １ ／ ２ — ． Ａ２ ／ Ａｌ 】 是ｉ 的单调递增二次 函数， 在 区间［ ０ ， Ｎ ＋ ｌ ／ ２ 一 Ａ ／ Ａ 。 ， ｋ ］ 的单 调递减 二次 函数 ， 此时 对应 的是 小水电的有 功和 无功出力大干 的基本单 元是馈 线， 配电网的电压分布计算 以馈 线为单位 ， 小水 电并入 是ｉ 后， 配电系统变为 多电源系统 ， 其稳 态 电压 分布将复杂化 。 一种简单 的 方法是将多电源系统变换为单 电源 系统 ， 然后根据叠加原 理进行叠加， 对 其稳态 电压 分布进行简单分析 。 ３ ． １ ． １ 简单配电系统模型 在夹际农 村电网中， 负荷 沿ｌ ０ 千伏馈 线离散 分布， 可以认为是集 中 在各台配 电变 压器上 的集 中负荷 。 假设 Ｎ 个 负荷 沿馈 线均 匀分布， 每个 负荷大 小为Ｐ 。 ＋ ｊ Ｑ 。 ， 故可 以沿馈 线将 每一 集中负荷视 为一 个节点并加 以编号， 从变 电站 的低压母 线开始编号 ， 每一小 段线路的阻抗 和电抗 分 别为Ｒ 、 Ｘ ， 。 在上述 配电系统 中的节点ｋ 处引入小水电 ， 小水 电的大小为 Ｐ 。 ＋ ｊ Ｑ 。 。 ， 等效 电路如图ｌ 所 示。 小水 电单 独作用时， 将系统 电源等 效为 电压源 ， 根据叠加定理可 以将其短路 。
截 至２ ０ １ ３ 年底 ， 茂名地 区接入 １ ０ 千伏 电网的小水电站达 ４ ２ １ 座， 装 ３ ． １ ． ４ 小水 电和系统 电源共同作用下的配 电线路 电压 分布计算 机容量为２ ０ ４ ． ９ ＭＷ。 小水 电受 自 然 条件以及人为 因素影 响明显， 多数 电 设ｕ 。 为线路始端 电压， 利用叠加定 理 （ Ａ Ｕ 。 ＝Ａ Ｕ ｓ 。 ＋ Ａ ＵＤ Ｇ ） ， 可以得 力是在丰水期 期 间比较集 中发 出， 加 上负荷峰 谷波动大 ， 因此低压 配电 到线路 中任 一点ｉ 处的电压为 ： 网电压不合格 的现象特 别突 出。 尤其是丰小 期电压偏高 ， 枯 大期 电压偏 当 ０＜ｆ ≤ｋ时， 一（ ２ Ｎ － ｉ ＋ １ ） ＋ 低的现象极其严重 。 当 ｋ＜ ｉ ≤Ｎ 时， ’ （ “ ） “ 统计发 现 ， 绝大 部分 的小水 电站是 以Ｔ 接ｌ Ｏ 千伏 混供 方式 接入 系 ３ ． １ ． ５ 理论分析 统。 由于小水 电站大 都 属于装机 容量 小 、 可 调节 能力差 的径 流 式 水电 站， 存在丰 水期多发抢 发、 枯 水期少 发停发的特点 ， 其上 网电量存在 极 （ １ ） 小水 电电源的 容量对 稳态 电压 分布的影 响 。 当小水 电位置确
行并维持供电电能质量， 需要考虑不 同的供 电距离以及小水电发电规律， 本
根 据 图１ ， 小水 电单 独作用 时统 电源 侧短路 ， 而线 路 中的 阻抗 相
文从 理论及实际分析计算角度提 出了适合 茂名电网的具体实用计算模 型和 对 于负荷来说很小 ， 小水电对 电压 损耗的作用在小水电到系统这一段 ， 方法。 即ｉ 点之前 的线路 。 小水 电并入 系统后 ， 对电压有 升高作用， 故在 此处规 定 小水电对 电压 的损耗 为负 。 在 节点 ｌ 到ｋ 之 间的任一点ｉ 处 的电压损 耗 【 关键 词】电压质量 ； 小水电； 准入容量； 计算 为 。△ ｎ ＝ 一 １ 、 引夸 １ ９ ９ ８ 年以来 ， 多轮 “ 农 网改造” 给茂名农村 电网带来了极大的改观 ， 而对ｋ 点 之后的线路， 小水 电对其 没有直 接影响 ， 但 是因其对ｋ 点电 但是 不少偏 远 山村仍 然存 在着 电压质量较 差 的问题 。 有 的配电线 路末 压 的提高 ， 间接影 响 了其后 各点 电压。 相对于 整条线 路始端 来说 ， 负荷 端 电压 偏低 ， 而 含有大量小水 电并 网的 配电线路末端 电压又非 常高， 造 节点ｋ 之后的 电压损耗 为 Ａ ＵＤ Ｇ ｉ ： — — Ｉ ， ｔ ｏ Ｇ； ＋ｘ ｏ Ｑ ￣ Ｇ 成用户投诉较 多， 本文将基于该 ｌ 司 题展 开小水电的准入容量分析。 ＵＮ ２ ． 小 水 电接 入及 电压 质量 情况