智能配網(wǎng)自愈過(guò)程過(guò)電壓影響因素分析

1、    智能配網(wǎng)自愈過(guò)程過(guò)電壓影響因素分析    鄧遠(yuǎn)摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展智能電網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于居民日常生活供電的電網(wǎng)建設(shè)，而用電設(shè)備數(shù)量與種類的迅速增加也對(duì)智能電網(wǎng)提出更高的要求，對(duì)智能電網(wǎng)自愈過(guò)程中的電壓影響因素進(jìn)行了分析，建立了電網(wǎng)的仿真模型，對(duì)電網(wǎng)規(guī)模以及設(shè)備之間電纜長(zhǎng)度對(duì)電網(wǎng)過(guò)電壓影響因素進(jìn)行了仿真分析，實(shí)驗(yàn)表明電網(wǎng)規(guī)模與電纜長(zhǎng)度對(duì)電網(wǎng)自愈過(guò)程中的過(guò)電壓都有一定的影響，在后續(xù)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要將上述因素考慮進(jìn)去。關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；自愈；仿真模型；電網(wǎng)規(guī)模；電纜長(zhǎng)度；過(guò)電壓1引言隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們?nèi)粘Ｉ钣秒妼?duì)配

2、電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來(lái)越來(lái)越高。近年來(lái)智能電網(wǎng)的概念被提出，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)在很大程度上解決了配電網(wǎng)的供電質(zhì)量問(wèn)題，目前智能電網(wǎng)也是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。智能電網(wǎng)的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是帶有故障自愈功能，而自愈功能的實(shí)現(xiàn)在很大程度上解決了配電網(wǎng)的不間歇供電問(wèn)題，也就是在任何情況下電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候在很多的時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)就能自行的解決故障并恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)，與此同時(shí)將故障所造成的影響盡量減小，避免對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)造成大的影響避免系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象發(fā)生，微網(wǎng)是智能電網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。本文對(duì)智能電網(wǎng)自愈過(guò)程中電壓的影響因素進(jìn)行研究，從而對(duì)影響智能電網(wǎng)自愈的影響因素進(jìn)行研究，以提高智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性。對(duì)智能電網(wǎng)自愈過(guò)程

3、中的電壓影響因素的研究需要構(gòu)建智能電網(wǎng)的仿真模型以便可以采用數(shù)學(xué)模型來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析。2電網(wǎng)仿真模型智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)主要有兩種一種為含有微網(wǎng)的智能配網(wǎng)基礎(chǔ)性模型也就是城市配電網(wǎng)中經(jīng)常所采用的手拉手型的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型。另外一種為美國(guó)可靠性技術(shù)協(xié)會(huì)所提出的智能配網(wǎng)模型。智能電網(wǎng)中主要含有光伏發(fā)電、微型燃汽輪機(jī)和儲(chǔ)能電池 幾種分布式的電源。在配電網(wǎng)模型中，電源通常采用具有電感的三相電源來(lái)進(jìn)行表示，電源的容量為0.1 mva，輸出電壓為10 kv，內(nèi)部電感的大小為16h。在智能電網(wǎng)配網(wǎng)模型中，光伏發(fā)電與儲(chǔ)能電池通過(guò)逆變與微網(wǎng)進(jìn)行連接，所得到電源的出口電壓為480 v，直流一側(cè)的電壓為1.5 kv

4、，直流電容的大小為1 000 f， 濾波環(huán)節(jié)的參數(shù)為 l=0.002 h， c=200 f，通過(guò)0.48/0.4 kv變壓器400 v 和微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行連接；微型汽輪機(jī)可以采用小型的發(fā)電機(jī)來(lái)代替，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁與調(diào)速采用pv控制，所得到電源的出口電壓為 400 v，容量達(dá)到了30kva。系統(tǒng)采用電纜供電，電纜埋設(shè)的深度為1 m；負(fù)荷為春阻抗性負(fù)荷，電壓等級(jí)為400 v，功率為0.04 kw；微網(wǎng)中變壓器容量為15 mva，降壓比為10 kv/0.4 kv。電纜長(zhǎng)度的影響因素采用的是基礎(chǔ)性模型，研究配網(wǎng)規(guī)模對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響則在基礎(chǔ)模型上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)耐卣?，所基于的配網(wǎng)仿真模型如下圖3-b所示。圖 1

5、配電網(wǎng)仿真模型3電壓影響分析3.1配網(wǎng)規(guī)模影響分析本環(huán)節(jié)對(duì)配網(wǎng)規(guī)模對(duì)智能電網(wǎng)自愈過(guò)程中電壓的影響進(jìn)行仿真分析。所得到的過(guò)電壓隨著配電網(wǎng)規(guī)模的變化最大過(guò)電壓標(biāo)幺值的變化如下圖2所示。圖 2過(guò)電壓隨配電網(wǎng)規(guī)模變化根據(jù)上圖2可以得到最大過(guò)電壓標(biāo)幺值隨著電源變化規(guī)律，其中配電網(wǎng)規(guī)模的變化可以采用電網(wǎng)模型中配電柜的數(shù)量進(jìn)行等效代替。通過(guò)上圖的變化規(guī)律可以看出，最大過(guò)電壓標(biāo)幺值隨著電網(wǎng)規(guī)模的逐漸增加呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。不同配電網(wǎng)規(guī)模下最大過(guò)電壓標(biāo)幺值隨著規(guī)模的減少呈現(xiàn)出線性減小的趨勢(shì)，從這角度上來(lái)看隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大可以在一定程度上減小最大過(guò)電壓標(biāo)幺值，也就是減小過(guò)電壓對(duì)電網(wǎng)供電的影響；而在不同的操

6、作時(shí)刻過(guò)電壓的數(shù)值呈現(xiàn)出不同的分布特征：在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模型中環(huán)網(wǎng)柜備用斷路器分閘、環(huán)網(wǎng)柜微網(wǎng)側(cè)斷路器（t1）分閘、微網(wǎng)出口斷路器（t2）分閘 等幾個(gè)操作的環(huán)節(jié)未出現(xiàn)過(guò)電壓情況，但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大出現(xiàn)了過(guò)電壓；最大過(guò)電壓發(fā)生的時(shí)刻也發(fā)生了相應(yīng)的變化：如果環(huán)網(wǎng)柜的個(gè)數(shù)少于3個(gè)那么最大過(guò)電壓出現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)柜一側(cè)斷路器重新合閘的瞬間，而如果環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)量多于3個(gè)那么最大過(guò)電壓則出現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)柜一側(cè)備用斷路器重新合閘的瞬間；而環(huán)網(wǎng)柜數(shù)量不同的情況過(guò)電壓的電壓值則基本一致，只是隨著環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)量的增多過(guò)電壓的值開(kāi)始逐漸略微減小。3.2電纜程度影響分析在上述圖1所示的配電網(wǎng)模型中配電網(wǎng)的電源以及備用電源和環(huán)網(wǎng)柜之間的電

7、纜的長(zhǎng)度均為1千米、為了研究電纜長(zhǎng)度對(duì)智能電網(wǎng)自愈過(guò)程中過(guò)電壓的影響，現(xiàn)令上述設(shè)備之間的電纜從02 km長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行變化來(lái)開(kāi)查看電纜長(zhǎng)度對(duì)電網(wǎng)自愈過(guò)程中過(guò)電壓的影響，取值長(zhǎng)度以及仿真計(jì)算的結(jié)果如下表1所示。表 1配網(wǎng)長(zhǎng)度對(duì)過(guò)電壓的影響通過(guò)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以得到過(guò)電壓值隨著電纜長(zhǎng)度的變化情況。通過(guò)上表可以知道，最大過(guò)電壓數(shù)值隨著電纜長(zhǎng)度的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。其中增大與減小的分界點(diǎn)在1.25千米，如果電纜的長(zhǎng)度小于該數(shù)值那么隨著電纜長(zhǎng)度的增加過(guò)電壓值在不斷的減小，而當(dāng)電纜的長(zhǎng)度大于1.25千米時(shí)過(guò)電壓隨著電纜長(zhǎng)度的增加而逐漸增大；在電纜長(zhǎng)度較短的時(shí)候，出現(xiàn)了7以上的最大過(guò)電壓標(biāo)幺值，因而需

8、要對(duì)相應(yīng)的設(shè)備增加防護(hù)裝置。通過(guò)對(duì)不同監(jiān)測(cè)位置過(guò)電壓數(shù)值的比較，可以得到電纜長(zhǎng)度與不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大過(guò)電壓標(biāo)幺值也存在著一定的關(guān)系。通過(guò)仿真可以得到不同操作情況下不同電纜長(zhǎng)度下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大過(guò)電壓的標(biāo)幺值。其中自愈過(guò)程中過(guò)電壓出現(xiàn)較為集中的時(shí)刻為故障隔離之后，也就是在環(huán)柜網(wǎng)一側(cè)的電源斷路器以及備用的電源斷路器的重合閘的瞬間。造成這種情況的主要原因在于在斷路器重新合閘的瞬間形成了兩段空載的電纜并聯(lián)在微網(wǎng)中，這個(gè)時(shí)候?qū)嗦菲鬟M(jìn)行重新合閘也就是對(duì)空載電纜進(jìn)行重合操作，因而目前來(lái)看智能電網(wǎng)自愈過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電壓的主要因素在于電纜空載狀況下的重新合閘，這種情況非常容易造成過(guò)電壓的出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)不同電纜長(zhǎng)度下過(guò)電壓

9、數(shù)值的比較發(fā)現(xiàn)，如果電纜的長(zhǎng)度小于1千米，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障重新合閘的過(guò)程中所造成的過(guò)電壓數(shù)值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)所允許的最大過(guò)電壓的標(biāo)幺值，會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)中的設(shè)備以及用電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的安全威脅，必須要采取對(duì)相關(guān)的設(shè)備增加防護(hù)裝置。結(jié)論隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大最大過(guò)電壓的標(biāo)幺值呈現(xiàn)出線性下降的趨勢(shì)，而最大過(guò)電壓的數(shù)值相對(duì)較高，在3-6之間。增加配電網(wǎng)的規(guī)?？梢允沟米畲筮^(guò)電壓標(biāo)幺值逐漸減小，不同的操作會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓的時(shí)間分布明顯的不同。電網(wǎng)最大過(guò)電壓標(biāo)幺值隨著電纜的長(zhǎng)度呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)，其中1.25千米為分界點(diǎn)，過(guò)電壓集中分布在斷路器重新合閘的時(shí)刻。因而在后續(xù)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要將配電網(wǎng)的規(guī)模因素以及電纜的長(zhǎng)度對(duì)過(guò)電壓的影響因素考慮進(jìn)去，并通過(guò)對(duì)二者對(duì)過(guò)電壓影響進(jìn)行有針對(duì)性的仿真分析，結(jié)合仿真的結(jié)果來(lái)對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1劉慧芳. 智能配電網(wǎng)故障自愈技