智能配電網(wǎng)與電能質(zhì)量

1、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ）過渡頁1目 錄目錄過渡頁2背景研究背景智能配電網(wǎng)的應(yīng)用可以提高現(xiàn)有電力系統(tǒng)的性能與效益，但如果沒有得到妥善的管理，可能會對電能質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。現(xiàn)有交流系統(tǒng)的單向功率流將在智能電網(wǎng)中被交直流互補(bǔ)的雙向功率流所代替，在這一變化過程中電能質(zhì)量是分析未來電網(wǎng)供求雙方兼容性的重要指標(biāo)。智能配電網(wǎng)中分布式電源的接入可以使電網(wǎng)更加復(fù)雜和靈活，但管理不當(dāng)可能會造成高次諧波增多、電壓瞬變、短路故障等問題。第一部分3微 電 網(wǎng)微網(wǎng)l 微電網(wǎng)是指包含可控負(fù)載和分布式電源的配電系統(tǒng)l 根據(jù)配電類型微電網(wǎng)可以分為：直流微電網(wǎng)、高頻交流微電

2、網(wǎng)、線頻交流微電網(wǎng)、混合交直流耦合微電網(wǎng)l 微電網(wǎng)主要有以下三個優(yōu)點(diǎn)：可以提供與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同的電能質(zhì)量和可靠性水平可以 利用當(dāng)?shù)仉y以集中利用的資源，如小型可再生能源和電動汽車蓄電池可以實現(xiàn)電能供需的及時調(diào)控第一部分4高頻交流微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量u 微網(wǎng)主要有孤島化和并入電網(wǎng)運(yùn)行兩種方式，當(dāng)運(yùn)行方式改變時可能出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性的問題；u 孤島運(yùn)行模式下，微網(wǎng)負(fù)載和分布式電源之間的驅(qū)動力和大范圍的交流將會造成明顯的電壓升高和頻率變化，減少短路功率和微網(wǎng)的慣性時這些危害將進(jìn)一步加強(qiáng)；u 高頻交流微電網(wǎng)中分布式電源通常通過電力電子器件接入電網(wǎng)中，這會在電網(wǎng)中產(chǎn)生高頻諧波，通過脈寬調(diào)制控制的逆變器甚至還會產(chǎn)生

3、超高頻的諧波；u 在靜態(tài)性能方面：配線的X / R較小，會影響逆變器的負(fù)載分擔(dān)精度，進(jìn)而造成電網(wǎng)的不平衡；u 在動態(tài)性能方面：選擇分布式電源的下垂特性時，必需考慮負(fù)載響應(yīng)電壓和頻率的關(guān)系，否則也會導(dǎo)致電網(wǎng)的不穩(wěn)定。微網(wǎng)第一部分5直流微電網(wǎng)當(dāng)直流系統(tǒng)接入負(fù)載時，EMI濾波器的電容可能會產(chǎn)生浪涌電流，從而在負(fù)載的接入點(diǎn)產(chǎn)生電壓震蕩，當(dāng)震蕩幅度過大時，會產(chǎn)生甩負(fù)荷的問題接地的配置會對電能質(zhì)量和電網(wǎng)的安全性產(chǎn)生影響，接地類型會決定故障電流的傳播路徑，影響故障電流的大小直流系統(tǒng)的故障通常由分布式電源轉(zhuǎn)換器引起，會受到轉(zhuǎn)換器的額定功率和保護(hù)/控制電路的影響，若將故障電流增大，使系統(tǒng)的保護(hù)電路失效，需要增大

4、EMI濾波器的電容值，但會產(chǎn)生更大的浪涌電流直流系統(tǒng)中的波性失真和電流與電壓的震蕩存在相關(guān)性，可以通過在直流總線處放置EMI（電磁干擾）濾波器控制諧波電流或者利用分布式電源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一定的電壓紋波微網(wǎng)第一部分6外部干擾造成微網(wǎng)電能質(zhì)量發(fā)生擾動的因素可以分為：內(nèi)部干擾和外部干擾兩類，對于孤島運(yùn)行狀態(tài)下的微網(wǎng)，只存在內(nèi)部干擾當(dāng)外部干擾嚴(yán)重時，微網(wǎng)可能由并網(wǎng)運(yùn)行模式切換為孤島運(yùn)行模式，在這一切換的初始切斷，接入微網(wǎng)的設(shè)備仍然會受到外部干擾的影響對于外部干擾而言，直流微電網(wǎng)的架構(gòu)相對于交流具有更好的抗干擾能力，這對于改善電能質(zhì)量有重要的意義微網(wǎng)第一部分7原因電壓控制以太陽能光伏發(fā)電為代表的分布式電源大

5、量接入電網(wǎng)u 電動汽車的推廣u 短期電力市場u 配電用戶的負(fù)荷參與第一部分8發(fā) 展 方 向電壓控制保護(hù)性壓降（CVR）通過降低電源電壓降低低壓用戶的電能消耗，利用有載分接開關(guān)、升壓器、電容器組等實現(xiàn)無功電壓優(yōu)化，使得配電網(wǎng)網(wǎng)損最小包含有載調(diào)壓分接頭的配電變壓器第一部分9對電能質(zhì)量的影響電壓控制慢電壓變化采用有載調(diào)壓變壓器控制電壓時，配電變壓器的輸出電壓可能較低，當(dāng)有保護(hù)性壓降（CVR）時，電壓可能長期接近在電壓下限短時電壓暫降保護(hù)性壓降（CVR）可能導(dǎo)致短時間內(nèi)的電壓過低快速電壓變化離散的電壓控制方法，可能會導(dǎo)致電壓閃變與突增諧波失真投切開關(guān)電容器組會導(dǎo)致諧波諧振操作過電壓諧波震蕩過程中可能引

6、起操作過電壓第一部分10故障后饋線重構(gòu)饋線重構(gòu)現(xiàn)代通信技術(shù)和重合閘技術(shù)的發(fā)展，使得故障的定位與隔離時間大為縮短這些技術(shù)在快速切除故障，恢復(fù)供電的同時又造成了大量的線路瞬時中斷故障，影響用戶的電能質(zhì)量。第一部分11非故障時饋線重構(gòu)饋線重構(gòu)l 非故障時饋線重構(gòu)的目的為：降低網(wǎng)損和平衡負(fù)載l 分布式電源的大量接入使饋線重構(gòu)更為復(fù)雜，必需嚴(yán)格控制配電網(wǎng)的電能質(zhì)量第一部分12對電能質(zhì)量的影響?zhàn)伨€重構(gòu)010102020303050504040606開關(guān)動作以及故障的切斷和恢復(fù)過程可能引起電壓波動，分布式電源的廣泛接入會使電壓改變更為頻繁電源電壓改變開關(guān)動作會導(dǎo)致短時間的電壓閃變電壓閃變分布式電源在由于故障

7、而與電網(wǎng)脫離時會對當(dāng)?shù)氐念l率產(chǎn)生一定影響本地頻率改變在具有有源電壓調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)中，可能會出現(xiàn)短時間的電壓不平衡電源電壓不平衡故障后饋線的重新配置，可能導(dǎo)致電壓和電流的的改變，同時由于負(fù)載的改變，可能產(chǎn)生諧振諧波失真 由于負(fù)載重新分配或單相跳閘/重合閘操作等導(dǎo)致的電流不平衡 諧振頻率變化 其他由于重構(gòu)而導(dǎo)致的電能質(zhì)量降低其他影響第一部分13提高能效和節(jié)能需求側(cè)管理l 淘汰現(xiàn)有高能耗的用電設(shè)備，例如白熾燈等l 推薦技術(shù)革新，研制新型低能耗電氣設(shè)備第一部分14需求側(cè)直接管理需求側(cè)管理由客戶或第三方的通信商進(jìn)行控制，旨在降低峰值負(fù)荷，平衡負(fù)荷曲線，可以提高電能質(zhì)量由于這種控制存在變化，例如電動汽車充

8、電時間和數(shù)量的不同，可能會降低電能質(zhì)量第一部分15需求側(cè)管理1 14 43 32 25 56 6對 電 能 質(zhì) 量的影響大量投切相同或相似類型的負(fù)載可能改變網(wǎng)絡(luò)特性并影響電能質(zhì)量基于需求側(cè)管理的負(fù)載重新連接后，負(fù)載恢復(fù)時間會高于常規(guī)的恢復(fù)時間，可能還會產(chǎn)生較高的諧波斷開特定類型的負(fù)載可能會消除某些諧波消除效應(yīng)，再次產(chǎn)生新的諧波網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和受控設(shè)備之間的通信會少量地利用電網(wǎng)中的輸電線，這種通信方式可能導(dǎo)致電壓失真，進(jìn)而產(chǎn)生更加復(fù)雜的不利影響需求側(cè)管理中負(fù)載頻繁的切換可能使電壓產(chǎn)生階躍，需要更多的電壓控制動作，進(jìn)而可能導(dǎo)致敏感設(shè)備發(fā)生跳閘通過短時電力市場進(jìn)行經(jīng)濟(jì)激勵，可以同時切換大量設(shè)備第一部分16發(fā)展建議快速的電壓變化和操作過電壓制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評價電壓的變化，并通過增加阻尼的方式降低其危害優(yōu)化智能電網(wǎng)的控制策略監(jiān)測諧波問題和電壓幅值的突變，通過饋線重構(gòu)和先進(jìn)的電壓控制策略預(yù)測和治理由于諧波共振引起的高電壓問題新的電能質(zhì)量指標(biāo)需要有新的電能質(zhì)量指標(biāo)用來評價孤島和并網(wǎng)兩種模式下的電能質(zhì)量以及配電網(wǎng)饋線重構(gòu)時的電能質(zhì)量進(jìn)一步的數(shù)據(jù)收集和研究現(xiàn)階段智能配電網(wǎng)對于