主动配网无功电压分析评估措施的研究

 2023-01-07 10:01

论文总字数:15704字

摘 要

配电是电力系统发电、输电、变电和配电中最后一个直接面对用电户的环节,众多用户的供电安全性和供电优质性与配电是否完善有着必然的关联,所以,配电在电力系统中拥有关键的地位。本文详细介绍了两种无功电压的控制方法:分布式电源和无功优化,并且采用遗传算法对系统进行无功优化,通过MATLAB实现仿真,并且效果显著。

关键词:主动配网;无功电压;分布式电源;无功优化。

Active Distribution Network Reactive Voltage Analysis Evaluation Measures Of Research

Abstract

Distribution power system power generation, transmission, substation and power distribution in the last link directly to YongDianHu, many power supply safety of the user and power supply quality and distribution is perfect has inevitable relation, so the distribution has a key position in the power system.This paper introduces two methods of reactive voltage control, distributed power and reactive power optimization, and USES the genetic algorithm for reactive power optimization system, through MATLAB simulation, and the effect is remarkable.

Keywords:Active Distribution Network;Reactive Voltage;Distributed Power;Reactive Power Optimization.

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景及研究意义 1

1.2配电网基本概念 1

1.2.1电力系统中的配电网 1

1.2.2配电网的网络拓扑结构 2

1.3主动配电网的无功电压特性 3

第二章 分布式电源 4

2.1 分布式电源简述 4

2.2分布式电源类别及其主要特征 4

2.3分布式电源接入对主动配电网的影响 6

第三章 主动配电网无功优化 8

3.1主动配电网无功优化简述 8

3.2无功优化的约束条件 9

3.3主动配电网无功优化方法 10

3.4主动配电网无功电压优化问题目前研究趋势 11

第四章 MATLAB简述 13

4.1 MATLAB的简单介绍及其作用 13

(1) 图像处理和计算机视觉 13

(2) 电力系统分析和设计 13

(3) 控制系统 13

(4)机电一体化 13

(5)信号处理 13

(6)电力电子控制设计 13

第五章 算例分析 14

结束语 19

致谢 20

参考文献 21

第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

现如今,全球能源短缺压力、环境污染问题变得越来越突出。传统不可再生的化石能源,例如汽油,柴油,天然气等等,未来将不可避免地逐渐枯竭,同时还会产生“温室效应”、“酸雨”、“雾霾”等严重的环境问题。因此寻找新的能源辅助甚至取代传统化石能源已经成为能源问题的突破口 ,分布式电源(Distributed GeneraTIon, DG)技术由此应运而生,其或将成为清洁能源利用的主要方法和智能电网发展的重要方向。

作为主动配电网运行的核心工作之一,主动配电网运用跨电压等级的无功电压调控,在电力使用者负荷需要的条件得到满足的前提下,积极地对并网分布式有载、电源、储能调压变压器、无功补偿等设备的行使实现控制与优化,完成灵变调节整体供电电压,使无功电压运行水准得到提高,从而让设施电能损耗的目标得以实现。但是,拓扑结构的主动调控、分布式电源的波动性和需求侧管理的强化让配电网的无功电压特性变得难以控制。所以,进一步开发主动配电网的无功电压特性及符合其特性的控制策略探索,可以使得无功电压的主动控制获得更为合适的接纳分布式电源,因而对提高配电网的主动管理和自动化水准有着特别重要的意义。

1.2配电网基本概念

1.2.1电力系统中的配电网

图 1.1 电力系统的组成示意图

如图1.1 所示,电力系统是通过发电、输电、变电、配电和用电等环节所构成的消费系统与电能生产。它的功效是把大自然中的一次能源,例如水能,风能,太阳能等通过发电设备转变成为电能,然后通过运输、变电站和配电系统把电能供应到各个用户,满足他们的用电需要,电力系统在不同层别和每个环节处还应配置对应的控制与信息系统,从而对电能的产生和运输实行测量、控制、调节、通信、调度和保护,来确保用户能够取得经济、优质、安全的电能。配电是电力系统发电、输电、变电和配电中最后一个直接面对用电户的环节,众多用户的供电安全性和供电优质性与配电是否完善有着必然的关联,所以,配电在电力系统中拥有关键的地位。配电系统通过一定的形式运转,给众多用电户供给安全经济的优质电能,在用户平常的生产活动中有着十分重要的意义,它大体通过通信和控制设备、用于测量计量的仪表、配电设备、继电保护以及配变终端等构成。配电网是通过杆塔、隔离开关、架空线路、无功补偿设备、电缆、配电变压器和有些辅助设备等构成的作用在分配电能的网络,就我国的电力系统来说,配电网包含 110kV 及其以下的电网,依据电压等级的差距,普遍把配电网分成三个等级:

电压等级

35kV~110kV

6kV~10kV

220/380V

配电网等级

高压配电网

中压配电网

低压配电网

1.2.2配电网的网络拓扑结构

如图1.2、图1.3、图1.4所示,是我国中低压配电网普遍采取的接连方法,其中,图1.2为树型配电网结构;图1.3为辐射型配电网结构;图1.4为环型配电网结构。从这三幅图中不难发现:配电网是以电源出发点为基点的树。树在数据结构中是通过弧和节点所构成,树的基点是只有子节点的节点,而叶节点是没有子节点的节点。配电线路的末端点是树的叶节点,其是由源节点向外层线路节点扩充所形成的。

图1.2 树型配电网结构

图1.3 辐射型配电网结构

图1.4 环型配电网结构

1.3主动配电网的无功电压特性

主动配电网最明显的特点是尽力地消耗分布式电源,同时对其进行主动的调控。从稳态方面来讲,接入小规模分布式电源会对配电网的无功电压特性造成一定的局部影响,但是,接入主动配电网的高渗透率分布式电源却可以对配电网全线的无功电压特性造成影响。分布式电源对配电网电压分布产生的影响程度和其出力、功率因数、接入位置、接入模式有一定关联。从暂态方面来讲,当分布式电源启动停止或者出力发生变化的时候,时常会导致系统电压产生一定波动,但是,接入后潮流的分布式电源迅速波动,会造成线路上的电压损耗和无功损耗的相关变动,有差异的分布式电源在现实行使中对配电网的无功电压特性影响也有所差异,特性难以稳定。

随着电价阶梯性的实行取得一定进展以及一些新型负荷的进一步推广,例如电动汽车的不断普及,人们越来越重视配电网在需求侧的管控,因此,主动管控负荷是主动配电网核心观念的一大重要构成类别。就理论而言,需求侧管控的加强对实现电源和负荷的平衡有很大的益处,使配电网中的电压损耗和无功损耗逐渐降低。但是,通过从影响配电网运行的方向来看,调整负荷同时又和接入分布式电源是有所差异的,分布式电源的出力会依据时空还有气候分布因素的变动的不稳定性更强烈,突发性更频繁,与前者相比,可调节负荷的变动幅值和速度比较平缓,拥有更好的可控性,同样对配电网的无功电压特性有着正反两方面的影响。

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