第 39 卷 第 4 期
2019 年 4 月
电 力 自 动 化 设 备
Electric Power Automation Equipment
Vol.39 No.4
Apr. 2019
含分布式电源的配电网电压越限薄弱环节识别方法
李乃双
1
ꎬ郝丽丽
1
ꎬ郝思鹏
2
ꎬ刘海涛
2
ꎬ王昊昊
3
(1. 南京工业大学 电气工程与控制科学学院ꎬ江苏 南京 211816ꎻ
2. 南京工程学院 电力工程学院ꎬ江苏 南京 211167ꎻ
3. 南瑞集团有限公司 智能电网保护和运行控制国家重点实验室ꎬ江苏 南京 211106)
摘要:提出一种含分布式电源( DG) 的配电网电压越限薄弱环节的识别方法ꎮ 对电压越限原因进行机理分
析ꎬ确定导致电压越限可能的原因及其电压敏感度ꎻ定义压降比系数ꎬ提出计及网损的各节点 DG / 负荷最大
准入容量的计算方法ꎻ研究将各节点实际接入 DG 容量归算至馈线末端的方法ꎬ并将其与馈线末端的最大准
入容量进行比较ꎬ识别配电网中易发生电压越限的薄弱节点及越限原因ꎻ在 MATLAB 上搭建 IEEE 33 节点系
统验证所提方法的有效性和正确性ꎮ
关键词:配电网ꎻ分布式电源ꎻ电压越限ꎻ薄弱环节ꎻ电压敏感度ꎻ最大准入容量
中图分类号:TM 711 文献标识码:A DOI:10.16081 / j.issn.1006
-
6047.2019.04.006
收稿日期:2018
-
07
-
26ꎻ修回日期:2019
-
02
-
15
基金项目:江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心开
放基金资助项目(XTCX201709) ꎻ江苏省“ 六大人才高峰” 项
目( XNY
-
020)ꎻ智能电网保护和运行控制国家重点实验室
项目
Project supported by the Open Research Fund of Jiangsu Col ̄
laborative Innovation Center for Smart Distribution Network
( XTCX201709 )ꎬ the “ Outstanding Talents in Six Fields ”
Project of Jiangsu Province( XNY ̄020) and the State Key Labo ̄
ratory of Smart Grid Protection and Control
0 引言
随着全球经济的快速发展ꎬ能源短缺和环境污
染问题推动着全世界的能源系统向着清洁化、智能
化和低碳化的方向转型
[1 ̄2]
ꎮ 以风电、光伏、水电为
主要形式的分布式电源( DG) 越来越多地并入配电
网ꎬ对配电网的电压产生了较大的影响
[3 ̄ 4]
ꎮ 合理地
规划、控制配电网中 DG 的输出功率能缓解馈线较
长、负载较重 时 的 低 电 压 问 题ꎬ但间歇性 DG 的接
入、时变随机负荷的需求会放大配电网潮流的随机
性和变化幅度
[5]
ꎬ使配电网更易发生轻载和重载的
运行状况ꎮ
国内外学者针对 DG 并网做了大量的研究ꎬ文
献[6]从 DG 接入位置和容量、功率因数、负荷水平、
线路参数等角度分析了 DG 接入对配电网电压分布
和电压稳定性的影响ꎻ文献[7] 利用电压灵敏度分
析法研究了 DG 出力和接入位置对系统电压的影
响ꎬ从而确定系统的电压支撑点和薄弱点ꎻ文献[8 ̄
10]对 DG 的接入位置及接入容量进行了优化ꎻ文献
[11]在负荷和 DG 容量沿馈线分布相同的条件下求
解 DG 允许接入容量ꎻ文献[12] 通过研究 DG 的准
入容量ꎬ表明电压波动和电压偏差是限制 DG 准入
容量的主要影响因素ꎻ文献[13]从电网运行数据中
提取关联信息ꎬ判别电网薄弱节点和支路ꎮ 已有文
献大多研究 DG 接入对电网的影响、DG 接入位置及
容量的优化配置、DG 与传统设备的协同调压等ꎬ通常
是在满足电压约束的条件下寻求目标函数的最优解ꎮ
为了直观反映系统对 DG 的消纳能力ꎬ通常完全忽略
网损对电压降落的影响来计算 DG 集中接入的最大
准入容量ꎬ或在此基础上根据运行工况设定修正因子
(一般取 1.03~1.08)对最大准入容量进行修正来近似
计及网损的影响ꎮ 电压降落计算中对网损的完全忽
略或主观近似都会给 DG 最大准入容量的计算带来
较大的误差ꎬ导致系统对 DG 的消纳能力没有得到充
分利用或系统电压不安全ꎮ 同时ꎬDG 最大准入容量
的计算大多针对集中接入的情况ꎬ针对多 DG 分散接
入馈线时系统可消纳的 DG 总的最大准入容量的计
算却少有讨论ꎮ 主动配电网下 DG/ 负荷的随机波动
将增大节点电压越限发生的频率ꎬ需要研究配电网电
压越限薄弱环节的直接判别依据ꎬ包括电压越限节点
识别及越限原因分析的方法和工具ꎮ
针对上述问题ꎬ本文研究电压越限的产生原因
和电压薄弱环节的识别方法ꎮ 首先ꎬ研究配电网电
压降落的机理ꎬ分析含 DG 配电网发生电压越限的
影响因素ꎮ 然后ꎬ考虑到网损对电压降落的影响ꎬ研
究不同的负荷水平下网损与负荷引起的电压降落ꎬ
计算网损压降比系数和 DG 的最大准入容量ꎮ 通过
网络拓扑结构及参数ꎬ馈线的型号、基准电压和首端
电压ꎬ负荷接入位置及容量ꎬ无功补偿装置接入位置
及容量ꎬDG 接入形式、接入位置及容量分析电网的
运行情况ꎬ识别电网中易发生电压越限的节点及原
因ꎮ 最后ꎬ通过 MATLAB 对 IEEE 33 节点系统进行
仿真分析以验证本文所提方法的有效性ꎮ
1 电压越限原因及调压措施
1.1 电压越限原因
传统的配电网络大多呈干线式放射结构ꎬ负荷