电力分布式资源并网前的模拟分析

摘 要：该文将利用隐含式高斯法三相电力潮流程序分析低压微型电网的连续电力潮流，仿真分析时假设负载三相平衡和不平衡二种情况，设负载在三相平衡情况下进行模拟分析，兹就各负载母线电压分布、负载量、线路流量、系统损失等一天24小时模拟结果。根据并网前的模拟分析深入了解该微型电网系统尚未整合各类分布式资源于系统前的线路沿线电压、线路流量，以及系统损失等指标，可同时检验该系统设计得当与否，以及作为分布式资源并网后的冲击与影响分析的参考。

关键词：电力分布 资源 并网 模拟

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0046-01

1 三相平衡案例分析

1.1 负载母线电压仿真结果

假设未改变配电变压器分抽头时各负载母线日电压分布曲线模拟结果，可获知除了配电变压器二次侧母线Bus2电压均高于0.97pu外，其余各负载母线电压在负载相对较重的情况下均低于0.97pu，尤其以Bus10在下午14：00时的电压0.916pu为整个系统电压最低者。造成电压降过大的主要原因之一为线路长度太长，因此，必须调整配电变压器分抽头或并入电力电容器组加以改善。

1.2 负载母线负载量

在三相负载平衡情况下，各负载母线的实功率及虚功率总和模拟结果可以看出，尖峰负载发生在下午14：00时，其总实功率及虚功率分别为139.604kW以及 86.52kvar；离峰负载发生在清晨04：00时，其总实功率及虚功率分别为37.9kW以及23.448kvar；此外，各负载母线的实功率和虚功率日负载曲线[1]，则可看出，各母线依其用户类型的不同，尖峰负载发生时刻自然有所差异。

1.3 线路流量

在三相负载平衡情况下，线路电流以及复数功率流量的模拟结果，由模拟结果可得知，从Bus1到Bus2的尖峰负载流量为50.952kW，离峰负载流量则为13.252kW。线路电流与功率流量成正比关系；此外，线路电流均未超过各导线规格所对应的导线安培容量。

1.4 系统损失

在三相负载平衡情况下，系统总实功率及虚功率损失的模拟结果则示，而线路实功率及虚功率损失的模拟结显示线路损失与线路电流量平方成正比关系，因此，与线路流量尖峰时刻相同，系统发生最大损失时刻为下午14：00时，其实功率损失为13.164kW，虚功率损失为6.572kvar；而系统损失最低时刻为清晨04：00时，其实功率损失为2.012kW，虚功率损失为1.124kvar，充分验证三相电力潮流程序能确实反应实际系统物理特性。

2 三相不平衡案例分析

在分析三相负载不平衡案例时，乃假设A相占三相总负载量的50%、B相占三相总负载量的30%，以及C相占三相总负载量的20%。兹分述模拟分析结果如下。

2.1 负载母线电压

在三相负载不平衡情况下，配电变压器二次侧母线及各负载母线的电压分布仿真结果即便在负载极不平衡的情况下，Bus2的全日电压分布均高于0.97pu，而各负载母线中仅Bus8的C相全日电压分布皆高于0.97pu；其余负载母线电压普遍而言均低于0.97pu，尤其以A相最为严重、其次为B相，最轻者为C相，此一模拟结果亦反应各相负载的分配比例。

2.2 负载母线负载量

在三相负载不平衡情况下，如同三相平衡案例所假设的总负载量，各负载母线的实功率及虚功率总和模拟结果可看出，各负载母线的实功率和虚功率日负载曲线，其中三相负载中以A相最重、其次为B相、最轻为C相，各母线依其用户类型的不同，发生尖峰、离峰负载时刻自然有所差异。

2.3 线路流量

负载在三相不平衡情况下的线路电流及功率流量模拟结果，由模拟结果可获知线路流量确实反应各相负载不平衡分配情况，各相流量的大小依序为A相、B相与C相。

2.4 系统损失

在三相负载不平衡情况下，系统总实功率及虚功率损失的模拟结果中线路实功率及虚功率损失的模拟结果可得知总损失最大为15.612kW最低为2.128kW；至于线路损失部分，从Bus11到Bus12的馈线段于下午18：00时最高损失为1.136kW为整个系统线路损失最高者。

3 综合分析与讨论

针对低压微型电网进行分布式发电系统并网前电力潮流分析，分析目的在为了解原始系统各母线电压分布以及线路流量，藉由仿真结果可充分了解系统特性也可验证系统模型的正确性，由仿真结果得知：

（1）在负载三相平衡情况下，各负载母线电压轻载发生在凌晨24：00时至清晨06：00时之间，此时不论住宅类、工业类或商业类用户均为用电量为最少时间，然06：00时后用电量开始上升使得负载也逐渐加重，当工业区早上08：00时至下午17：00时上班时间用电量最多，母线电压最低为0.916pu且发生在母线Bus10；此外，商业区在早上08：00时至晚上20：00时为用电量最多的时间；另外，住宅区于下午17：00时至晚上23：00时用电量最多，此乃反应用户下班期间回家休息使得电器设备使用量最高，造成各负载母线电压降普遍都超过3%属于不合格的范围。

（2）在负载三相不平衡情况下，与负载三相平衡情况相似，各负载母线电压轻载发生在凌晨24：00时至清晨06：00时之间，此时为住宅类用户休息睡眠时间所以用电量最少，06：00时后用电量逐渐上升、负载也逐渐加重，当工业类负载早上08：00时至下午17：00时上班时间用电量最多、负载也最重，负载母线电压最低为0.867pu且发生在Bus10；另外，商业类用户在早上08：00时至晚上20：00时为用电量最多的时间；而住宅类用户于下午17：00时至晚上23：00时用电量最多，相似地，各负载母线重载时的电压降都高于3%皆属于不合格的范围。

4 结语

综合归纳上述结论可知，重载时各负载母线电压降都高于3%皆属不合格范围，因此有必要针对电压不合格的现象利用并联电容或调整主变压器分抽头的方式加以改善，使负载母线电压位于标准范围之内。

该文提出利用改变配电变压器分抽头或投入电容器方式以改善母线电压不合格的情况，其调整流程步骤简述如下。

步骤1，输入执行三相电力潮流所需的各母线、线路及负载资料等相关系统资料。

步骤2，执行三相电力潮流程序。

步骤3，判断各母线电压是否合格，验证电压是否介于1.025pu到0.97pu之间，如果是可结束程序至步骤5。超过该范围则继续执行步骤4并返回步骤2直到各母线电压合格为止。

步骤4，改变主变压器分抽头或投入电容器。

步骤5，输出结果。

参考文献

[1] 于大洋，宋曙光，张波，等.区域电网电动汽车充电与风电协同调度的分析[J].电力系统自动化，2011，35（14）：24-29.

[2] 赵俊华，文福拴，杨爱民，等.电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题[J].电力系统自动化，2011，35（14）：2-10.