分布式电源辐射状系统中电能质量和电压波动率的分析

【摘 要】大量的分布式电源接在中压或低压配电网上运行，将彻底改变传统配电系统单向潮流的特点，势必要求系统使用新的保护配置方案、监控系统和仪表。通过高级自动化系统把这些分布式电源集成到现有电网中来，将为社会带来巨大的效益。

【关键词】电源辐射状;电能质量;波动率

Analysis of Power Quality and Voltage Fluctuation Rate in the Distributed Power Radial System

GAO Lan-en

（Hebei Engineering and Technical College，Cangzhou Hebei 061001，China）

【Abstract】A large number of distributed generation ran on in the medium voltage or low voltage distribution power grid， it will completely change the characteristics of the one-way trend of the traditional distribution system， the system will require to use the new protection scheme， monitoring systems and instrumentation. Through advanced automation system to integrated the distributed generation into existing power grid， it will bring huge benefits to society.

【Key words】Volatility;Power quality;Power radiating

1 分布式电源对系统电能质量的影响

分布式电源能对配电系统中的电能质量产生重要的影响。这种影响取决于多种因素，包括应用的分布式电源的容量和类型，馈电线特性，分布式电源的控制方法。

对于任何分布式电源系统，电压波动是必须考虑的影响，特别是对于光伏发电系统和风力发电机等。其它分布式电源也能导致电压闪变，比如当同步发电机的负载发生突然变化时，电压输出将产生短期振荡，形成明显的电压波动。图1表示了一个大型分布式电源接入系统后，可能发生的电压波动情况，馈电线上的电压波动可能超过工业禁止的波动限制。GE的波动曲线是最多被采用的工业指导原则，在IEEE标准519-1992。

图1 分布式电源接入系统

如果分布式电源没有被正确控制或输出短时间剧烈波动都能导致电压波动问题。大容量的光伏发电和风站能产生这种波动。传统电机也能产生这种问题。所有分布式电源运行时不能超过电压波动曲线限制。

2 电压波动的控制

当发电机放置的位置使短路电流相对发电机输出电流的比率很高时，电压波动可以限制在可以承受的范围内，也可以通过使用精确的控制方案限制发电机输出的变化率，从而限制电压波动。比如，许多逆变器和旋转式发电机具有软启动功能，允许他们在许多秒内缓慢的提高电压，比直接打开电源要好的多。精确的异步机速度匹配和同步机的同步能够减少电力系统并网过程造成的电压波动。使用分布式电源专用的变压器能减轻二次侧系统的其它负载的电压波动问题。

当在馈电线上放置大型分布式电源时，需要更先进的输出方法。这就包括快速响应电压调整器，或利用无功补偿装置。例如，许多逆变器能产生前移或滞后无功功率，利用这特性迅速的调整线路电压。事实上，如果正确运用这些特点，这种控制类型的分布式电源组合能提高馈电线的电能质量。

3 对电压波动的要求

如果分布式电源造成的线路电压波动超过一定范围，应该停止运行。图2显示了由于分布式电源造成的电压的变化。但是要评定发生扰动的数量和等级却是不容易的。依赖于很多因素，包括电源的类型和单元的运行方式。但是如果存在威胁，需要基于波动曲线标准进行快速的计算，譬如，如果电力系统上的分布式电源造成的最坏情况电压波动小于0.5%。如果最坏情况下的波动到2%或3%。这时候就成为威胁了。尽管如此，需要确定他们发生的时间，频率和扰动的包络形状，观察和波动曲线符合的部分。

图2 分布式电源造成的电压变化图

保证不发生这问题的一个途径是把分布式电源放置在特定的位置，这一特定位置需要满足的条件是电力系统可承受的故障电流要大于分布式电源输出电流的100倍以上。这样可以保证输出从0升到100%时电压波动不超过1%和0.5% 从 0 升到50%时电压波动不超过0.5%。分布式电源的输入电流影响馈电线电压。依据输入电流的相位角和大小，电压降低或升高。

4 结语

总的来说，如果波动计算结果表明电压波动会产生问题，分布式电源需要用适当的装置解决或减轻这问题。所用装置可以是专用的变压器，或分布式电源上的电压和功率调整装置，也可以是通过对分布式电源上的运行限制来防止波动的产生。

【参考文献】

[1]丁明，王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备，2004，24（7）：31-36.

[2]高笑，赵宏伟，冯璞乔.基于分布式发电的配网规划初探[J].江苏电机工程，2005，24（2）：9-11.