摘要：目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，分布式光伏大量接入配电网后电压越限问题成为影响电网安全稳定运行的关键因素。为了适应高渗透率、大规模分布式光伏的接入，提高系统调压能力，本文依据主动配电网内调压资源特性的不同，对其进行了分类分级处理，提出了主动配电网多级无功电压控制策略，即分别利用小容量分布式光伏、光伏电站无功、传统ＶＱＣ装置和光伏电站有功实现系统一、二、三、四级调压。
关键词：主动配电网；光伏逆变器；无功电压控制；分散式就地控制；集中式协调控制
引言
主动配电网中由于大量DG接入，使得电网无功调压机理变得更加复杂，网络中不仅存在负荷的变化，而且增加了DG出力的不确定性。如何协调协调利用统的无功补偿设备和并网逆变器的无功调节能力进行全局无功优化，已经成为国内外学者研究的热点。提出了一种考虑DG无功出力限制以及电容器组补偿容量的无功协调调度方法。根据DG和电容器组的补偿特点及约束条件，对DG及电容器组整体静态优化算出了电容器组的投切容量曲线，由此制定电容器组的调度计划。根据主动配电网可控设备灵活多样以及拓扑结构复杂多变的特点制定了一种将配电网分层分区的控制策略，提出了等效节点电压上下限指标的概念，并将其区分控制边界。通过协调控制主动配电网中的变压器分接头（OLTC）、电容器和分布式电源能够实现电压越界的调节。但所述方法并没有对控制区域的划分阐述详细的规则，且没有很好地论述两种控制策略的切换边界。本文在针对主动配电网不同的运行工况制定了不同的无功控制策略，通过控制策略的协调配合，使主动配电网在不同时间尺度和不同空间位置达到全局无功最优分配。
1主动配电网基本概念
2006年，国际大电网会议（CIGRE）配电及分布式发电研究委员会（C6）成立了工作组，该工作组在2012年《主动配电系统规划与优化方法》的研究报告中将主动配电网的概念表述为“主动配电系统（ActiveDistributionSystem，ADS）”，强调未来配电网是具备对由分布式电源、分布式储能、可控负荷组成的分布式能源进行主动控制和优化运行功能的有机整体，更全面地反映了由具备主动响应和主动控制能力的新型“源—网—荷”构成的未来配电系统的特征。
2含ＤＧ的主动配电网电压控制
2.1集中式协调电压控制
主动配电网电压集中式协调控制系统是集主动配电网内所有控制装置动作情况为一体的一种高级配电管理系统。通过信息采集系统，将配电系统的信息收集，并上传至中央控制系统，由中央控制系统分析计算，输出系统当前电压优化控制方案，再由通信系统将动作指令下达到各设备控制器。可实现对系统内所有调压设备的优化调度，使得调压设备动作获得最优的组合，实现全局范围最优。但集中式协调控制需要较强的通信、信息采集、监测和处理系统，任一环节出现故障均可能导致调压失败，并且时效性较差，因此需要管控的设备不宜过多。传统ＶＱＣ装置的控制模式一般采用基于九区图策略的就地控制方法，但考虑到ＤＧ接入改变了电网潮流分布，导致流经变压站母线的功率值降低甚至出现功率倒送，造成母线处检测到的功率因数偏低，引起ＶＱＣ装置误动，因此ＶＱＣ装置宜采用集中式协调控制模式。光伏电站分布相对比较集中，且其有功、无功容量均较大，故可以对光伏电站进行集中式协调控制，并且调动更多的ＤＧ参与系统运行也是ＡＤＮ调压的核心手段。
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2.2分散式就地电压控制
分散式就地电压控制是指通过量测本地电气量信息，本地控制器根据既定的控制策略对系统进行响应。该方法的优点是不需要复杂的通信和控制系统，可靠性高，反应速度快；缺点是无法得知整条线路或者局部的潮流分布，无法保证全局最优。大量的小容量分布式发电系统一般较为分散，不易调度，较难采取集中式协调控制模式，因此，此类ＤＧ的控制模式一般可通过控制ＤＧ控制器实现对本地节点电压的响应。
2.3主动配电网无功电压控制
主动配电网中的DG只能在一定程度上改善配电网的电压水平，如果DG容量大、布点多，则也可能因倒送的功率太大而导致配电网电压过高。此外，由于可变拓扑增加了网架和潮流的复杂程度，需求侧响应增加了调度和控制中的变量和维度，因此在配电网中仅仅依靠DG的调节能力，还远远不能满足保持配电网合理电压水平的需求，想解决配电网无功功率平衡的问题，仍然要协同多种设备进行控制，并结合网架和负荷调节等手段，这就使得含有大规模、高渗透率DG接入的主动配电网的无功电压控制问题变得更为复杂。目前的研究中，对主动配电网的无功电压控制方法主要可以分为两大类：（1）集中式的协同控制；（2）分散式的自治控制。主动配电网的无功电压集中控制：主动配电网实现主动调控的基础是实现全面量测，因此要求有与之配套的配电网自动化、通信和能量管理系统建设。传统配电网由于网架结构相对固定、调控设备较为单一，且受通信系统的限制，多数采用“站内自动控制、站外就地控制”的措施，而主动配电网则具备了全局协同控制、精准控制的环境和条件。主动配电网的无功集中控制对象可以分为3类：（1）传统的无功电压控制设备，如电容器、OLTC等；（2）增强型设备，如分布式储能装置、配网静止同步补偿器（DSTATCON）等；（3）具有无功调节能力的DG等。
3主动配电网四级无功电压控制策略
本文首先根据网内调压资源特性将其进行分类，并在综合电压控制中对其进行分级控制。具体分为：小容量分布式光伏电源为一级调压手段，光伏电站无功出力为二级调压手段，传统ＶＱＣ设备作为三级调压手段，光伏电站有功出力为四级调压手段。调压范围是分布式光伏本地或临近节点。二级调压：由于小型光伏容量较小，参与调压能力有限，无法保证各时段全网电压水平，此时需协调控制网络内光伏电站无功出力。光伏电站一般容量较大，且根据《光伏发电系统接入配电网技术规定》光伏电站并网功率因数值比小型光伏并网功率因数值低，故光伏电站有较强的无功调节能力。通过二级调压可以很好地改善整个系统电压水平，并较大程度减少系统无功流动。选取光伏电站作为二级调压手段原因有：①变压器分接头和电容器组的频繁动作会损耗设备的使用寿命，需尽可能减少其动作次数；②减少对光伏有功调度，提高清洁能源发电比重是主动配网目标之一。三级调压：在某些光伏出力较大或者负荷过重时刻，单纯依靠网络内的光伏调控全网电压无法满足电压质量要求。因此需要在一、二级调压效果不理想时，通过协调控制变压器分接头档位和电容器投切组数对系统进行第三次调压。四级调压：考虑在极端情况下一、二、三级调压均无法保证全网电压水平合格，而配电网线路Ｒ／Ｘ较大，有功功率对电压变化有较大影响，为了保证用户对电压质量的需求和系统的安全稳定运行，中央调度控制系统将对系统内的光伏电站有功出力进行管控，甚至允许其退出运行。
结语
本文研究了主动配电网规划的若干基本原则，包括自动化系统建设基本原则和通信系统建设原则、分布式电源和储能装置接入原则、电压管理原则、电动汽车的主动管理等，相关分析有助于推动无锡市配电网主动管理、主动规划的实施，有助于合理规划DG，协调DG的优化运行，以充分发挥DG等新型电源及负荷的积极作用，为增加DG的接入容量、提升配电网的资产利用率等提供新的解决方案。
参考文献：
[1]赵波，王财胜，周金辉，等.主动配电网现状与未来发展[J].电力系统自动化，2014，38（18）：125-135.
[2]尤毅，刘东，于文鹏，等.主动配电网技术及其进展[J].电力系统自动化，2012，36（18）：10-16.
论文作者:石倩倩,储成娟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/11
标签：电压论文; 主动论文; 配电网论文; 光伏论文; 分布式论文; 电站论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第20期论文;