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摘要：我国配电网长期以来无功匮乏，使得网损严重，甚至会出现电压崩溃的现象，不利于配电网系统的稳定、安全运行。因此，只有切实解决有源配电网无功补偿的问题，才能够实现配电网系统的稳定性，提高配电网系统运行效率，减少无功耗损，实现节能降耗的目标。本文提出了利用电力电子变压器对有源配电网进行无功优化，并通过构建分布式电源、储能元件和电力电子变压器在内的有源配电网无功优化模型，结合粒子群优化的方法进行计算分析，最终获得有效的仿真结果，实现有源配电网无功优化的目标。
关键词：电力电子变压器；有源配电网无功优化；应用
面对传统分布式电源出力波动大以及配电网电压质量低下的现状，加强对配电网电压的控制，使配电网电压指标满足运行的配电网系统运行的需求变的十分重要。借助电力电子变压器对有源配电网无功功率进行优化已成为配电网发展的必然趋势。电压电力电子变压器不仅可以扮演无功源的角色，同时可以作为无功负荷发出无和吸收无功，减少线路输入过程中的无功损耗，降低网损，避免无功倒送所带来的电网污染。还可以在有源配电网运行时，确保其输出电压的稳定性，弥补了常规变压器分接头、分级调节的缺陷，具有良好的经济价值，应值得进一步的推广和利用。
1、电力电子变压器基本组成及工作原理
电力电子变压器又被称为固态变压器，是一种含有电力电子的变换器。这种变电装置既可以通过高频变压实现磁耦合，又可以通过电力电子变换技术并结合高频变压器对电力系统中的电压进行有效变换，同时实现能量传递的目标。根据电力电子变压器在转换电压的过程中是否经过了直流环节，可以将其分析无直流环节的电力电子变压器和有直流环节的电力电子变压器两种。其中有直流环节的电力电子变压器应用比较广泛，具有体积小、重量轻、污染小的特点，同时在运行过程中不受负载变化的影响，能够切实保证输出电压值的恒定性，具有高度的可控性。其工作原理是首先在原边将工频信号交流电转化为高频信号交流电，然后在通过中间的高频变压器耦合到副边，最后利用电力电子变压器将高频电流转化为可供用户使用的工频电流，电力电子变压器工作原理如图1所示。
2.4 粒子群算法
粒子群算法是一种常见的以智能启发式全局为基本的随机优化的方法，依照个体目前所处于的最优位置调整下一步的搜索方向和位置，使之达到自身曾经达到的最佳位置。在粒子群算法中，粒子群是由无数个粒子组成的，且每一个粒子的位置的优化问题都有一个潜在的答案。根据粒子移动的规律，设置出粒子运动速度的最佳区间，对粒子的移动进行有效的控制。首先我们将已经给出的粒子群作为模型优化的基本参数，包括粒子随机移动的初始速度和初始位置。然后再根据相关公示计算出每一个粒子的目标值，最后将每个粒子当前的目标值与其以往最佳位置所对应的目标值进行比较。如果当前的粒子目标值高于以往最佳位置对应的目标值，那么则说明当前位置已经成为了新的最佳位置，取代了以往的最佳位置的地位。
2.5 仿真计算及模型分析
在这里我们假设有载调压变压器和电力电子变压器的变比和内部损耗是相等的，那么在正常的负荷条件下，含有载调压变压器的有源配电网的潮流计算结果应该与电力电子变压器的计算结果相同。
在图2中，我们将各个节点的初始电压视作1，那么可以看出所有节点的电压均在允许的范围内，但是从图中我们不难发现，各个节点的电压的变化情况存在一定的差异。含有载变压器的有源配电网无功优化仿真结果如图3所示：
从图3中我们可以看出，优化后的所有节点的电压偏差均比优化前的偏差要小，最大偏差甚至达到了22%。而含有电力电子变压器的有源配电网无功优化仿真结果如图4所示：
从图4中我们可以看出，在优化后所有节点的电压偏差均低于优化前的数值，变化的幅度范围比较大，这说明电力电子变压器充分发挥了其调节电压的作用。
3、电子电力变压器在有源配电网无功优化应用中的意义
电压质量直接决定了电力系统的电能质量，而电压质量的好坏又受电力系统无功潮流的分布的影响。如果无功电源容量过低的话，电力系统的运行电压降无法达到规定的标准。而我国有源配电网长期受无功功率的影响，使得大量的能源被浪费，配电网运行的成本增加，同时不利于配电网运行的稳定性与安全性。因此，只有彻底解决有源配电网无功补偿问题，才能保证配电网系统的电压水平，提高配电网运行的稳定性，消除无功率远程远程传输的隐患问题，最大限度的减少网损量，提高配电网运行的经济性。
传统的无功优化手段主要基于调节投切电容器和改变有载调压变压器的分接头开展的，但是由于有载调压变压器的分接头开关动作比较频繁，使得变压器的运行压力加大，同时加剧了变压器运行事故的发生，给电力企业造成了巨大的经济损失。因此，越来越多的电力企业更青睐于使用电子电力变压器来进行有源配电网的无功优化，主要是由于该方法操作简单，且电子电力变压器的可控性强，能够改变以往变压器分接头分级调节的现状，确保配电网电压的稳定性，进而提升有源配电网的运行效率。
4、结语
有源配电网无功优化问题是一个约束条件多、变量多的非线性规划问题，使得有源配电网无功优化的工作压力增大。本文在正常的负荷情况下，对有载调压变压器和电力电子变压器进行了仿真，并借助粒子群算法对粒子的运动速度和运动位置进行明确，进一步说明了含有电力电子变压器的有源配电网比没有电力电子变压器的有源配电网其节点电压优化效果更好。
参考文献
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论文作者:苏春华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/22
标签：配电网论文; 电压论文; 粒子论文; 电力论文; 电子变压器论文; 变压器论文; 目标值论文; 《基层建设》2017年第15期论文;