2.山东国研电力股份有限公司 山东济南 250000）
摘要：本文针对分布式电源并网带来的电压波动问题进行研究，通过理论表达式作为指导，采用电力系统仿真软件DIgSILENT仿真验证，分析了分布式电源并网对电压波动的影响，并提出相关建议。
关键词：分布式电源；并网；电压波动；DIgSILENT仿真
Study on the influence of distributed power grid on voltage fluctuation
Abstract：Aiming at the problem of voltage fluctuation caused by the distributed power grid，theoretical expressions as guidance，using the power system simulation software DIgSILENT simulation，analysis of the impact of distributed power grid on voltage fluctuation，and puts forward related suggestions.
Key words：distributed power；grid；voltage fluctuation. DIgSILENT simulation
随着国民经济的发展及传统能源的枯竭，大量的分布式电源的以其清洁、高效、灵活等特点应运而生，大力发展分布式电源技术成为当今电力行业关注的热点。然而，由于分布式电源的最大功率点跟踪特性，使其输出功率受外界环境等因素的影响出现不断波动的情况，功率的波动必然引起电压波动。电压波动将会对周边用电设备的正常运行造成危害和影响，严重时将会造成灯光照度的闪烁，影响人的视觉。本文以理论分析作为指导，采用DIgSILENT软件进行仿真验证，深入的研究了分布式电源并网对配电网电压波动的影响，并提出了减少电压波动的相关建议。
1.分布式电源并网对电压波动的理论分析
电压波动可以通过电压方均根值曲线来描述，凡不保持电压均方根值恒定不变的现象，均称为电压变动（Voltage-RMS Change）。电压变动d是衡量电压波动大小的指标。
在工程计算中，上式中各参量单位规范为：UN为PCC点电压标称值（kV）；RS，XS为系统等值电阻和电抗（Ω）；∆P，∆Q为三相负荷的有功功率和无功功率变化量（MW，Mvar）。
以分布式电源并入配电网为例，设某条馈线有n+l个节点，每个节点均接有负荷和分布式电源（实际当分布式电站不存在时，将其功率设为0），如图1所示。节点N0为配电网母线，Sd为无穷大电源，（R0，X0）为电源内阻抗，（Ri，Xi）为第i段线路的等效阻抗，（PL.i+jQL.i）为第i个节点负荷功率，PDG.i代表第i个节点上的分布式电源的输出功率。
.png)
通过调研分布式光伏电站的输出功率发现，分布式光伏电站输出功率快速随机变化，变化的最大幅度可达到最大输出功率的一半。设分布式光伏电站波动功率（取功率因数为1）为其最大输出功率的一半，并假定同一馈线下所有分布式电源输出功率同时波动（最极端情况），则由上式（1）可知，分布式电源引起馈线上节点k的电压波动为：
分析式（2）可知，当波动功率PDG.i与标称电压UN恒定时，系统等值电阻Rj为唯一变量，则单纯由分布式电源引起的节点电压波动仅与系统等值电阻有关，即电压波动的大小由光伏并网点的位置决定，并网点越靠近馈线末端，引起的电压波动越大；当系统等值电阻Rj与标称电压UN恒定时，波动功率PDG.i为唯一变量，则波动功率越大，分布式电源引起的节点电压波动越大。
2.分布式电源并网对电压波动的仿真验证
为进一步分析分布式电源并网对电压波动的影响，基于DIgSILENT平台创建如图2所示仿真模型。一条10kV的馈线上有N0～N10 11个节点，把馈线分为线路（1）～线路（10），每段线路长度为400m，线路型号为LGJ-120，总负荷（1）～总负荷（10）功率为200+j80kVA，其中，外部电网短路容量Sk为100MVA，外部电网等效阻抗R0/X0=0.1。
仿真案例所用的分布式电源选择PV系统，其所提供的闪变贡献如表1所示。
2.1分布式电源接入位置对电压波动的影响
将容量为300kVA的分布式电源依次接入N0、N1、N3、N5、N7、N9和N10，其他运行条件保持不变，得到N0～N10各节点电压变动值d%，仿真结果如图3所示。
注：最大开关操作为：N10=3 N120=8
分析图3可知，改变接入位置，馈线上各节点电压变动值在并网点处达到最大，从并网点到馈线首端，节点电压变动值逐渐减小，即当其他运行条件恒定，电压波动的大小仅由光伏并网点的位置决定，并网点越靠近馈线末端，引起的电压波动越大；从并网点到馈线末端，节点电压变动值基本持平。
在馈线末端接入分布式电源引起的电压波动最为严重，甚至导致末端很长一段线路电压波动越限，为尽量避免电压波动越限现象的发生，分布式电源并网点宜设置在馈线首端。
2.2分布式电源集中接入与分散接入的对比分析
分析式电源接入的总容量（300kVA）不变，分集中接入与分散接入两种方式进行对比分析。集中接入包括集中首端N0接入、集中中间N5接入、集中末端N10处接入；分散接入包括均匀分布N1、N3、N5、N7、N9接入、均匀分布N1、N5、N9接入、均匀分布N3、N7接入。其他运行条件保持不变，得到N0～N10各节点电压变动值d%，仿真结果如图4所示。
分析图4可知，在接入总容量不变时，集中首端接入与分散接入引起的电压波动较小，而集中中间接入和集中末端接入容易引起很长一段馈线电压波动越限。为尽量避免电压波动越限现象的发生，建议采用分散接入，分散点越多，引起的电压波动越小。
2.3分布式电源接入容量对电压波动的影响
选择N5为并网点，依次改变分布式电源的接入容量，其他运行条件保持不变，得到N0～N10各节点电压变动值d%，仿真结果如图5所示
图5表明，分布式电源的接入容量越大，渗透率越高，引起馈线的电压波动越大，甚至在并网点附近很长一段馈线出现电压波动越限的现象发生，这是因为接入容量越大，其波动功率就越大，引起的电压波动越严重。故在电网的管理层面来看，应适当限制分布式电源的接入容量。
3.结论
本来通过理论分析与案例仿真相结合，分析了分布式电源并网对电压波动的影响，得到如下结论与建议：
（1）并网点越靠近馈线末端，引起的电压波动越大，为尽量避免电压波动越限现象的发生，分布式电源并网点宜设置在馈线首端。
（2）分散接入引起的电压波动较小，为尽量避免电压波动越限现象的发生，建议采用分散接入，分散点越多，引起的电压波动越小。
（3）接入容量越大，其波动功率就越大，引起的电压波动越严重，故在电网的管理层面来看，应适当限制分布式电源的接入容量。
（4）分布式电源并网应综合上述各条件进行分析权衡，得到最优接入方案。
参考文献：
[1]肖静. 基于DIgSILENT的逆变型分布式电源建模及其对配电网的影响研究[D]. 北京交通大学，2013.
[2]胡骏. 微电网保护方案研究与实现[D]. 北京交通大学，2016.
[3]王以笑，张新昌，路进升，等. 基于DIgSILENT的并网光伏发电系统的建模与仿真[J]. 电力系统保护与控制，2014（3）：49-55.
[4]屠金玲. 电压波动与闪变的检测和抑制[D]. 山东大学，2013.
[5]钱晓耀，陈卫民，蔡慧. 基于DIgSILENT的光伏发电系统统一建模及仿真分析[J]. 太阳能学报，2013，34（5）：758-767.
作者简介：
康文文（1985.8—），女，硕士，工程师，研究领域为电网规划；
王为帅（1988.6—），男，本科，工程师，研究领域为电网规划；
代二刚（1986.3—），男，本科，工程师，研究领域为电网规划；
杨凤文（1985.11—），女，本科，工程师，研究领域为电网规划；
韩蓬（1981.10—），男，本科，高级工程师，研究领域为电网规划；
张健（1985.11—），女，本科，工程师，研究领域为电网规划。
论文作者:康文文1,王为帅1,代二刚1,杨凤文1,韩蓬1,张
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：电压论文; 分布式论文; 电源论文; 节点论文; 越大论文; 馈线论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第17期论文;