分布式電源輻射狀系統中電能質量和電壓波動率的分析

高蘭恩

（河北工程技術高等專科學校，河北 滄州 061001）

1 分布式電源對系統電能質量的影響

分布式電源能對配電系統中的電能質量產生重要的影響。這種影響取決于多種因素，包括應用的分布式電源的容量和類型，饋電線特性，分布式電源的控制方法。

對于任何分布式電源系統，電壓波動是必須考慮的影響，特別是對于光伏發電系統和風力發電機等。其它分布式電源也能導致電壓閃變，比如當同步發電機的負載發生突然變化時，電壓輸出將產生短期振蕩，形成明顯的電壓波動。圖1表示了一個大型分布式電源接入系統后，可能發生的電壓波動情況，饋電線上的電壓波動可能超過工業禁止的波動限制。GE的波動曲線是最多被采用的工業指導原則，在IEEE標準519-1992。如果分布式電源沒有被正確控制或輸出短時間劇烈波動都能導致電壓波動問題。大容量的光伏發電和風站能產生這種波動。傳統電機也能產生這種問題。所有分布式電源運行時不能超過電壓波動曲線限制。

2 電壓波動的控制

當發電機放置的位置使短路電流相對發電機輸出電流的比率很高時，電壓波動可以限制在可以承受的范圍內，也可以通過使用精確的控制方案限制發電機輸出的變化率，從而限制電壓波動。比如，許多逆變器和旋轉式發電機具有軟啟動功能，允許他們在許多秒內緩慢的提高電壓，比直接打開電源要好的多。精確的異步機速度匹配和同步機的同步能夠減少電力系統并網過程造成的電壓波動。使用分布式電源專用的變壓器能減輕二次側系統的其它負載的電壓波動問題。

當在饋電線上放置大型分布式電源時，需要更先進的輸出方法。這就包括快速響應電壓調整器，或利用無功補償裝置。例如，許多逆變器能產生前移或滯后無功功率，利用這特性迅速的調整線路電壓。事實上，如果正確運用這些特點，這種控制類型的分布式電源組合能提高饋電線的電能質量。

3 對電壓波動的要求

如果分布式電源造成的線路電壓波動超過一定范圍，應該停止運行。圖2顯示了由于分布式電源造成的電壓的變化。但是要評定發生擾動的數量和等級卻是不容易的。依賴于很多因素，包括電源的類型和單元的運行方式。但是如果存在威脅，需要基于波動曲線標準進行快速的計算，譬如，如果電力系統上的分布式電源造成的最壞情況電壓波動小于0.5%。如果最壞情況下的波動到2%或3%。這時候就成為威脅了。盡管如此，需要確定他們發生的時間，頻率和擾動的包絡形狀，觀察和波動曲線符合的部分。

保證不發生這問題的一個途徑是把分布式電源放置在特定的位置，這一特定位置需要滿足的條件是電力系統可承受的故障電流要大于分布式電源輸出電流的100倍以上。這樣可以保證輸出從0升到100%時電壓波動不超過1%和0.5%從0升到50%時電壓波動不超過0.5%。分布式電源的輸入電流影響饋電線電壓。依據輸入電流的相位角和大小，電壓降低或升高。

4 結語

總的來說，如果波動計算結果表明電壓波動會產生問題，分布式電源需要用適當的裝置解決或減輕這問題。所用裝置可以是專用的變壓器，或分布式電源上的電壓和功率調整裝置，也可以是通過對分布式電源上的運行限制來防止波動的產生。

［1］丁明，王敏.分布式發電技術[J].電力自動化設備，2004,24(7):31－36.

［2］高笑，趙宏偉，馮璞喬.基于分布式發電的配網規劃初探[J].江蘇電機工程，2005,24(2):9－11.