主動配電網電壓協調控制策略

岳超 李鑫 李洛

摘要：近年來，隨著科學技術的不斷進步，出現了分布式發電的協調控制與管理技術，其為主動配電網的電壓調節提供了技術支持，從而將主動配電網的電壓協調控制變成了可能。鑒于此，本文將首先對分布式發電對于配電網電壓及其控制的影響進行簡單的分析，然后以此為基礎對主動配電網電壓協調控制體系和策略進行討論和分析，以期為日后相關單位強化對主動配電網電壓的協調控制水平，提高配電網的電壓質量提供一些建議和理論參考。

關鍵詞：主動配電網;主動電壓;協調控制;影響;策略

引言

現階段，無功電壓控制技術在高壓配電網中的應用已經比較普遍，并且取得了比較可觀的效果。與之相比，無功電壓控制技術在中壓配電網中的應用卻比較滯后，這與中壓配電網分布廣泛，投資成本較高有著直接聯系。然而，主動配電網給中壓配電網的無功電壓協調控制帶來了發展機遇。接入分布式發電以后，主動配電網需要安裝測控裝置，從而提高了中壓配電網中的可觀測點的數量，為其無功電壓協調控制帶來了數據基礎。除此以外，分布式發電豐富了控制手段，從而實現了電壓和無功的協調優化。

一、分布式發電對于配電網電壓及其控制的影響

由于分布式發電會對配電網的電壓產生一定的影響，因此現階段仍無法大規模的接入配電網。對于傳統的配電網而言，其潮流在從配電網流向用戶的過程中，會使得每個節點的電壓值沿饋線降低，變電站的主變分接頭位置調節、饋線電壓調節以及電容器組的投切控制等站內電壓控制都是根據這種設定進行的。當分布式發電大規模的接入到配電網以后，網絡潮流就會變得不確定，其電壓也不再是單調的，所以傳統的電壓調節方式已經無法發揮作用^[1]。經過實際調查，發現分布式電壓對于配電網電壓的影響主要有以下三個方面。

（一）分布式發電對于配電網電壓水平的影響

當分布式發電向饋線注入有功或者是無功功率時，必然會影響節點電壓的變化。也就是說，接入分布式發電以后，節點的電壓水平有可能被抬升，也有可能被降低，這一方面與分布式發電的類型有關，另一方面也與分布式發電的控制模式有關，并且海域饋線參數和負荷的大小等有密切的聯系。

（二）分布式發電對于變電站電壓控制的影響

大規模的分布式發電，尤其是以逆變器為基礎的光伏發電，一般只會發出有功功率的分布式發電。在這些分布式發電單元接入饋線之后，能夠直接使變電站的主變低壓側檢測到有功功率以及功率因數發生的變化，因此，極有可能使得變電站的電壓控制裝置出現誤動。

（三）分布式發電對饋線電壓控制的影響

饋線電壓調節裝置是保證饋線負荷節點電壓處于正常范圍之內的重要調節手段，其可以根據饋線電壓最低點和安裝點的電壓值來調節分接頭檔位，從而保證饋線電壓調節裝置安裝點下游的節點電壓不超出正常范圍。然而，當接入分布式發電以后，饋線最低點的電壓就會受到影響，因此很有可能使得饋線電壓調節裝置出現誤動。

二、主動配電網電壓協調控制

當不同種類的分布式發電接入配電網以后，原有的饋線電壓水平和電壓調節控制便會受到本質的影響。因此，主動配電網的電壓協調控制應當充分考慮這些變化，并且不斷協調分布式發發電和有功與無功控制設備，從而實現主動配電網對于饋線電壓的協調控制。

（一）控制結構

主動配電網的電壓協調控制區域是變電站母線下的所有10V饋線中壓配電網絡，其主要包括饋線電壓協調控制器以及變電站電壓協調控制器及其交互兩大部分。饋線電壓協調控制器主要是通過控制饋線上的SVR、分布式發電的無功功率、以及SVC等來對單一饋線進行電壓協調控制。變電站電壓協調控制器一方面要對電容器組實現投切控制，另一方面還要和饋線電壓協調控制器進行交互，從而實現對主變分接頭的調節，并保證所有低壓母線的電壓水平。

（二）饋線電壓協調控制

要實現對饋線電壓的協調控制首先應當對其電壓水平進行估算，也就是估算其最大值和最小值。由于無法在所有的節點上安裝測量單元，因此很難實時監測最大電壓值和最小電壓值，不過安裝的饋線自動化終端FTU以及分布式發電接入點能夠實現對電壓的采集。饋線的電壓最大值一般位于接入點或者是饋線首段，可以表示為U_f，max=max（U_i，U₀），i∈S_DG，其中U_i為接入點電壓值，U₀為饋線首段電壓值，S_DG為分布式電源接入點集合。饋線的最小電壓一般以分段開關作為邊界，通過對每個區域的最小值進行估算，最終選出實際的最小電壓值，其可以表示為U_dp，min=（U₁+U₂）{1/2-[（P₁-P₂）R+（Q₁+Q₂）X]/（8U₁U₂）}，其中R和X分別為雙端域線路總阻值和電抗值，U₁為首段電壓，U₂為末端電壓，P₁和P₂分別為首段和末端的有功功率，Q₁和Q₂分別為首段和末端的無功功率^[2]。

（三）變電站電壓協調控制

變電站電壓協調控制的目的是調節饋線的電壓水平，一般是通過調節主變分接頭的檔位來實現。在變電站電壓協調控制器和饋線電壓協調控制器交互獲得最大和最小電壓估計值以后，便能夠根據邏輯控制來調節多饋線電壓水平，其中最大電壓估計值為U_b，max，最小電壓估計值為U_b，min。①若U_b，max≤U_max，U_b，min≥U_min，表示饋線電壓水平正常，不需要進行調節;②若U_b，max>U_max，U_b，minmin，表示存在電壓越上限和電壓越上限的饋線，無法調節，不需要協調;③若U_b，max>U_max，U_b，min>U_min，表示存在電壓越上限的饋線，需要根據△T=ceil[（U_b，max-U_max）/△U_T]調節變壓器分接頭檔位;④若U_b，maxmax，U_b，minmin，表示存在電壓越下限的饋線，需要根據△T=ceil[（U_min-U_b，min）/△U_T]調節變壓器分接頭檔位^[3]。

三、結語

本文對分布式發電對于配電網電壓及其控制的影響進行了簡單的介紹，然后提出了一些主動配電網電壓的協調控制策略。然而要進一步提升配電網電壓協調控制效果依然并非易事，相關單位和技術人員應當在工作實踐中不斷發現問題，積累經驗，加強學習，爭取不斷優化主動配電網電壓控制措施，從而保證配電網的電壓質量，為我國的經濟發展奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]張佳琦，王林川.主動配電網電壓協調控制策略[J].東北電力大學學報，2017，37（4）：14-19.

[2]陳飛，劉東 陳云輝.主動配電網電壓分層協調控制策略[J].電力系統自動化，2015，39（9）：61-67.

[3]梁華彬，王健，杜兆斌.基于緊急需求響應的主動配電網電壓協調控制策略[J].電力科學與技術學報，2017，32（2）：70-76.

（作者單位：中國電建集團青海省電力設計院有限公司）