分布式电源接入对配电网络重构的影响分析

摘 要：在配电网络自愈控制研究中，分布式电源接入对于配电网络重构的影响也非常重要。当网络正常运行时，分布式电源接入方法可以提高配电网络进行重构的可行解数量，降低网络进行重构的损耗，使配电网络的运行系统更加优化。另外，如果配电网络发生故障，分布式电源能够产生可行解，从而保证系统正常供电。

关键词：分布式电源接入；配电网络重构；网络可行解

城市化进程的不断推进，我国政府开始了大规模的城市电网改造，因此配电网络的自动化和信息化均有了明显的提升。随着智能配电网这一概念的提出，使配电网络在自愈控制区域出现故障时，可以快速切除故障，并能够迅速地确定故障类型以及发生故障的准确位置，从而减少由于故障而导致的停电范围。网络重构是电网自愈系统中的核心技术，分布式电源接入方法促使网络重构技术不断地得到优化，同时还可以使整个系统在运行时得到优化。文章就从配电网络在正常运行以及发生故障的两种状态下，分别分析分布式电源接入对于配电网络重构的影响。

1 配电系统仿真程序

仿真程序OpenDSS，是应用于配电系统的开源性仿真软件，它包含诸如电压调节器、光伏、风机、电容器等元件模型，能够对分布式电源配电网路实施分析；OpenDSS的计算模式多样化，其中有发电机动态模型Dynamics、直接法计算潮流Direct、迭代法潮流计算Snapshot、全年仿真Yearly以及全天仿真Daily等。

在仿真程序OpenDSS的計算过程中，微型计算机的负荷元件或者发电机元件的表示方法用补偿电流和导纳进行表示。其中补偿电流主要表示的是其非线性部分，那么很显然，导纳则表示的是线性部分。

在这个电路系统中的导纳矩阵是由每一个元件的导纳矩阵联合组成的，因此联合两个图中的系统便可推断出迭代法的计算方法：第一步：现将电路中的微型电脑（简称PC）所有元件去除，然后算出该系统状态下导纳矩阵的电压迭代值；第二步：通过节点电压、导纳和功率推算出补偿电流；第三步：把每一个元件的补偿电流计算出来之后，形成一个补偿电流矩阵，然后在使用导纳矩阵将节点电压计算出来，如果所计算出来的电压和实际值误差在可接受范围之内，那么此次求解过程便可结束，如果结果误差太大，那么应该再次进行计算。

2 配电网络重构数字模型

2.1 目标函数

配电网络重构的目标函数主要负荷较为平衡的、最小的有功功率，主要是能够提升配电系统的可靠性。

如果网络在正常运行的情况下，那么其目标函数便是有功功率最小的函数，其公式为：

（1）

上式中，该系统的支路总数用nL表示，rk表示的是系统支路中k的电阻值，Uk表示该支路在功率注入时的电压幅值，单位为v，Pk表示有功功率，而Qk表示无功功率。

而当网络出现故障时，网络进行重构的主要原因是找出可以满足所有的约束条件的网络可行解，即公式为：

g∈G（2）

上式中G表示拓扑结构，并且是所能够满足的其约束条件的结构集合；g所表示的是网络出现故障之后进行重构时网络的结构。

2.2 约束条件

配电网络的约束条件包括三个，分别是：潮流约束、网络拓扑约束和运行约束：

（1）潮流约束，即公式计算方式为：

AP=D（3）

上式中P表示馈线潮流矢量；A表示节点和系统支路之间的相关联的矩阵；D表示的系统载荷所需求的矢量值。

（2）网络拓扑约束，此约束方式应该满足无孤岛和无环岛的类似辐射形状的结构形态。

（3）运行约束，其公式如下：

（4）

上式中母线的最高电压幅值以及最小的电压幅值分别由Ui，max和Ui，min表示，其中支路l的复功率由Sl所表示，k支路的容量限制则由Sl，max所表示。

3 算例分析

3.1 网络正常运行

若整个系统能够正常运行，我们选择5个负荷水平系数来反映负荷的整体性变化，分别是1.08、1.06、1.04、1.02和1.00，然后计算在每一个负荷水平下的含有10kw、20kw、30kw的DG容量以及不含有DG容量的网络可行解数量。

若DG容量保持一致，如果提升负荷水平那么结果是网络可行解的数量将会随之减少；假如在负荷水平保持一致的情况下，如果增加DG容量，那么网络可行解的数量便会随之增加，由此看出网络可行解会受到DG容量以及负荷水平的共同影响，只不过影响效果相反，因此只要增加DG容量那么网络可行解数量增加，从而立刻大大缓解由于负荷水平的增加而对配电网络所造成的危害和影响。

3.2 故障状况

如果线路出现故障，系统为了消除故障应该立刻断离发生故障的线路，而此时的负荷水平应该在1.00，然后根据接入的DG容量的不同从而计算出网络可行解的具体数量值，详见图1。

图1中，若网络没有DG容量，因此发生故障以后没有满足条件的拓扑结构，但是DG容量逐渐提高，可行解的数量会增多，立刻改善系统的运行状况，从而保证系统的供电正常。所以当网络出现故障时，接入DG容量对于网络重构有着积极的作用，同时也为配电网络在出现故障时能够正常进行供电提供保证。

图1 故障情况下DG对网络可行解数量的影响

4 结束语

分布式电源的接入可以提高配电网络进行重构的可行解数量，降低网络进行重构的损耗，使配电网络的运行系统更加优化。配电网络在出现网络故障时，如果系统中没有可以满足约束条件的拓扑结构时，那么只要接入DG容量那么就能够产生网络可行解，从而保证了系统正常运行和供电正常，提高用户用电的可靠性。

参考文献

[1]王成山，聂耸，徐瑞林，等.分布式电源接入对配电网络重构影响分析[J].天津大学学报，2014（3）.

[2]庄园，贺海，杨晓慧，等.含分布式电源优化调度的配电网络重构[J].电网与清洁能源，2012（11）.

[3]孙洪硕，胡延林.含分布式电源的配网重构改进算法[J].华电技术，2013（12）.

作者简介：唐力（1986，9-），江苏无锡人，本科学历，助理工程师，研究方向：电气工程自动化及输配电。