分布式电源接入的微网电能质量研究

2015-07-25张明钱

通信电源技术 2015年5期

张明钱

（重庆水利电力职业技术学院，重庆 402160）

微电网（Micro－Grid）也称微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微网技术的主要目的是充分发挥配电系统中分布式电源的辅助作用，有效降低大规模分布式电源应用对电网的不利影响［1］。微网技术将多个分布式电源独立地分为一些单独的系统，保证电子设备运行有着一定的灵活性。

1 分布式电源接入微网的模式

微网中的分布式发电形式多样，在分布式发电利用效率显著提高的过程中更加注重分布式电源的微网接入，并将单独分布式电源系统的优势继承。

长期以来，关于能源结构的不合理始终是环境和社会面临的主要问题之一。而分布式电源接入微网过程中同样也存在一定的电网模式。不同的接入模式对于分布式电源的接入容量同样也存在一定的影响。

对于低压分散接入模式而言，主要是基于用户的一种接入模式，通过将较小容量的分布式电源接入，并在电网变压器低压侧接入。而中压分散接入模式主要是中等容量的分布式电源在中压配电线路支线接入的方式。对于专线接入模式而言，主要是分布式电源存在较大容量时，在高压变电站的母线中采取专线的形式接入。分布式电源接入的过程中，往往有着一定的逆功率限制，在对不同的逆潮流限制满足的同时，就要保证分布式电源的最大值不大于馈线负荷的谷值［2］。

2 分布式电源接入对微网稳态运行的影响

分布式电源接入过程中，10 kV的配电线路典型的配网线路模型如图1所示。这一配电网在实际的运行过程中，线路电压的等级值为10 kV，负荷节点有14个，对于0号节点主要是表示变压器低压侧的母线。该线路的参数选择中，主要是对YJY22－3×300电缆加以采用，长度是2 km。

图1 典型的配网线路模型

分布式电源接入的过程中，微网电压同样也受到一定的影响，在分布式电源接入微网的潮流计算实现的过程中，可以依据于分布式电源的实际运行控制方式，并将分布式电源划分为各个节点。在长期的运行过程中，一旦同步电机在电网的分布式电源接入时，做好功率因数的合理控制，储能系统作为PI的节点，对于中压分散接入模式而言，在线路末端中对电压降落进行计算中，可以得出配电线路对节点电压的提升位置计算，以至于电压在某种程度上对于分布式电源的接入没有构成一定的影响。专线接入的过程中，在接入点的影响下，通过借助于逆功率限制的实际结果，一旦变压器负荷处于低谷的过程中，可以将专线的接入这一影响加以忽略。

分布式电源接入电网短路计算分析中，主要是依据于并网的不同接口，采取同步电机并网和异步电机并网两种方式［3］。在对专线接入模式和分散接入模式是的最大短路电流进行分析时，如表1所示，中压分散接入过程中，分布式电源的最大短路电流为0.545 kA，明显小于中压短路电流的限值。在专线接入的过程中，分布式电源在某种程度上可以提供较大的短路电流，高达3 kA以上。

表1 分布式电源提供的短路电流

分布式电源接入的过程中，不同的接入模式对容量有一定的要求。而采取低压接入模式的过程中，要保证中容量不超过压配电变压器的最大负荷的40%。中压分散接入模式选择的过程中，也要保证容量不大于中压馈线最大负荷的40%。而专线接入模式选择的过程中，要保证容量不大于主变压器最大负荷的25%。

3 分布式电源接入对微网电能质量的影响

分布式电源接入对微网电能质量的影响，可以从可靠性以及运行过程方面考虑。

3.1 分布式电源接入对微网电能质量的影响

在谐波和电压波动的过程中，逆变器接口形式的分布式电源，在电子电力设备动作下不可避免地会产生一定的谐波，而分布式电源一旦和系统母线接近时，将会产生相对较小的影响，对于系统的谐波分布、电压波动等也有着相对较小的影响。这种分布式电源接入，对电压以及微电网运行有着一定的保护作用［4］。

一般而言，微网电能质量不可避免的也存在一定的问题，电压的波动和闪变难以保证电网的稳定运行。对于配电网中的谐波而言，非线性负荷是其主要的影响因素，微网有着相对复杂的谐波环境，在微网并网运行的过程中，微网中的电流谐波逐渐放大。三相电压的不平衡同样也是配电网中的一种重要电能问题，受频率波动的影响，难以实现微网的安全可靠稳定运行。对于微网电能质量的改善而言，就要对微网电能质量调节装置合理安装，将电能质量有效加以改善。

3.2 分布式电源接入对微网电能质量的改善

分布式电源接入对微网电能质量改善的过程中，要合理的运用数学形态学的相关运算，合理地选择结构元素，通过对形态滤波器进行构建，结合补偿装置的基本原理，对SAPF模型进行构建，将动态响应速度全面提高。改进后的SAPF指令电流运算电路如图2所示。

图2 改进后的SAPF指令电流运算电路

改进后的SAPF模型仿真过程中，SAPF的微网拓扑结构如图3所示。

图3 SAPF的微网拓扑结构

负载电流波形有着相对严重的畸变，在实际的仿真过程中，基于分布式电源接入对于微网电能质量有着一定的调节作用，同时其装置也有一定的实时性。分布式电源接入过程中，一般而言，对于微网电压的影响相对较小，但是对于逆变器接口的分布式电源而言，一旦采取同步机接口的分布式电源，在某种程度上对于功率调制信号的响应上，微网有着相对较弱的能力。基于分布式电源接入微网对微网的运行有一定的基础保护作用，通过将配电线路的短路电流增加并对保护的整定值有着较小的影响，所以微网电能质量相对来说，有着一定的可靠性［5］。

故障定位的过程中，分布式电源未接入时，主要是借助于两个相邻遥控点的电流大小对故障点加以判断。微网线路中分布式电源接入时，将会使线路中的一些区域逐渐地成为一种双端电源进行供电，故障的检测方法更要依据两个相邻遥测点的电流方向对故障点的位置进行判断。

总而言之，分布式电源接入微网中，其系统的硬件组成部分以及相关的功能在并网电压等级的变化中，不可避免的存在一定的差异。分布式电源接入微网的电能质量分析中，通过合理的检测微网系统以及主电网系统中的电流电压，借助于相关的偏移，将并网功能实现，对于低频以及低压有着一定的继电保护功能。而分布式电源接入的过程中可以实现对微网电能质量的实时监测。