含DG的主动配电系统电压特性研究

发布时间：2020-04-23 14:43

【摘要】：随着全球经济的发展和能源结构的不断改变,分布式电源(DG)在主动配电网(ADS)中的渗透率也在不断上升,对主动配电网电压稳定性和电能质量也提出了更高的要求。配电网中DG渗透率的不断提升,使传统配电网中辐射状单向潮流供电模式发生了改变,在链式低压配电网中,若DG出力过高或者系统轻载时容易发生潮流逆流,导致并网点电压升高,产生电压越限,在控制DG并网逆变器的同时,在系统中配合使用储能设备,能够保证并网点电压的稳定性。本文首先分析了以风力发电、光伏发电为代表的DG的工作原理以及超级电容器的工作原理并建立其数学模型。随后进行理论推导分析含DG的主动配电网的电压分布情况,在Matlab环境中将DG以不同出力、不同接入位置、不同接入方式接入配电网后的电压分布情况进行仿真分析验证,在此基础上重点分析了低压配电网中接入DG后引起公共连接点(PCC)电压越限的机理。然后,在理论分析的基础上,提出一种基于DG并网点电压幅值的Q(U)无功电压预防方案。在该方案中,通过实时监测PCC电压来决定逆变器工作状态。在电压未越限时,逆变器按DG最大输出功率跟踪输出;电压越上限且逆变器无功容量充足时,在不改变有功输出的同时,利用逆变器剩余容量调节PCC电压;在DG出力过大,逆变器无功容量耗尽而电压依然越限时,动态计算有功功率、无功功率最佳输出参考值。保证预防并网点电压越限的前提下,实现逆变器有功功率输出最大化、无功功率输出最佳化。同时,为进一步解决并网点电压越限问题,避免能量的浪费,提出了有功/无功协调控制策略解决方案。在有功电压回路中增加了死区控制环节,优先保证无功电压调节,同时解决了由于有功电压调节的高灵敏度导致电压在死区阈值电压附近抖动的现象。配置超级电容器控制环节,有效改善并网点电压越限的问题。最后,提出了ADS电压分层协调控制策略,上层指令层将DG出力、逆变器运行状态作为参与最优潮流调度的控制量,以配电网网损最低、并网点电压偏差最小、DG出力最大为目标,采用粒子群算法计算本地层运行的控制信号。下层本地层以逆变器和储能设备共同配合,以上层控制层的输出信号为参考值,改善ADS的电压分布,达到上层优化的目标,同时维持了电压运行在电压偏差允许范围内,保证了供电可靠性。
【图文】：

风速,仿真理论,风功率,转矩计

图 2.2 风速仿真理论，风功率计算公式、机械转矩计算公31=2pP C A vmrPT 利用系数，A 为风机叶片扫风面积（2m ），ρ 为），r 为风机旋转角速度（rad/s）。p的大小反映了风力机对风能的转化能力。据贝茨理论，研究得到 Cp的最大值约为 0 116 21, 0.5 0.4 5 exp 0.00i i 31 1 0.0350.08 1i

永磁同步电机,等值电路,风力机

图 2.4 永磁同步电机等值电路PMSG的电磁转矩表达式为01.5 [() ]e d q d q qT n L L i i i 可简化为01.5e qT ni 其中：n 为发电机转子的极对数。风力机最大风能追踪图 2.5 为风力机功率特性图，从图 2.5 中可以看出，，风力机输出功率随风轮而变化，任意风速下均存在以一最大输出功率点。连接每个最大功率输出最佳风机输出功率曲线optP 。通过调节风力机运行状态，使其处于最佳叶尖，可以使风能的转化效率达到极值，使输出功率达到最大。这个过程称为风风能追踪原理。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM711

【参考文献】