智能配电网与电能质量

1、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ）过渡页1目 录目录过渡页2背景研究背景智能配电网的应用可以提高现有电力系统的性能与效益，但如果没有得到妥善的管理，可能会对电能质量产生不利的影响。现有交流系统的单向功率流将在智能电网中被交直流互补的双向功率流所代替，在这一变化过程中电能质量是分析未来电网供求双方兼容性的重要指标。智能配电网中分布式电源的接入可以使电网更加复杂和灵活，但管理不当可能会造成高次谐波增多、电压瞬变、短路故障等问题。第一部分3微 电 网微网l 微电网是指包含可控负载和分布式电源的配电系统l 根据配电类型微电网可以分为：直流微电网、高频交流微电

2、网、线频交流微电网、混合交直流耦合微电网l 微电网主要有以下三个优点：可以提供与传统电网不同的电能质量和可靠性水平可以 利用当地难以集中利用的资源，如小型可再生能源和电动汽车蓄电池可以实现电能供需的及时调控第一部分4高频交流微电网中的电能质量u 微网主要有孤岛化和并入电网运行两种方式，当运行方式改变时可能出现电压稳定性的问题；u 孤岛运行模式下，微网负载和分布式电源之间的驱动力和大范围的交流将会造成明显的电压升高和频率变化，减少短路功率和微网的惯性时这些危害将进一步加强；u 高频交流微电网中分布式电源通常通过电力电子器件接入电网中，这会在电网中产生高频谐波，通过脉宽调制控制的逆变器甚至还会产生

3、超高频的谐波；u 在静态性能方面：配线的X / R较小，会影响逆变器的负载分担精度，进而造成电网的不平衡；u 在动态性能方面：选择分布式电源的下垂特性时，必需考虑负载响应电压和频率的关系，否则也会导致电网的不稳定。微网第一部分5直流微电网当直流系统接入负载时，EMI滤波器的电容可能会产生浪涌电流，从而在负载的接入点产生电压震荡，当震荡幅度过大时，会产生甩负荷的问题接地的配置会对电能质量和电网的安全性产生影响，接地类型会决定故障电流的传播路径，影响故障电流的大小直流系统的故障通常由分布式电源转换器引起，会受到转换器的额定功率和保护/控制电路的影响，若将故障电流增大，使系统的保护电路失效，需要增大

4、EMI滤波器的电容值，但会产生更大的浪涌电流直流系统中的波性失真和电流与电压的震荡存在相关性，可以通过在直流总线处放置EMI（电磁干扰）滤波器控制谐波电流或者利用分布式电源转换器产生一定的电压纹波微网第一部分6外部干扰造成微网电能质量发生扰动的因素可以分为：内部干扰和外部干扰两类，对于孤岛运行状态下的微网，只存在内部干扰当外部干扰严重时，微网可能由并网运行模式切换为孤岛运行模式，在这一切换的初始切断，接入微网的设备仍然会受到外部干扰的影响对于外部干扰而言，直流微电网的架构相对于交流具有更好的抗干扰能力，这对于改善电能质量有重要的意义微网第一部分7原因电压控制以太阳能光伏发电为代表的分布式电源大

5、量接入电网u 电动汽车的推广u 短期电力市场u 配电用户的负荷参与第一部分8发 展 方 向电压控制保护性压降（CVR）通过降低电源电压降低低压用户的电能消耗，利用有载分接开关、升压器、电容器组等实现无功电压优化，使得配电网网损最小包含有载调压分接头的配电变压器第一部分9对电能质量的影响电压控制慢电压变化采用有载调压变压器控制电压时，配电变压器的输出电压可能较低，当有保护性压降（CVR）时，电压可能长期接近在电压下限短时电压暂降保护性压降（CVR）可能导致短时间内的电压过低快速电压变化离散的电压控制方法，可能会导致电压闪变与突增谐波失真投切开关电容器组会导致谐波谐振操作过电压谐波震荡过程中可能引

6、起操作过电压第一部分10故障后馈线重构馈线重构现代通信技术和重合闸技术的发展，使得故障的定位与隔离时间大为缩短这些技术在快速切除故障，恢复供电的同时又造成了大量的线路瞬时中断故障，影响用户的电能质量。第一部分11非故障时馈线重构馈线重构l 非故障时馈线重构的目的为：降低网损和平衡负载l 分布式电源的大量接入使馈线重构更为复杂，必需严格控制配电网的电能质量第一部分12对电能质量的影响馈线重构010102020303050504040606开关动作以及故障的切断和恢复过程可能引起电压波动，分布式电源的广泛接入会使电压改变更为频繁电源电压改变开关动作会导致短时间的电压闪变电压闪变分布式电源在由于故障

7、而与电网脱离时会对当地的频率产生一定影响本地频率改变在具有有源电压调节装置的系统中，可能会出现短时间的电压不平衡电源电压不平衡故障后馈线的重新配置，可能导致电压和电流的的改变，同时由于负载的改变，可能产生谐振谐波失真 由于负载重新分配或单相跳闸/重合闸操作等导致的电流不平衡 谐振频率变化 其他由于重构而导致的电能质量降低其他影响第一部分13提高能效和节能需求侧管理l 淘汰现有高能耗的用电设备，例如白炽灯等l 推荐技术革新，研制新型低能耗电气设备第一部分14需求侧直接管理需求侧管理由客户或第三方的通信商进行控制，旨在降低峰值负荷，平衡负荷曲线，可以提高电能质量由于这种控制存在变化，例如电动汽车充

8、电时间和数量的不同，可能会降低电能质量第一部分15需求侧管理1 14 43 32 25 56 6对 电 能 质 量的影响大量投切相同或相似类型的负载可能改变网络特性并影响电能质量基于需求侧管理的负载重新连接后，负载恢复时间会高于常规的恢复时间，可能还会产生较高的谐波断开特定类型的负载可能会消除某些谐波消除效应，再次产生新的谐波网络运营商和受控设备之间的通信会少量地利用电网中的输电线，这种通信方式可能导致电压失真，进而产生更加复杂的不利影响需求侧管理中负载频繁的切换可能使电压产生阶跃，需要更多的电压控制动作，进而可能导致敏感设备发生跳闸通过短时电力市场进行经济激励，可以同时切换大量设备第一部分16发展建议快速的电压变化和操作过电压制定统一的标准评价电压的变化，并通过增加阻尼的方式降低其危害优化智能电网的控制策略监测谐波问题和电压幅值的突变，通过馈线重构和先进的电压控制策略预测和治理由于谐波共振引起的高电压问题新的电能质量指标需要有新的电能质量指标用来评价孤岛和并网两种模式下的电能质量以及配电网馈线重构时的电能质量进一步的数据收集和研究现阶段智能配电网对于