胡 倩卜思齊周博文張 沛

(1.香港理工大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系,中國(guó)香港特別行政區(qū)999077;2.東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng)110819;3.北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,北京 西城100044)

0 引言

分布式能源(distributed energy resource,DER)的廣泛應(yīng)用是未來(lái)低壓配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。在用戶主導(dǎo)的配電網(wǎng)中,由于DER的存在,一方面靈活的用電需求可以被滿足,然而另一方面新能源的間歇性和不確定性導(dǎo)致短暫的電壓越限增加了配網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難度[1]。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中的電壓控制設(shè)備和機(jī)制更多的是利用無(wú)功補(bǔ)償來(lái)修正較為嚴(yán)重的電壓?jiǎn)栴},例如帶有有載分接開(kāi)關(guān)的變壓器,靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器等[2]。頻繁啟用這些控制設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)由新能源導(dǎo)致的較快的電壓波動(dòng)是不可取的。

作為傳統(tǒng)控制的一種補(bǔ)充,協(xié)調(diào)調(diào)配可控負(fù)載是一種較有前景的解決配電網(wǎng)電壓?jiǎn)栴}的方式之一。隨著P2P(peer-to-peer)通訊網(wǎng)絡(luò)的日漸成熟以及智能設(shè)備的快速發(fā)展,通過(guò)完全分布式的DER控制來(lái)調(diào)節(jié)電壓已經(jīng)成為趨勢(shì)[3-5]。與傳統(tǒng)集中式的控制相比,分布式控制有以下幾個(gè)明顯優(yōu)勢(shì):1)由于控制中心被分散,計(jì)算量明顯減少,信息處理效率可以大大被提高;2)本地用戶的數(shù)據(jù)不需要上傳至控制中心,因而用戶的數(shù)據(jù)隱私和安全可以得到保障;3)很好地適應(yīng)了未來(lái)配電網(wǎng)中負(fù)載即插即用的特性。

有別于傳統(tǒng)的輸電網(wǎng),在未來(lái)智能配電網(wǎng)的規(guī)劃和發(fā)展中,有兩點(diǎn)需要注意。一是考慮到大規(guī)模新能源的接入,網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將會(huì)頻繁地改變。二是和輸電網(wǎng)的輸電線相比,配電網(wǎng)擁有較高的線路阻抗電抗比(ratio of line resistance to reactance,R/X)。因此,在配電網(wǎng)中Pθ-QV解耦不再有效,節(jié)點(diǎn)電壓可能對(duì)于有功功率的改變更為敏感[6-7]。在這樣的情況下,研究線路R/X對(duì)電壓調(diào)節(jié)有效性的影響至關(guān)重要。傳統(tǒng)的計(jì)算電壓靈敏度的方法是使用雅可比矩陣(Jocobian matrix)來(lái)分析節(jié)點(diǎn)功率的變化對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的影響,在文獻(xiàn)[7-9]中均使用了基于雅可比矩陣的傳統(tǒng)的分析電壓靈敏度的方法來(lái)調(diào)節(jié)電壓。但是值得注意的是,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且有較多的非線性的負(fù)載存在的情況下,純數(shù)學(xué)雅可比矩陣分析會(huì)變得十分復(fù)雜而且精確度下降。

綜上所述,針對(duì)DER高比例滲透的配電網(wǎng),本文提出了一個(gè)完全分布式的三階段相位獨(dú)立的電壓調(diào)控方案,用于逐相分配DER的可用功率,以處理網(wǎng)絡(luò)中的相位不平衡電壓?jiǎn)栴}。文中的三個(gè)要點(diǎn)總結(jié)如下:1)提出了一種擾動(dòng)方法來(lái)局部獲得非平衡非線性系統(tǒng)的精確電壓靈敏度。這個(gè)方法不僅可以幫助配電網(wǎng)建設(shè)管理人員在不同網(wǎng)絡(luò)R/X之下規(guī)劃合適的電壓調(diào)節(jié)策略(例如DER的安裝位置和P/Q調(diào)節(jié)電壓能力評(píng)估),而且在電壓調(diào)控期間還可以指導(dǎo)DER下垂系數(shù)。2)提出了智能節(jié)點(diǎn)終端的概念,引用最新的物聯(lián)網(wǎng)和第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(the fifth generation of mobile networks,5G)通訊技術(shù)為提出的電壓調(diào)控方案提供硬件和通信支持。3)應(yīng)用了基于圖論的一致性算法,做到了節(jié)點(diǎn)的本地信息與相鄰節(jié)點(diǎn)的信息互相傳輸并最終達(dá)到所有節(jié)點(diǎn)可以共享相應(yīng)信息的效果,從而使得本地的控制決策可以由本地節(jié)點(diǎn)來(lái)做出。

1 擾動(dòng)法計(jì)算電壓敏感度

首先,用如圖1所示的簡(jiǎn)化兩節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)定性的分析R/X對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓靈敏度的影響。

圖1 兩節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.1 Schematic diagram of two-bus network

發(fā)送端的電壓默認(rèn)為常數(shù)1.0 pu,考慮線路阻抗,接收端的電壓和線路傳輸?shù)囊曉诠β士梢苑謩e表示為:

通過(guò)(2)可以得到通過(guò)線路的電流:

其中=E∠0°。重新整理(1)和(3)可以得到:

對(duì)于很小的電壓相角θ,電壓的幅值可以被近似為:

注入接收端的有功和無(wú)功功率可以分別表示為:

其中Ploss和Qloss是線路的有功和無(wú)功損耗。這里假設(shè)理想情況下線路損耗與傳輸?shù)墓β氏啾瓤梢院雎圆挥?jì),因此,可以近似為:

則電壓幅值的大小重新表示為:

由于我們的目的是了解注入接收端的功率如何影響接收端電壓的變化ΔU。因此,ΔU可以在線性化表達(dá)式中表示為:

其中,式(11)的第一部分被定義為U-P靈敏度,等于式(10)有功功率的偏導(dǎo)數(shù)乘以該節(jié)點(diǎn)的總注入功率。同理式(11)的第二部分為U-Q敏感度。通過(guò)式(11)可以分別得到相對(duì)于有功功率和無(wú)功功率的節(jié)點(diǎn)電壓靈敏度:

如式(14)所示,靈敏度比SRatio可以定義為。這里可以得出一個(gè)重要結(jié)論:靈敏度比等于發(fā)送端和接收端之間的線路的R/X。

由以上的定性分析可知,節(jié)點(diǎn)電壓相對(duì)于有功和無(wú)功功率的靈敏度取決于線路的R/X。當(dāng)R大于X時(shí),電壓的變化會(huì)對(duì)有功功率更為敏感。因此,傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié)電壓可能不再適用。然而,大規(guī)模配電網(wǎng)絡(luò)由于其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得傳統(tǒng)的線性靈敏度分析變得極其復(fù)雜和不準(zhǔn)確。另外,雅可比矩陣分析電壓靈敏度還需要全局信息來(lái)構(gòu)建,所以該方法并不能應(yīng)用于完全分布式的電壓調(diào)節(jié)方案。因此,這里引入擾動(dòng)法來(lái)研究局部電壓靈敏度:通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)處連續(xù)注入一定量的功率擾動(dòng)來(lái)收集相應(yīng)的一連串目標(biāo)節(jié)點(diǎn)處的電壓幅值,通過(guò)將電壓波動(dòng)量與定量的功率擾動(dòng)值做比,可以得到該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的有功或無(wú)功功率的電壓靈敏度。采用改進(jìn)的IEEE-13節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)(見(jiàn)圖2)解釋這種方法的工作原理。網(wǎng)絡(luò)線路的R/X設(shè)為1.34,位于饋線末端的節(jié)點(diǎn)13被選擇作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)去觀察其的電壓靈敏度。有功和無(wú)功功率分別以0.1 MW的增量由0至2 MW依次注入其他檢測(cè)節(jié)點(diǎn),記錄相應(yīng)的電壓幅值以繪制曲線。線的斜率表示節(jié)點(diǎn)13相對(duì)于被注入功率的節(jié)點(diǎn)的電壓靈敏度。表1第二行和第三行分別記錄了節(jié)點(diǎn)13對(duì)于不同節(jié)點(diǎn)注入的有功和無(wú)功功率的靈敏度系數(shù)。

圖2 IEEE-13節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)示意圖Fig.2 Diagram of IEEE-13 bus distribution network

表1 節(jié)點(diǎn)13相對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)功率注入的靈敏度系數(shù)(R/X=1.34)Table 1 Sensitivity coefficient of bus 13 regarding power injection from other buses (R/X=1.34)

由表1可得:1)當(dāng)線路R/X為1.34時(shí),對(duì)于同一節(jié)點(diǎn)的功率注入,有功功率顯然比無(wú)功功率對(duì)節(jié)點(diǎn)13的電壓影響更大。然而,進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)奈恢靡矊?duì)電壓靈敏度有一定的影響,在節(jié)點(diǎn)8進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償比在節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)6的有功功功率補(bǔ)償更有效。2)節(jié)點(diǎn)13上的電壓對(duì)自身的功率注入最為敏感。3)節(jié)點(diǎn)9、節(jié)點(diǎn)11、節(jié)點(diǎn)12和節(jié)點(diǎn)14可以被認(rèn)為是安裝DER的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),因?yàn)榇颂幍墓β首兓瘯?huì)帶來(lái)更明顯的電壓變化。

結(jié)果表明,該擾動(dòng)方法可用于規(guī)劃在特定R/X下的電壓調(diào)節(jié)策略?？梢蕴崆芭袛嗄姆N功率可以提供更為有效的電壓調(diào)節(jié)以及哪些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)最適宜提供功率補(bǔ)償,在規(guī)劃中這些關(guān)鍵點(diǎn)可以建議安裝DER。此外,擾動(dòng)方法可以為電壓控制的下垂系數(shù)提供指導(dǎo),在下一節(jié)具體介紹電壓調(diào)控策略時(shí)將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。

2 三階段電壓調(diào)控方案

為有效保證三相配電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行,特別是針對(duì)三相不平衡的電壓?jiǎn)栴},提出了三階段的電壓調(diào)控策略。圖3描繪了此策略的一般結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具備三個(gè)主要特點(diǎn):1)基于上一部分提出的擾動(dòng)法,在特定線路和網(wǎng)絡(luò)配置下,用于提供電壓調(diào)節(jié)的功率類(lèi)型和DER安裝的位置可以在規(guī)劃階段提前確定,以提供更精準(zhǔn)有效的電壓調(diào)節(jié);2)電壓的調(diào)節(jié)過(guò)程是完全分布的,每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要本地的信息就可以完成本地控制行動(dòng)的部署;3)此策略可以應(yīng)用于三相不平衡的網(wǎng)絡(luò)中,在電壓調(diào)節(jié)過(guò)程中每相的電壓被獨(dú)立監(jiān)測(cè)并分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面將詳細(xì)討論其第二和第三階段的工作原理。

2.1 一致性控制算法和通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

離散的一致性算法可以簡(jiǎn)單地用式(15)表示,其中k=0,1,2… 代表離散的時(shí)間點(diǎn)。和是迭代k次后節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的狀態(tài)。n是系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。下一步迭代k+1時(shí),節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)將會(huì)根據(jù)它的先前狀態(tài)和鄰近節(jié)點(diǎn)j的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行更新。aij是節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的通信系數(shù),。

當(dāng)k→∞時(shí),節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量將收斂到初始狀態(tài)的平均值,如下:

電網(wǎng)的通信拓?fù)浔辉O(shè)置為無(wú)向網(wǎng)絡(luò),即相鄰節(jié)點(diǎn)之間的信息可以雙向傳輸,如圖4所示?；谶@一通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以推導(dǎo)出攜帶通信權(quán)重的鄰接矩陣A=[aij]。本文中,所有的邊緣權(quán)重都設(shè)置為1。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)直接連接,則有aij=1,否則aij=0?；谝恢滦运惴ê蛨D論,目標(biāo)控制變量可以在不需要中央控制器的情況下在給定一組初始條件的情況下實(shí)現(xiàn)全局信息一致,即每個(gè)節(jié)點(diǎn)都共享同一信息。圖5展示了應(yīng)用一致性算法之后不同節(jié)點(diǎn)的電壓偏差收斂到穩(wěn)定值的一個(gè)示例。

圖3 三階段電壓調(diào)控策略示意圖Fig.3 Schematic diagram of proposed there-stage voltage regulation strategy

圖4 IEEE 13節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)的通訊網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 Communication network of IEEE-13 bus network

圖5 不同節(jié)點(diǎn)電壓偏差的收斂過(guò)程Fig.5 Convergence of voltage deviation at different buses

2.2 第二/三階段調(diào)節(jié)過(guò)程

為了應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的不平衡相電壓,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的各個(gè)相位被獨(dú)立監(jiān)控和調(diào)節(jié)。一旦節(jié)點(diǎn)i的某相電壓超出電壓正常運(yùn)行的規(guī)定范圍(1.0±5%pu),第二階段的一致性控制將被激活。出現(xiàn)電壓?jiǎn)栴}的節(jié)點(diǎn)的本地處理器計(jì)算出電壓偏差ΔUi,此信號(hào)將被傳送到通信網(wǎng)絡(luò)中的相鄰節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)一定的步數(shù)的迭代后,所有的節(jié)點(diǎn)都會(huì)收到平均電壓偏差Δ這一信號(hào),如下所示:

在第三階段中,每個(gè)DER單元上安裝的基于恒定下垂控制的控制器根據(jù)收到的信號(hào)開(kāi)始對(duì)每個(gè)DER功率輸出進(jìn)行控制,從而最終聯(lián)合作用于網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的電壓?jiǎn)栴}。第二階段得到的信號(hào)Δ作為第三階段所有DER下垂控制的輸入信號(hào),如圖6所示,其中兩個(gè)因素影響下垂系數(shù)D的調(diào)整:1)擾動(dòng)法得到的本地節(jié)點(diǎn)的電壓靈敏度;2)DER的瞬時(shí)可用容量。每個(gè)DER向網(wǎng)絡(luò)提供有功功率和無(wú)功功率的能力根據(jù)不同因素而變化,例如安裝容量和實(shí)時(shí)可用容量,因此每個(gè)DER對(duì)電壓調(diào)節(jié)的貢獻(xiàn)也會(huì)相應(yīng)地變化?；诖?在第三階段,可用DER容量Pi_rate和Qi_rate被設(shè)計(jì)為下垂系數(shù)的決定性因素,以滿足DER功率的靈活需求并實(shí)現(xiàn)可用容量的有效利用。實(shí)際功率的輸出值分別根據(jù)式(18)和式(19)計(jì)算得出,其中α和β分別表示由擾動(dòng)法得到的電壓靈敏度。

圖6 第三階段下垂控制示意圖Fig.6 Diagram of third stage droop control

3 硬件及通訊設(shè)備要求

3.1 智能節(jié)點(diǎn)終端

考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及及其未來(lái)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的前景,引入了智能節(jié)點(diǎn)終端的概念,使得提出的電壓調(diào)節(jié)方案可以在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中得到實(shí)施。智能節(jié)點(diǎn)終端由先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成,根據(jù)配備硬件的不同功能,提出的電壓調(diào)控策略包括了3個(gè)主功能層,如圖7所示。

圖7 智能節(jié)點(diǎn)終端功能示意圖Fig.7 Diagram of intelligent bus terminal

在監(jiān)控層,智能節(jié)點(diǎn)終端的傳感器和計(jì)量設(shè)備實(shí)時(shí)測(cè)量并收集節(jié)點(diǎn)電壓。在計(jì)算層中,本地節(jié)點(diǎn)處理器根據(jù)先前設(shè)置好的軟件指令進(jìn)行計(jì)算。在信息層中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的過(guò)渡狀態(tài)通過(guò)無(wú)控制中心的通信網(wǎng)絡(luò)與其相鄰節(jié)點(diǎn)交換,以最終實(shí)現(xiàn)本地控制決策。在上一部分提出的電壓調(diào)控策略中,假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都啟用了智能節(jié)點(diǎn)終端的功能。智能節(jié)點(diǎn)終端之間安全,穩(wěn)定和快速的通信是可靠的分布式電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。

3.2 5G通訊應(yīng)用于分布式控制的優(yōu)勢(shì)

由于提出的調(diào)節(jié)電壓策略是完全分布的,沒(méi)有中央控制中心,而是依靠每個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地信息互相傳遞,因此對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中通信信道的速度和準(zhǔn)確性有著更高的要求,例如用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息收集的智能傳感器需要只有幾ms的延遲值以實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)處理[10]。由于可擴(kuò)展性,靈活性以及較為經(jīng)濟(jì)的部署安裝,無(wú)線通信已經(jīng)成為一種可以應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)的一種可靠通信手段[11]。5G具有超高帶寬,超低延遲和超大數(shù)量連接等一系列優(yōu)勢(shì),將成為分布式網(wǎng)絡(luò)的核心通信技術(shù)[12]。5G廣泛應(yīng)用在未來(lái)的分布式智能配電網(wǎng)的核心優(yōu)勢(shì)有:

1)5G邊緣計(jì)算技術(shù)可以支持實(shí)現(xiàn)本地計(jì)算的分布式網(wǎng)關(guān)部署,從而節(jié)省帶寬,并且可以減少延遲。

2)大規(guī)模接入(1 000萬(wàn)連接/km2)網(wǎng)絡(luò)功能可滿足具有大量設(shè)備終端的分布式網(wǎng)絡(luò)。

3)與專用光纖網(wǎng)絡(luò)相比,可以在同一級(jí)別實(shí)現(xiàn)安全性和隔離級(jí)別,顯著降低了建設(shè)成本。

4 算例分析

4.1 仿真平臺(tái)介紹

OpenDSS是一個(gè)專門(mén)用于非平衡多相配電系統(tǒng)建模的配電系統(tǒng)仿真軟件,可以由用戶定義的COM接口(如 MATLAB)來(lái)驅(qū)動(dòng)。本文建立了OpenDSS與MATLAB交互的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行算例網(wǎng)絡(luò)的搭建,如圖8所示。其中,Open DSS用來(lái)構(gòu)建三相不平衡配電網(wǎng),而MATLAB用來(lái)進(jìn)行電壓靈敏度分析和執(zhí)行相應(yīng)的電壓調(diào)控方案。

圖8 Open DSS與MATLAB交互工作流程Fig.8 Workflow of OpenDSS and MATLAB

在下面的算例分析中,圖2所示的改進(jìn)的IEEE-13節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)絡(luò)仍被用作測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)第1部分中的分析結(jié)果,為了達(dá)到更有效的電壓調(diào)節(jié)效果,網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)9、節(jié)點(diǎn)11、節(jié)點(diǎn)12和節(jié)點(diǎn)14被選重要節(jié)點(diǎn)安裝DER并提供電壓支持。

4.2 擾動(dòng)法確定調(diào)節(jié)電壓的有效功率類(lèi)型

首先用擾動(dòng)法來(lái)選擇特定R/X下合適的調(diào)節(jié)功率類(lèi)型,有如下兩個(gè)步驟:

1)選擇帶有DER的節(jié)點(diǎn)(此處選擇節(jié)點(diǎn)13)以注入有功/無(wú)功功率并收集節(jié)點(diǎn)13的電壓。

2)通過(guò)比較線的斜率(也就是電壓靈敏度系數(shù))可以了解哪種類(lèi)型的功率能夠更有效地調(diào)節(jié)電壓。

4組不同R/X的仿真結(jié)果如圖9所示。從結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)R/X遠(yuǎn)大于1時(shí),有功功率可以提供更有效的電壓調(diào)節(jié);而當(dāng)R/X遠(yuǎn)小于1時(shí)無(wú)功功率更為有效;在R/X接近于1的情況下,兩種功率的注入對(duì)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓影響基本相同,而此時(shí)提供功率的節(jié)點(diǎn)的位置就比較重要,離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)越近,電壓調(diào)節(jié)效果越好。

圖9 在不同R/X下節(jié)點(diǎn)13相對(duì)于節(jié)點(diǎn)12和13處有功和無(wú)功功率注入的電壓靈敏度Fig.9 Voltage sensitivity of bus 13 with respect of real and reactive power injection at bus 12 and 13 under various R/X

4.3 不同R/X下的電壓調(diào)節(jié)效果

基于上一部分得到的結(jié)果,驗(yàn)證在不同R/X情況下以相應(yīng)功率來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)相電壓的有效性。首先,在R/X=0.31的網(wǎng)絡(luò)中,在沒(méi)有電壓調(diào)節(jié)前,所有節(jié)點(diǎn)的A相電壓完全處于正常狀態(tài),而位于網(wǎng)絡(luò)較遠(yuǎn)端的節(jié)點(diǎn)8到14的B相和C相電壓低于最低電壓標(biāo)準(zhǔn)0.95 pu。因此,這里僅針對(duì)B相和C相啟動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制。由于R/X=0.31,無(wú)功功率補(bǔ)償被認(rèn)為是更為有效調(diào)節(jié)電壓的功率類(lèi)型。電壓調(diào)節(jié)前后的相電壓對(duì)比如圖10所示,過(guò)低電壓被調(diào)節(jié)回到了正常值。當(dāng)R/X=3.11時(shí),A相和C相發(fā)生了電壓越限,DER有功功率調(diào)節(jié)相應(yīng)地被激活。圖11中可以看到在調(diào)節(jié)之后節(jié)點(diǎn)相電壓回復(fù)到了正常值。當(dāng)R/X=1.34時(shí),理論上有功功率和無(wú)功功率對(duì)電壓調(diào)節(jié)有著等同的作用,所以我們分別研究了這兩種功率調(diào)節(jié)電壓的表現(xiàn)。如圖12所示,可以觀察到有功功率對(duì)于C相中節(jié)點(diǎn)電壓的調(diào)節(jié)更有效,而無(wú)功功率對(duì)于A相中節(jié)點(diǎn)電壓的調(diào)節(jié)更有效。這里再次驗(yàn)證一個(gè)結(jié)論,即為當(dāng)R/X近似為1時(shí),兩種功率的電壓調(diào)節(jié)效果沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

圖10 R/X=0.31節(jié)點(diǎn)相電壓幅值Fig.10 Phase voltage under R/X=0.31

圖11 R/X=3.11節(jié)點(diǎn)相電壓幅值Fig.11 Phase voltage under R/X=3.11

圖12 R/X=1.34節(jié)點(diǎn)相電壓幅值Fig.12 Phase voltage under R/X=1.34

5 結(jié)論

考慮到物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)設(shè)備的在電力系統(tǒng)的應(yīng)用以及5G通信技術(shù)的快速發(fā)展,完全分布式的控制在未來(lái)的配電網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃中有很大的應(yīng)用前景。本文提出了一種三階段相位獨(dú)立的電壓調(diào)節(jié)策略?；谝恢滦钥刂扑惴?節(jié)點(diǎn)的本地信息在通信網(wǎng)絡(luò)中與相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸,網(wǎng)絡(luò)中DER可用的有功和無(wú)功功率可以被協(xié)調(diào)分配從而調(diào)節(jié)配電網(wǎng)絡(luò)中的三相不平衡的越限電壓?jiǎn)栴}。本文還提出了配備三種功能的智能終端節(jié)點(diǎn)的概念,在硬件和通信網(wǎng)絡(luò)上更好的配合分布式電壓調(diào)節(jié)策略的具體實(shí)施。另外,提出了一種擾動(dòng)法分析來(lái)量化R/X對(duì)于電壓靈敏度的影響,進(jìn)而為設(shè)計(jì)電壓調(diào)控策略和規(guī)劃DER的安裝位置提供了參考。算例驗(yàn)證了提出的電壓調(diào)策略在不同R/X的配電網(wǎng)中調(diào)控電壓的有效性。