微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置的制造方法_2

文档序号:9581044阅读:来源:国知局
的单元, 具有源荷特性。微电网中大部分的分布式电源通过电力电子设备接入电网,其工作时会产 生大量的谐波;此外,微电网中大部分家用电气设备带有整流电路或相位控制电路,导致电 流崎变较高。因此,微电网的接入成为配电网潜在的谐波源;另一方面,微电网中的谐波电 流注入电网后,会产生谐波电压,对微电网的运行也产生一定影响。为了更准确地解释微电 网接入电网后的谐波特性,下面将建立配电网中微电网的谐波模型。
[0035] 对于一个含微型燃气轮机、风力发电、光伏发电、储能和负荷的典型微电网系统如 图3,考虑其内部风力发电和光伏发电等可再生能源受自然条件的影响,输出功率随机且不 连续,故可认为微电网在某个运行时段整体表现为电源或者负荷特性。上述实施例拟基于 微电网的源荷特性建立典型微电网系统的谐波模型。
[0036] 例如,W目前应用面最广的380VH相低压配电网进行研究,所建立的模型如图4 所示。其中,Zeq代表微电网接入点与配电网接入大电网的公共连接点之间的阻抗;化为接 入点负载的等效阻抗;ZMG代表微电网的内部阻抗。
[0037] 微电网运行时产生谐波的频谱范围很大,其中低次(低频)谐波可W由微网内部 采取一些有效措施,如通过链接输出滤波器、提高开关频率和改进控制策略来抑制,而且由 于配电网低频阻抗较小,在大多数情况下其对配电网谐波特性的影响也较小。为此,本文主 要关注微电网运行产生的高次谐波对配电网谐波特性的影响。
[0038] 优选地,根据上述任意一种实施例,其中步骤S104中用于还包括获取接入微电网 的配电网的模型的步骤还包括:
[0039] 步骤S1041,通过网络线路将至少一个负荷节点、供电源和负载进行连接,构成接 入微电网的配电网的模型,配电网的模型为单馈线福射状网络,其中,任意一个或多个负荷 节点作为配电网接入微电网的接入节点,接入微电网的配电网的模型采用恒阻抗模式。
[0040] 根据上述实施例的一种优选微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的 流程图。根据上述实施例微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法,其中步骤S106 中用于根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离,来控制微电网运行 产生的高次谐波电流的大小的步骤还包括:
[0041] 步骤S1061在微电网接入配电网的接入节点与PCC节点之间的电气距离超过预 定值的情况下,线路微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的阻抗抑制高次谐波电 流,使得高次谐波电流小于预定谐波电流。
[004引具体的,图5中的图例符号表示的含义如下;横线"一"表示LV网络线路,箭头 "一"表示用户负载,星号"?"表示架空线路杆,空必长方矩形"[=]"表示连接点 [004引如图5所示,W电压等级为0. 4kV的单馈线福射状网络为例,其中,N31、M4、N61、 N9UN101送5个节点为负荷节点,微电网的接入点一般选在负荷节点。从研究谐波特性的 角度,本文仅采用了恒阻抗模式,即配电网所带负载均为化负载。
[0044] 为了研究微电网中高次谐波对配电网谐波特性的影响,采用仿真模型,将相同的 微电网分别接入配电网中的5个负荷节点,计算微电网接入点开关频率边带谐波电流和电 压的大小,结果如表1所示。其中fs-1和fs+1代表微电网开关频率边带的特征次谐波,比 和化分别代表谐波电流和电压。
[0045]表 1 :
[0046]
[0047] 表I所示,是微电网分别接入配电网中不同点时,接入点谐波电流和电压表I所 示,是微电网分别接入配电网中不同点时,接入点谐波电流和电压有效值。对仿真结果分析 可知,由于接入点负载的等效阻抗化〉〉Zeq(谐波频率下),微电网内部大量电力电子设备 工作产生的高频谐波电流,大部分都经过配电网线路流向PCC点进入电网,并在Zeq上产生 谐波压降。因此,随着微电网接入点远离PCC点,接入点等效的ZeqW及谐波电压都随之增 大。
[0052] 表2和表3所示,是微电网分别接入N31和NlOl点时,配电网中各节点的谐波电 压有效值和电压的崎变率灯皿V)。从仿真结果不难发现,W微电网接入点为界,越靠近PCC 的节点,受微电网谐波的影响越小,而电气距离较微电网接入点更远的节点,其谐波电压的 特性则与微电网接入点基本相同。
[0053] 通过对微电网典型结构和配电网的建模W及谐波特性的仿真计算,掌握了微电网 接入对配电网谐波特性的影响。首先,微电网接入配电网后,高次谐波电流受微电网接入点 和PCC点之间阻抗的影响很大,电气距离越远,线路阻抗越大,对高次谐波电流的抑制作用 越强,高次谐波电流越小。其次,由于接入点与PCC点之间的高次谐波阻抗,远小于负载和 配电网中电气距离更远部分的等效阻抗,微电网接入产生的高次谐波电流大部分都流向了 PCC节点。最后,由于上述原因,在多个微电网接入配电网的情况下,单纯用谐波崎变率,有 时难W准确评估电网的谐波特性。
[0054] 优选地,一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的优选的实施方 式,其中步骤S104中用于获取接入微电网的配电网的模型的步骤还包括:
[00巧]步骤S1043,通过等效电网的母线将分布式电源、负荷节点和负载进行连接,构成 接入微电网的配电网的模型,配电网的模型为多节点链式配电网,其中,沿馈线从等效电网 的母线开始依次将每一集中负荷节点进行编号形成配电网。
[0056] 优选地,根据上述实施方式,其中步骤S108中根据微电网接入配电网时的接入位 置与母线侧的接入距离,来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波崎变率的步 骤还包括:
[0057] 步骤S1081,在微电网与配电网的交换功率和谐波源模型保持一定的情况下,获取 微电网接入配电网的多个接入位置的接入节点;
[005引步骤S1083,获取各个接入位置的接入节点的谐波电压崎变率T皿V曲线;
[0059] 步骤S1085,基于各个接入位置的接入节点的谐波电压崎变率T皿V曲线,来获取 每个接入位置的接入节点的电压谐波崎变率,
[0060] 其中,当单一微电网时,如果微电网的接入位置距离母线侧的位置小于位置阔值, 则微电网接入节点之前的T皿V越大,而微电网接入节点之后的T皿V越小,微电网接入配电 网之后在线路上的电压谐波崎变率低于预定值。
[0061] 具体的,本实施例采用多节点链式配电网算例进行谐波分析,它的负荷模型采用 恒功率静态负荷模型。沿馈线将每一集中负荷视为一个节点并加W编号,从等效电网的BusO母线开始依次编为Busl、Bus2......BusN(N= 20),形成如图6所示的配电网。
[0062] 等效电网母线电压取为UBus= 1.02,所有负荷与微电网渗透功率均是相对于 SBus=IOMVA基准的标么值,电压基值VBus= 380V。令BusO母线为系统平衡节点,电压 为UBusO= 1. 02Z0°。假设系统的每一段线路不长,其并联电容相对较小,可此忽略,只 考虑线路的串联电阻和电抗。系统总的有功功率负荷为0. 496化U,无功负荷为0. 5067化。 其中,末端BusN母线处接有非线性负荷,其谐波类型为6脉波电流源模型;其余为线性负 荷。各段输电线路阻抗和各节点负荷,见表4。
[0063] 表 4 :
[0064]

[0065] 针对上述链式配电网系统,微电网采用典型结构接入电网,测量从微电网流出的 电流波形。在微电网电流波形的每一个周期内等间隔地采样128点,并利用MTLAB软件对 采样值进行傅里叶分析,得到谐波电流的频谱如图7所示。
[0066] 微电网中的分布式电源利用大量的风能、太阳能等可再生资源发电,能量的输出 受地理情况、天气和气候等外界因素影响,导致微电网与配电网的功率交换特性复杂,势必 对配电网的电压质量造成影响。本节采用同样的网络和负荷数据,分析微电网渗透功率变 化对配电网谐波分布的影响。微电网的接入位置度USlO)和谐波源模型保持一定,改变其 对配电网的渗透功率,变化时如表5,系统负荷增长方式为配电网内部全负荷等比例增加, 且保持功率因数不变,采用电网侧电源承担全部负荷增长的出力调度方式。仿真分析系统 谐波电压崎变率T皿V的变化情况。
[0070] 由图8可W看出,随着微电网对配电网渗透功率的逐渐增加,馈线沿线各节点电 压谐波崎变率逐渐升高。当微电网渗透功率达到一定值时,如编号4和编号5的情况,沿线 节点T皿V的最大值将不出现在有非线性负荷接入的馈线末端,而是在微电网的接入节点。 渗透功率为20MW的微电网与渗透功率为0.1 MW的微电网相比,馈线末端节点T皿V增加了 3倍,微电网接入节点BuslO的T皿V增加了11倍。而且,某些崎变严重节点(编号4馈线 的Bus9到Bus20节点,编号5馈线的Bus7到Bus20节点)的T皿V已经超过了谐波电压崎 变率的限值5%,最高崎变率达到7. 37%,发生在编号5馈线的BuslO节点处
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1