单相配电（共7篇）
单相配电 篇1
摘要：在电网当中, 高压高相配电变压器不仅可以提高电压的合格率, 还能从供电可靠性、安全性等保证供电的质量。与低压配电方式相比, 高压单相配电器还能有效降低线损, 保证电力设施的安全。首先对高压单相配电的几个重要特点进行了介绍, 在此基础对高压单相配电变压器在配电网当中的应用及注意事项进行了深入的探讨与分析。
关键词：高压单相配电变压器,配电网,低压配电
在我国的低压配电网当中, 一直以来就是采用的三相四线制配电技术, 但随着我国电力工业改革的不断深化, 原来的低压配电方式在现代人们用电要求不断提升的过程中, 已经越来越体现出了自身的不足。低压配电方式在使用当中容易造成对供电线路的损耗, 而高压单相配电变压器则可以有效的减少对线路的损耗, 得到了广泛的认可与应用。
1 高压单相配电变压器的优势
1.1 提高电压的合格率
只有当电压达到使用以后, 才能确保居民家中的各种电器及工厂中的各种加工设备能够正常运行。与低压配电方式当中35%的电压降相比, 高压配电方式可以将电压降有效控制在7%之内, 避免用户端电压过低, 从而提高电压合格率。
1.2 提高供电的可靠率
低压配电方式的低压线路比较低, 容易导致窃电、乱接乱拉电线等情况的发生, 而高压单相配电变压器不存在低压线路, 就不会发生窃电、乱接乱拉电线的现象。高压单相配电变压器配电方式的高压线路大部分是使用了绝缘或半绝缘的导线, 绝缘或半绝缘的导线可以全绝缘封闭变压器, 变压器全绝缘封闭后就可以减小故障的发生。控制电路故障的发生, 对提高供电的可靠率有很大的帮助。由于低压线路比较低, 在线路沿途经济经济会出现私接乱拉及窃电现象, 但是高压单相配电变压器方式当中没有低压线路, 所以一般不会出现类似的情况。高压单相配电变压器配电方式的线路一般都是使用的绝缘或是半绝缘导线, 可以将整个变压器进行绝缘封闭, 从而有效减少故障的产生, 提高供电可靠性。
1.3 减少线路损耗
低压配电容易造成对线路的损耗, 而高压配电则可以有效控制沿途的线损, 从而提高供电压质量, 减少整个线路的改造成本。据统计, 高压单相配电变压器配电可以将低压线损控制在1.5%左右, 即使是在10k V地区, 也可以将综合线损率控制在3.25%以内。
1.4 其他优点分析
在供电过程当中, 如果能够有效消除谐波, 就可以对窃电现象加以控制, 从而对各供电设备进行有效的保护, 延长其使用寿命, 高压单相配电变压器就能够达到消除谐波的作用。另外, 高压单相配电变压器还可以通过对空载电流的控制来改善用电环境, 消除或减少噪音。
2 高压单相配电变压器在配电网中的应用
2.1 高压单相配电变压器
单相配电变压器可以使线损明显地减少。高压单相配电变压器在配电网中的应用主要是指在单相式变压器组成的三相变压器或挂杆单相的变压器的承载下, 以6k V或l0k V高压直接输送到用户的家中, 高压单相配电变压器配电方式将线损最大限度地减少。
2.2 高压单相配电变压器配电方式
2.2.1 在变压器的高、低压两侧各接一个绕组, 为了形成2个低压绕组, 应将低压侧绕组的中央抽头, 同时进行接地的操作, 应保证低、高侧电压的比为0.22k V/10k V, 这就是我们说的单相三线制。
2.2.2 在变压器的高、低压两侧各接一个绕组, 在低压侧绕组的一端接火线, 另一端接地线, 同时保证低、高侧电压的比为0.22k V/10k V。这就是我们常说的单相二线制。
2.3 高压单相配电变压器配电技术
2.3.1 该配电技术时在单相变压器的支撑下进行挂杆, 最后以一个低压的线路 (220V) 进行配电后再输送给用户, 在配电输送的过程中, 要将进户线尽量缩短, 最好将接户线的长度控制在23m之内。
2.3.2 高压单相配电变压器配能够与用户的最大使用电功率进行匹配, 最终匹配成一个小容量的密布点。
2.3.3 开闭站或配电房可以以10k V的线路直接输送给用户。
2.3.4 可以集中在用户居民楼固定位置安置电力计量表, 电表箱则是以一户一表的形式进行安装。
3 高压单相配电变压器在配电网中的应用实例
某市居民区, 共有1334户居民, 25幢住宅。该居民区原有6台315KVA变压器, 变压器的负载平均为200k W。随着居民用电量的增长, 造成很大的低压线损。故将其进行整改。整改方案为:将原有的6台315KVA变压器进行拆除, 同时把原有低压线路拆除2.02cm。将单相变压器的6个分路接在不同的相线, 并控制三相负荷的平衡。原有的杆塔、接户线保留不动, 拆除一相高压线。用14台30KVA和42台50KVA的单相变压器代替原有的6台315KVA变压器, 原有的变压器总容量为1890KVA, 改装后变压器的总容量变为2520KVA。理论上24户居民可以共用1台50KVA单相变压器, 这样每户居民的用电功率就可以有3KVA。但在设计时考虑到居民同时用电, 最后用户的电功率设定在2.3~2.5KVA。
4 高压单相配电变压器在配电网应用中应注意的问题
4.1 配电系统中负荷电流的控制
高压单相配电变压器的容量较小, 不仅可以有效减少因发热而出现的故障, 当其出现负荷电流时, 工作人员也方便进行及时的调整, 具体操作按用电客户的实际用电功率来进行。相对来说, 单相变压器当中更容易出现负荷电流的情况, 一旦出现, 一般都是使用三相变压器进行解决, 而三相变压器在10k V的测线路上使用时, 更容易使电流达到平衡。
4.2 注意电压器容量与用户电器的适应性
在对高压单相配电变压器的容量进行选择与确定时, 一般应尽量使其与用户家中最器的最大功率匹配, 这样做的好处是不仅可以满足用户的实际需求, 还能有效减少线路当中的电能损耗。一般情况下, 对于普遍客户来说采用三相供电系统进行供电就足够了。
4.3 提升配电系统的安全性
我国的配电系统一直采用三相四线制的配电方式, 在这种配电方式当中, 容易发生零线的断线, 而零线的断线后最直接的影响就是火线电压急剧上升, 对用户的正常照明需求及各电器安全性都会造成严重的影响。在高压单相配电变压器配电方式当中, 由于其采用的是单相配电系统, 其中的零线一般情况下不会轻易的发生断线, 所以可以对用户的照明及各种电器的安全性提供有效保障。
结束语
采用高压单相配电变压器配电, 可以克服传统的低压配电方式的线路损耗等特点, 提高供电的可靠率。高压单相配电变压器还可以在很大程度上减少线路的损耗, 应该在我国的居民小区、城市配电网中推广使用。
参考文献
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单相配电技术在住宅小区的应用 篇2
2006年4月由中国电机工程学会在苏州举办的工业企业节电技术研讨会, 单相变压器和单相变电、配电技术被列为重点推荐的节电技术。
1单相变压器的技术优势
目前在低压配电网中, 广泛采用“小容量、密布点、短半径”的供电方式, 能明显降低低压配网线损。单相变压器的使用正是落实这种供电方式的重要措施。
(1) 损耗小, 节电。相同容量的单相变压器比三相变压器用铁减少20%, 用铜减少10%。尤其是采用卷铁心结构时, 变压器的空载损耗可下降15%以上, 这将使单相变压器的制造成本和使用成本同时下降, 从而获得最佳的寿命周期成本。
(2) 工程造价相对节省。在电网中采用单相供电系统, 可节省导线33%～63%;按经济电流密度计算, 可减少导线重量42%;按机械强度计算, 可降低导线消耗66%。因此可降低整个输电线路的建设投资。这在我国地域广阔的农村用电和城镇的路灯照明是很有意义的。
(3) 提高了供电可靠性。单相变压器用于小容量、密布点的供电方式, 增加了用户的数量和可靠性计算的基数, 提高了供电可靠性;同时, 负荷紧张时拉闸限电, 单相变压器会缩小停电范围, 也会减少对用户供电可靠性的影响。
2单相变压器供电在住宅小区的应用
(1) 江苏省苏州市。苏州梅花新村由三相变压器改为单相变压器供电的线损比较见表1。
kWh/月
50kVA同容量的单相变压器损耗较三相变压器低。D12-50单相变压器与S11-50三相变压器技术指标比较见表2, 可以计算出, 采用D12-50单相变压器供电比采用S11-50三相变压器供电一年可节电586kWh。
(2) 宿迁市区。2005年至今, 江苏省宿迁市区已广泛安装单相配电变压器。
应用例1:根据江苏省电力公司因地制宜推广应用单相配电变压器的相关精神, 笔者经过充分调研、堪察、论证, 选择了一个有4栋房子16个单元160户居民的城南安置小区做试点。该小区原由1台S7-315/10三相配电变压器供电, 低压线路平均供电半径为280m, 现改为8台50 kVA (每台供2个单元20户) 悬挂式单相配电变压器供电, 平均低压供电半径为12m。
应用例2:梅园小区是1997年拆迁安置小区, 该小区用户有一个面粉加工厂、2个小型电焊加工门市用三相电和32栋两层居民房约200户居民用户用单相电, 原先由一台S9-320/10公用变压器供电。2005年夏季末端居民用户反映电压低, 负荷测量该公变已满负荷, 笔者将三相用电户和靠近变压器的16栋房子由原变压器供电, 在原低压线路末端新上4台50千伏安单相变压器分布在原变压器的周围给余下的16栋居民供电, 不仅解决电压质量问题, 由于供电半径的缩短降低了低压损耗。
在相同容量下空载损耗下降显著。例如一台容量为50kVA的单相配电变压器其空载损耗为135W, 而相同容量下S9系列三相配电变压器的空载损耗为170W, 两者相差35W, 按年运行8000h计, 单相配电变压器比S9系列三相配电变压器少损失电量280kWh。
低压线损下降明显。单相配电变压器的供电半径仅为10～15m, 与三相配电变压器相比, 供电半径大大缩短, 低压线损明显下降, 经过抄表、统计, 上述试点小区的低压线损率从7.61%下降为2.72%, 月节电量1810kWh。
电压合格率显著提高。由于低压供电半径大大缩短, 线路电压损耗小, 到户电压合格率显著提高。
(3) 辽宁省清河县。清原县地处辽北地区, 其中有一个山沟居住23户人家, 在村头设有SJ-20kVA变压器一台, 向长达820m的深沟里单相两线供电。由于供电半径远远超出了允许供电半径, 电压损失严重, 特别是灯峰阶段电压损失率可达30%左右, 严重影响了居民用户的用电质量;电能损失率高达40%, 造成电价高, 农民负担重, 严重挫伤了农民用电的积极性。通过该供电区分析表明, 该变压器常年处于轻载运行状态, 最大负荷时负载率不足40%, 历史资料表明最大负荷月电量为600kWh。经研究决定, 该地区改造选用一台DZ10-10/10型单相柱上配电变压器, 并设在接近负荷中心, 距首端311m处, 采用单相三线制向两侧供电, 其负荷均匀分配。改造前后的月电能损耗对比如表3所示。
单相配电 篇3
在我国, 6~66kV供、配电线路, 均采用小电流接地系统运行方式。采用该种中性点不接地的运行方式最大优点是发生单相接地故障时, 故障电流值较小, 且线电压并未发生变化, 可短暂运行, 不影响对用户的供电。但若长期运行, 会引起中性点电位偏移, 非故障相两相对地电压升高1.73倍, 可能引起绝缘的薄弱环节被击穿, 发展成为相间短路, 使事故扩大, 影响用户的正常供电。由于小电流接地系统单相接地故障电流小, 检测故障困难, 使用一般的定位方法, 故障定位准确率都较低。因此如何迅速、准确地找到故障区段并将故障区段隔离具有重要意义。本文研究的是10kV配电网单相接地故障的区间定位方法。
1 目前的故障定位方法
当前, 关于小电流系统单相接地故障定位的原理和方法已经有许多种, 各自都有其独特优势与缺陷。文献1提出了基于信息融合模糊推理的故障定位方法, 文献2提出了“S注入法”故障定位原理, 文献3利用离散小波变换、行波测距原理在故障段上完成了对故障的精确定位。文献4提出了基于区段零序能量的相对性定位方法。文献5提出了通过监测一条馈线上个开关处的零序电压和零序电流, 计算由区段的各端点流入该区段的零序电流的相量和, 以识别故障区段。
随着供配电自动化技术的发展, 目前在许多供配电馈线上都安装了具有测量和通信功能的FTU, 为精确的故障定位提供了很大的方便。本文通过配合FTU装置, 对10kV配电网上零序电压、电流相位关系进行研究, 来实现对故障区间的准确定位。
2 10kV配电网单相接地故障原理分析
假设线路Ⅰ段A相a点发生金属性接地故障, 此时, 10kV配电线路网络电容电流分布情况如图1所示。
根据图2, 在非故障线路Ⅱ段上, A相对地电压、电流为零, B、C相中流有本身的对地电容电流, 可以得出如下结果:
式中为故障点的零序电压。
对于故障线路I, 在B相和C相上, 与非故障线路一样, 流有它本身的电容电而不同之处是在接地点要流回全系统B相和C相对地电容电流之和, 其值为:
此电流要从A相流回去。因此, 从A相流出的电流可表示为这样在线路I始端所流过的零序电流则为:
设线路I端的两组对地电容相等将式1、2代入式5可得:
同理, 当在a点发生非金属性接地短路故障时, 也有:
根据以上分析可得出10kV配电线路发生单相接地短路时, 系统零序电压和零序电流的关系:
1) 非故障线路的零序电流超前零序电压90°;故障线路的零序电流滞后零序电压90°;故障线路的零序电流与非故障的零序电流相位差为180°。
2) 故障区段前端的各分段处零序电流滞后零序电压90°;故障区段及故障区后端的零序电流超前零序电压90°。当发生非金属性接地故障时, 接地电阻不影响零序电流与零序电压之间的相位差, 只影响幅值与初相角。
根据上面所得到的1、2点结论, 我们可以比较准确的定位到底是哪条线路哪个区段发生了单相接地短路故障。
3 Matlab仿真分析
运用Matlab的Simulink工具箱对10kV配电网进行了仿真, 仿真模型如图3所示。
图中, 1、2为断路器, 3、4、5、6、7、8为线路分段开关。a、b、c、d、e、f分别代表线路Ⅰ和Ⅱ上的6段配电线路。仿真时每段线路取等长为L=2km。假设在b段线路上发生单相金属性接地故障。仿真结果如图4和图5所示。
图4中, 我们可以清楚的看到零序电压超前零序电流, 超前的角度约为90°。图5中, 由于b段发生短路故障, 零序电压相位开始滞后零序电流相位90°, 与理论推导情况相符。区间c段的零序电压、电流相位差和b段基本一致。
当发生非金属性接地短路故障时, 随着故障接地电阻的增大, 系统中馈线各段零序电压、零序电流的相位角不断变化, 但始终满足上面的规律:在故障点前端零序电压超前零序电流相位90°, 在故障点后端零序电压相位滞后零序电流相位90°, 根据这个特征我们可以迅速对故障点所在区段进行判断。
实际使用时, 可通过FTU装置配合测量零序电压、零序电流的相位值, 这样可以大大减轻故障定位中的计算量。为快速准确的确定故障区段提供了有力的保证。
4 结束语
本文通过结合10kV配电网单相接地短路故障的原理, 对故障区段前后端的零序电压、零序电流相位差进行了分析, 提出了用零序电压、电流相位差来进行准确故障定位的零序相位法。该方法配合FTU使用, 易于实现, 经仿真试验效果良好, 有广泛的应用前景。
参考文献
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单相配电 篇4
多年来小电流接地系统的单相接地故障选线一直是国内外研究的课题,其实现思路通常是利用单相接地故障时系统电气量所呈现出的特征及其规律,如零序功率法[1]、零序电流有功分量法[2,3]、谐波分量法[4]、首半波法[5]、负序电流分量法[6]、暂态分量法[7,8]、零序导纳法[9]、小波分析法[10]、残流增量法[11]等。然而在实践中,这些保护方法的选线效果并不太理想。其原因有2个:一是这些选线方法都是从某一个侧面或某一个特性来感知和识别单相接地故障,而接地故障却呈现出复杂的特征,基于某个单一原理对接地故障进行识别是不够的;二是故障选线装置通常安装在站内,对接地故障的检测局限在站内各馈线的首端,而故障可能发生在线路上的任何地方,难免会使诸多接地故障的特征电气量在沿线传播过程中逐渐被湮没,到检测点时已是模糊难辨。鉴于目前还没有某个特征量对各种情况下的小电流接地故障都敏感,故在对故障特征信息检测与提取的研究取得突破以前,如何突破故障检测只能在线路首端的局限,是解决问题的关键所在。
随着配电网的改造与配电自动化系统的实施,接地故障的特征检测不再局限在线路首端。变电站出线(即馈线)已被分段开关区段化,每个开关安装处对应一个线路节点,出线断路器和线路分段开关均装设自动化监控设备———馈线终端单元(FTU)。显然,配电自动化系统的实现为小电流系统单相接地故障的选线及定位提供了更多信息支持。如何充分利用这些故障特征信息进行有效的分析和接地故障的辨识,是一个值得研究的问题。文献[12]利用信息融合技术,对故障线路进行模糊辨识和聚类分析,根据聚类线段在拓扑上的连续性来选择故障线路,该方法在选线准确性上有很大提高,但如果所得聚类线段都不满足拓扑连续性,则故障线路很难选定。拓扑作为准确可信、方便易得的信息,是完全可以倚重的。本文基于网络拓扑构建三维逻辑分析模型和信息融合算法,能有效克服上述问题。
1 基于配电自动化系统单相接地故障定位的三维逻辑模型
配电网一般为闭环配置、开环运行的网架结构,正常运行方式下呈辐射形。这种辐射形网络可以用变电站母线+馈线的单元组合来表示,如图1所示。
在实现了配电自动化的配电网中,FTU分布在整个配电网的线路节点处,配电自动化主站可从分布的FTU获取丰富的线路节点故障特征信息,这些特征量可从多个方面反映接地故障的相关信息。以每个特征量分别为判据进行诊断,输出的结果对应一个逻辑变量,该变量反映本节点以该特征量为判据所诊断的接地故障情况,以“0”或“1”表示,“1”表示该节点的FTU侦测到故障信息,反之为“0”。根据配电网当前的运行方式,将这些逻辑变量按各节点间的拓扑关系分布到一个平面上,形成下文所谓的逻辑面。以作为判据的特征量为轴,将各个逻辑面进行“堆积”,可得到三维逻辑空间,此空间正是本文所提出的三维逻辑分析模型。模型详细构建如下。
根据配电网中性点接地方式等具体特征,选用适于接地故障判据的电气特征量,并进行可信度分配。为便于表述,设选用K个判据特征量,其可信度分配为:
以每个选定的特征量作为接地故障的判据,按上述构建方法可得到基于当前网络拓扑结构的逻辑面,如第K个特征量对应的逻辑面如图2中的虚线所示。不妨设母线有n条线路,第i条线路有mi个线路节点,选用K个特征量为判据,对应有K张逻辑面,逻辑面叠加形成三维逻辑空间V(f),其元素vi,j(f),k(0≤i≤n;1≤j≤mi;1≤k≤K;i,j,k∈Z)表示以第k个特征量作判据时第i条出线的第j个节点的逻辑变量,其中,当i=0时,有
为母线对应的逻辑变量,在给定特征量时,其值取母线所带线路节点逻辑变量的逻辑与运算后取反。
用L(a,b)表示第a条出线的第b段线路,该段线路内的单相接地故障用f(a,b)表示。母线被看成是第0条出线的第1段线路,用L(0,1)表示,相应地母线单相接地故障可表示成f(0,1)。当f(a,b)发生时,根据网络拓扑和故障特征量的分布规律,对应的理想输出逻辑空间V(a,b),其元素可表示为:v(ai,j,,kb)(0≤i≤n;1≤j≤mi;1≤k≤K;i,j,k∈Z)。如在图1中开关S22与S23之间发生单相接地故障时,V(2,2)如图2所示。
而由网络中每一线段发生单相接地故障所得到的理想输出逻辑空间组成集合,可记为:
在V所有的元素中,找出与实际的V(f)最接近的V(a,b),此时的f(a,b)即为故障定位的结果。
2 三维逻辑模型的分析算法
基于上文的三维逻辑模型和故障定位的思想,考虑到特征量可信度分配,引入逻辑空间差异测度函数sa,b:
式中:0≤i,a≤n;1≤j;b≤mi;1≤k≤K;i,j,k∈Z。
函数sa,b为实际逻辑空间V(f)与假定发生f(a,b)的理想逻辑空间V(a,b)的差异的加权和,即先将两者的同一特征量对应的所有对应逻辑量进行逻辑异或运算后求和,再按特征量可信度分配进行加权,wk为第k个特征量的可信度分配。所得的sa,b为非负数,如sa,b=0,说明V(f)与V(a,b)完全一致。
将实际逻辑空间V(f)与每条线段所对应的理想逻辑空间分别按照式(2)进行计算,可得到二维数组S:{si,j 0≤i≤n,1≤j≤mi,i,j∈Z},即
从S中找值为最小者,可令:
差异测度sx,y表明V(f)与V(x,y)的差异最小,即在第x条出线的第y段为最可能发生接地故障的线路段,从而故障定为f(x,y),即第x条出线的第y段发生了接地故障。
需要说明的是:由于mi随出线的分段数不同而取值不同,故S中行的长度不相等。
整个算法的实现流程如图3所示。
3 容错分析
在理想情况下,当f(x,y)发生时,V(f)与V(x,y)完全一致,sx,y=0,其他si,j≥1。但由于受判据特征量对接地故障敏感程度和测量数据准确性等诸多因素的影响,V(f)与V(x,y)不完全一致,即sx,y≠0。当扰动因素累积到一定程度时,通过式(3)选出的sx,y,其对应的L(x,y)并不是接地故障线路段,或者说与故障段对应的差异测度在S中不是最小的,从而造成误判。经推导(推导过程详见附录A),有如下判定结论:
f(x,y)不发生误判的充要条件是对配电网中任意非L(x,y)的线段L(x′,y′),恒有下式成立:
式中:Γ为容错特征平面;δxx′,,yy′为Γ上的距离;Γ和δxx′,,yy′的详细定义见附录A。
式(4)不等号的左边为V(f)与V(x,y)在容错特征平面Γ上的差异按特征量的可信度分配进行加权。显然,δxx′,,yy′是衡量容错能力的重要指标,δxx′,,yy′越小,f(x,y)误判为f(x′,y′)发生的可能性就越大。
4 评价与算例
由上文可知,容错特征平面的距离δxx′,,yy′是衡量容错能力的重要指标,不妨将传统的选线方法与本文三维逻辑模型分析方法进行比较,并用δxx′,,yy′指标进行评价。
对于传统的选线方法,无论其选用的特征判据是1个还是多个,其故障特征量检测均局限于线路的首端,经推导计算,δxx′,,yy′≡1,当接地故障远离线路首端时,由于故障特征信号在传播过程中的衰减和干扰,而距离δxx′,,yy′不够大(δxx′,,yy′≡1),往往会导致误选或漏选的发生;而本文的三维逻辑模型方法用于选线时,δxx′,,yy′≥1,且δxx′,,yy′随着故障点离线路首端距离的增大而增大,容错能力也随之增强,可有效纠正在线路远端发生接地故障时可能出现的误选情况。
除了故障选线功能外,本方法还可进行故障定位,虽然在同一线路内,δxx′,,yy′≥0.5,但此时容错特征面内的逻辑变量取自于最靠近接地故障发生地的检测点,故障特征信号显著,反映故障情况的逻辑变量值正确率高,据此可进行故障定位。
为了更好地说明本文的三维逻辑模型分析方法的容错能力,下面以一个110 kV变电站内10 kV母线及其所带线路为例,如图1所示,选用了6个特征量作为判据,并假设特征量的可信度平均分配。考虑到特征量对故障的敏感程度不同和负荷投切、波动及干扰等因素的随机性,用一个式(5)所描述的随机函数来简化模拟。
式中:vi,j(f),k∈V(f);v(xi,j,,ky)∈V(x,y)。
当在开关S23与S24之间的线路发生单相接地故障即f(2,3)时,经式(5)模拟后,得到的三维逻辑空间如图4所示。
如果采用传统的选线方法,由于特征量检测局限在线路的首端,很难明确选出故障线路;而采用本文的三维逻辑模型,通过对V(f)分析可知,V(f)满足式(4)的容错条件,依据判定结论,f(2,3)不会被误判。根据V(f)和V(i,j)得出相应的S如表1所示。
从表1可以看出,s2,3=18/6为最小,L(2,3)发生了单相接地故障,判定无误。
5 结语
本文基于三维逻辑分析模型,构建用于分析处理的逻辑算法。算法综合考虑了配电网络中各个节点基于不同特征判据所输出的逻辑,构建三维逻辑模型,并考虑了逻辑“0”和“1”对结果的等同贡献。另外,该算法是基于实得逻辑模型对理想逻辑模型的辨识,而理想逻辑模型的建立遵循相应电气规律和定则,这种辨识优于一般阈值的比较,阈值的比较是一种纯粹的数值运算,不带任何电气规则特性。
由于目前小电流接地系统单相接地故障选线或定位还没有十分理想的解决方法,本文提出的三维逻辑模型分析算法也难免有误判情况。但通过本文的容错分析,推导出正确诊断定位接地故障的充要条件,并提出了评价容错能力的指标———容错特平面上的距离。经理论分析和算例证明,三维逻
参考文献
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单相配电 篇5
1 单相接地故障对电网的影响
当任何一相绝缘受到破坏时, 各相对地电压, 对地电容电流也发生变化, 中性点电压不再为零。 (如图1)
设C相完全接地, 故障相对地面电压为零, 中性点对地电压为相电压, 故障相对地电压值升高倍。如图2所示。
A相对地电压则等于A相电压加中性点对地电压, 即
B相对地电压UB, 则UB等于B相电压加中性点对地电压, 即
, 之间的夹角为60°。A、B两相对地电压升高变为线电压, 即其对地电容上所加电压升高倍, 所以对地电容电流IC升高倍。由向量图可知, 单相接地时的接地电流等于正常时一相对地电容电流的3倍。影响电网正常供电, 可能烧坏设备。
2 单相接地对用户有直接影响
根据电业规程中规定:电网上一点发生接地的运行时间不超过2小时。当发生永久性中性接地故障时, 大部分不能在2小时内排除故障, 因农电网线路长, 供电面积大, 几个小时甚至十几个小时内才能找到故障点, 这就需要对整条线路进行拉闸, 这样, 不仅严重影响了对用户的正常用电, 供电部门也因停电造成的供电量减少, 影响了经济效益。
3 单相接地的原因
3.1 树木故障引发的接地
10kV线路由于线路较长, 大部分沿路两侧, 而路的两侧又树木较多, 由于林业部门对树木的砍伐不够及时, 随着树木的逐渐长成, 有的树木已经接触导线, 树梢被烧焦, 有的可能平时接触不到导线, 但遇到大风, 树枝摆动, 触及导线, 造成瞬间接地。还有的因大风吹折树枝, 挂到导线上, 造成接地。
3.2 瓷瓶被击穿引发接地
有部分绝缘瓶, 由于年久, 绝缘性能下降, 个别已经有了裂纹, 天气干燥时, 勉强运行, 遇到下雨天, 绝缘被破坏, 而造成接地。有的10kV线路, 遇到雷电过电压, 瓷瓶击穿, 而造成接地。还有的因维护管理不当, 线路穿过污垢地区, 使绝缘水平降低而引发生闪络击穿, 而接地。
3.3 断线引起的接地
有的线路在当时施工时, 因驰度过小, 冬天气温较低造成导线过紧, 有的因导线老化, 没有及时更新, 都可能造成断线。近些年外力事故也越来越多, 汽车, 拖拉机经常撞断电杆, 刮断拉线, 倒杆野蛮施工挖伤电缆等现象时有发生。还有的小动物爬到变压器台上, 引发接地, 鸟类等站在石头上嘴接触导线等, 都有可能造成接地, 从而引发故障。
4 防止三相接地的措施
通过以上对10kV线路单相接地原因的分析, 我们应尽量根据其特点, 采取措施, 加以预防。
4.1 依法清除树木障碍
根据电力线路防护规程“架空电力线路的防护区为导线边线向两侧延伸一定距离所形成的两平行线内的区域。1-10kV线路的通道宽度应不小于5米”。应加大与林业部门的沟通与协调, 尽快清理电力线路通道内树木, 并要积极参与林业部门的植树造林计划, 避免产生新的树障隐患。
4.2 加强线路的维护管理
利用农网发行等时机, 更新改造老化线路, 要做好线路的日常维护管理, 春秋两季登杆检查瓷瓶是否有裂纹, 螺丝是否拧紧, 绑线是否有断裂。发现问题及时处理, 对于污染严重的地区, 经常清扫瓷瓶, 必要时采用防污瓶, 加以绝缘。对于10kV线路, 可更换成15kV瓷瓶, 提高线路的绝缘水平。
4.3 减少单相接地对电网影响的对策
10kV线路接地现象是无法杜绝的, 只能采取措施, 尽量减少故障的产生, 一旦发生单相接地, 可采用较简单的方法:加装消谐装置, 由于单相接地, 易发生PT电磁, 谐振产生过电压, 为此应在电压互感器高压侧中性点串联一个电阻而后接地, 当发生接地时, 未接地相电压升高, 在电阻上产生压降, 使电压互感器的铁芯不饱和, 防止过电压产生。
也可以在PT的开口三角处, 并联一个500瓦左右的灯泡, 也能较好的防止PT饱和引起过电压, 此法简单而有效。同时还应改善10kV配电配电室的运行的条件, 完善其通风、防潮、防进水措施, 保持设备清洁, 及时消除设备缺陷, 提高绝缘水平, 增加过电压能力。另外, 在配电室内还应有防鼠措施, 放置鼠药或鼠夹。
只要对线路加强管理, 我们就能把10kV线路接地现象大大减少, 供电可靠性也会大大增强。
参考文献
单相配电 篇6
关键词：10k V,配电网,单项接地,故障处理
10k V配电网的运营环境比较复杂, 大多处于室外环境, 经常受到雨、雪等天气因素的干扰, 增加了单项接地的故障发生率。如果10k V配电网发生故障, 即会对整个电网造成影响, 降低配电网的运行性能, 电力企业必须快速定位单项接地的故障, 做好故障排除的工作, 由此才能减小单项接地故障的影响范围, 保护10k V配电网的安全运行。
1 10k V配电网单项接地故障分析
分析10k V配电网单项接地故障的几点原因, 为单项接地的故障处理, 提供相关的参考。例举故障原因, 如: (1) 自然灾害, 包括冰雪、泥石流、大风等, 对暴露在室外的10k V线路造成干扰, 无法确保线路处于安全的状态; (2) 设备原因, 老化、故障等, 都可以造成单项接地故障; (3) 外力因素, 城市与农村建设中, 机械设备牵拉配电线路, 致使线路接地; (4) 树障, 主要是由树木生长引起的障碍; (5) 用户原因, 用户使用不当、维护不到位等因素, 不利于10k V配电网的运行, 进而造成单项接地故障。
2 10k V配电网单项接地故障的影响
10k V配电网单项接地故障的影响可以分为三类, 分别是对线路、设备及电力企业的影响, 对其做如下分析:
2.1 线路影响
10k V配电网发生单项接地故障时, 故障点的位置会出现孤光接地, 在附近的线路中形成谐振过电压, 与正常配电网运行时相比, 过电压要高出几倍, 超出线路的承载范围, 直接烧毁线路, 或者是击穿绝缘子引起短路[1]。单项接地故障对10k V配电网线路的影响是直接性的, 线路多次处于电压升高的状态, 就会加速绝缘老化, 10k V配电网线路运行期间, 有可能发生短路、断电的情况。
2.2 设备影响
单项接地故障产生零序电流, 容易在变电设备周围形成零序电压, 不仅增加设备内的励磁电流, 也会引起过电压的现象, 导致设备面临着被烧毁的危害。例如:某室外10k V配电网发生单项接地故障后, 击穿变电设备的绝缘子, 此时单项接地故障对变电设备的影响较大, 导致该地区停电一天, 引起了较大的经济损失, 更是增加了设备维护的压力。
2.3 电力企业影响
10k V配电网单项接地故障的出现, 影响了电力企业的运营, 在经济上、效益上均造成影响[2]。单项接地故障后, 引起的停电问题, 需要耗费大量的时间、物资, 投入人力去解决, 制约了电力企业的发展, 增加了10k V配电网的运行负担, 更是为社会用电及生活用电造成不便, 所以电力企业应该提高对单项接地故障的重视度, 维护10k V配电网的安全运行。
3 10k V配电网单项接地故障处理措施
根据10k V配电网单项接地故障的分析及影响, 提出故障处理的方法, 用于控制10k V配电网的运行, 排除单项接地故障的干扰, 维护10k V配电网的根本性。
3.1 故障预防
10k V配电线路的故障预防措施, 是降低单项接地故障的前提, 电力企业深入研究预防措施, 应用到接地故障中。结合电力企业在10k V配电网中落实的措施, 例举比较常见的预防措施: (1) 制定配电网的检修计划, 针对容易引起单项接地故障的元件, 如绝缘子、熔断器等, 实行绝缘测试, 发现有问题的元件, 立即提出有效的检修措施, 维护配电网的整体安全; (2) 检查10k V配电网的线路是否出现牵拉、低垂的情况, 确保线路与周围树木、建筑物的安全距离, 同时检查固定线路的螺栓、连接导线, 防止出现不良的情况; (3) 更换绝缘子, 选择绝缘性能比较强的高等级绝缘子, 用于维护10k V配网线路的绝缘特性。
3.2 线路巡视
线路巡视是常用的故障处理方法, 其在10k V配电网中, 既可以起到预防的作用, 又可以及时排除单项接地故障。以某变电站为例, 分析线路巡视在故障处理中的应用。该变电站在2013 年1 月23 日21 时34 分时, 由集控站传回信息, 10k V配电网II段发生单项接地故障, 电压A相为2.2k V, 该变电站迅速安排人员抢修, 于22 时54分检修完毕, 恢复正常供电, 该变电站并没有立即撤回检修人员, 而是重新安排了线路巡视工作, 因为此次故障是由大风引起的, 可能潜在线路拉扯的情况, 所以需要安排线路巡视, 提前清除异常, 经过线路巡视后, 检修人员发现两处电杆松动、一处漏电, 清除故障后, 即可排除单项接地故障。
3.3 运行维护
运行维护在10k V配电网的单项接地故障处理中发挥重要的作用, 其可在发生单项接地故障的同时, 启动应急预案, 以免引发更大的故障问题[3]。当10k V配电网发生单项接地故障时, 电力企业可以采取红外测温、局放试验等方式, 掌握配电网线路的运行状态, 合理的安排故障检修工作。例如:某电力企业中的10k V配电网发生单项接地故障后, 检修人员选择状态检修的方式, 找准发生故障问题的线路后, 实行局部抢修, 既不影响周围的线路运行, 也能在最短的时间内恢复供电。除此以外, 运行维护中的应急预案, 也是常用的故障处理措施, 由于单项接地故障具有突发性、牵连性的特征, 而应急预案可以动态的提供管理方式, 避免加重故障的程度, 电力企业将每次单项接地的故障处理方式存档, 为下次应急预案的使用提供依据。
3.4 新技术应用
新技术的应用, 促进了10k V配电网的发展, 更是为单项接地故障的处理提供了技术性的依据[4]。我国电力企业改革的过程中, 非常重视新技术的引进和应用, 保障10k V配电网的可靠性。针对新技术在单项接地故障处理措施中的应用, 提出几点要求: (1) 注重新技术与新装置的配套性, 我国部分市区城网改造时, 按照10k V配电网的实际情况, 引进了大负荷线路专用的绝缘线路, 同时配备了耐张线夹, 用于强调线路与原件的匹配度, 提高故障预防的能力; (2) 优先选择高效率的运行装置, 如自动选线装置, 其在10k V配电网中, 能够主动的确定发生单项接地故障的线路, 减少了故障选线的时间, 为单项接地故障的抢修, 提供了足够的时间, 最主要的是避免发生选线错误; (3) 新技术的协同性要求, 10k V配电网在引进新技术的时候, 还要注重协同性, 禁止新技术在配电网中出现矛盾或偏差, 以免扩大单项接地的事故范围。由此可见:10k V配电网单项接地故障处理中的新技术, 在电网运行中起到重要的作用, 不仅提高了线路的可靠性, 更是优化了10k V配电环境, 消除潜在的故障隐患。
4 结束语
10kV配电网是电网系统的重要组成部分, 承担着多项供电任务, 为了提高10k V配电网的运行效率, 需要重点研究单项接地, 明确单项接地故障的基本影响后, 制定故障处理计划, 积极控制单项接地故障, 防止其对配电网造成破坏, 进而提高电网系统的效益和效率, 保障电网供电的稳定性, 体现故障处理的优势。
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单相配电 篇7
环境污染的日益加重、传统化石燃料的枯竭,以及用户对供电可靠性要求的不断提高,驱使能够实现间歇式可再生能源并网运行控制的主动配电网(active distribution network,ADN)迅速发展[1,2,3]。ADN中包含大量可控资源,用来提高能源利用率、降低网络损耗、实现节能减排,这使得配电网各设备之间的协调优化控制成为一个新的挑战。然而配电网中多含有单相/两相和三相不对称负荷,并且三相线路参数不对称现象普遍存在。随着大量单相光伏接入,配电网的三相不平衡特征日益突出[4,5,6],同时系统三相不平衡运行时,电压中存在大量负序分量,进而使设备的损耗增大并使设备运行于非正常状态[7]。因此,当大量单相光伏接入时,考虑电压不平衡度[8]的三相不平衡配电网无功优化问题非常值得研究。
目前国内外学者已经开展了三相不平衡配电网无功优化相关领域的研究[9,10,11]。文献[9]提出了一种直角坐标系下基于电流注入法的三相不平衡优化模型,以分布式电源(DG)无功出力及连续可调的无功补偿设备为控制变量,来减小系统负序电压。但其仅考虑了减小三相电压不平衡问题,没有对网络损耗进行优化。文献[10]提出了包含离散无功补偿装置约束和连续无功补偿装置约束、逆变器并网的DG无功运行约束等的配电网三相无功优化模型。但其构造的模型中仅考虑网络损耗最小,未考虑三相电压不平衡的减小问题。文献[11]建立了以减小网络损耗和三相电流不平衡为目标的配电网三相不平衡无功优化模型。但仅考虑了并联电容器接入与否(取0或1)、变压器分接头位置及网络重构开关等离散控制变量,未考虑多种无功补偿装置与DG之间的协调优化。此外,文中采用的遗传算法存在随机性和低效性等问题。
本文提出一种三相不平衡配电网无功优化模型,考虑多种无功补偿装置与DG之间的协调优化来降低网络损耗和减小系统电压负序分量。在直角坐标系下,这是一个典型的带有二次约束的混合整数二次规划问题,本文利用分支定界法处理该混合整数规划问题,通过分支定界技术将含离散变量原问题转化为多个连续松弛子问题,并求得各子问题中设备的控制量,进而求得原问题的最优解。通过对扩展三相不平衡IEEE 33节点算例的仿真分析,验证了本文所述模型和算法的有效性。
1 三相不平衡配电网无功优化模型
本文在直角坐标系下建立以网络损耗最小和系统负序电压最小为目标函数的三相不平衡配电网无功优化模型,控制变量为有载调压变压器(ULTC)变比、分组投切电容器(CB)、连续调节的静止无功补偿装置、逆变器并网DG的无功出力。
1.1 目标函数
系统负序电压的大小由系统中所有节点负序电压幅值的平方和[9]表示:
式中:Uneg为系统负序电压;NB为系统中所有节点的集合;ei,-和fi,-分别为节点i负序电压的实部和虚部。其中表示为:
式中:分别为节点i的a,b,c相电压。
计及相间互阻抗的精确网络损耗Ploss为(推导见附录A):
式中:eiγ和fiγ分别为节点i的γ相电压的实部和虚部;Gijγβ和Bijγβ分别为节点导纳矩阵中节点i的γ相与节点j的β相对应元素的实部和虚部;Nl为所有支路的集合。
本文通过线性加权和法[12]将其转化为单目标函数:
式中:ω1和ω2分别为系统负序电压和网络损耗的权重,ω1+ω2=1;U*neg和P*loss分别为仅考虑系统负序电压、网络损耗单一目标函数时取得的目标函数值。
1.2 约束
1)功率平衡约束
2)状态变量约束
根节点s的三相电压相间角度相差120°:
3)控制变量约束
式中:γ=a,b,c;n为节点数;分别为节点i的γ相有功和无功负荷;分别为节点i的γ相接入的所有DG有功和无功出力之和;分别为节点i的γ相接入的CB和连续调节无功补偿设备的无功补偿量;Vmax和Vmin分别为节点电压幅值的上下限;Qγg,DG,max和Qγg,DG,min分别为经逆变器并网DG各相的无功出力上下限;Qγq,com,max和Qγq,com,min分别为连续调节无功补偿装置各相的无功补偿量上下限;分别为CB投切的组数及其上下限;Tγ,Tγmax,Tγmin分别为根节点ULTC的变比及其上下限[13];ND,NQ,NC分别为经逆变器并网DG、连续调节的无功补偿装置、CB的节点集合。本文假定无功补偿设备、三相变压器变比可以三相独立调节[10]。
1.3 逆变器并网DG的无功容量限制分析
逆变器并网DG向电网提供有功功率的同时也可以发出或吸收无功。为使该类型DG在其无功容量限制范围内调度,需要对其无功出力的极限值进行分析,本文根据逆变器并网形式将其分为两类。
1)直接逆变器并网
燃料电池、储能装置等多通过电力电子逆变器直接并网,该类型DG无功出力的上下限主要受逆变器容量限制[14],分别为:
式中:QDG,max和QDG,min分别为逆变器并网DG无功出力的上下限;Smax为并网逆变器所能提供的最大视在功率;PDG为并网后DG的有功出力。
2)交—直—交变流器并网
双馈风机是一种典型的交—直—交变流器并网DG。其转子需要经过背靠背连接的电压型脉宽调制变换器进行交—直—交并网,而定子直接与电网相连。该类型DG向系统发出和吸收无功的能力不但受逆变器容量影响,同时也受其本身定子侧无功出力限制[15]。当定子侧发出的有功功率Ps已知时,其定子侧无功上下限Qs,max和Qs,min分别为:
式中:Irmax为转子侧变流器电流最大值;Us为定子电压峰值;Xm和Xs分别为双馈风机的等值电抗和定子电抗。
转子侧逆变器容量限制其无功出力上下限Qc,max和Qc,min分别为:
式中:s为转差率;Sc为网侧变流器能提供的最大视在功率;Pmec为风机输入的机械功率。
则双馈风机的无功出力上下限QDG,max和QDG,min分别为:
上述模型中含有并联电容器组补偿容量、ULTC变比等离散调节变量,且目标函数为二次的,等式约束和不等式约束为二次或线性的,则此优化问题为一个典型带有二次约束的混合整数二次规划问题。如果忽略其整数约束,则该问题可以视为一个非凸二次约束二次规划问题[16],此类非线性规划问题可以采用IPOPT[17]有效求解。因此本文采用分支定界法处理上述混合整数规划问题,通过分支定界法的松弛过程,将带有二次约束的混合整数二次规划问题转化为多个连续变量子问题,并采用IPOPT求出仅含连续变量子问题的最优解。
2 基于分支定界法求解混合整数规划问题
分支定界法将离散变量问题松弛为多个连续变量子问题,然后经过分支、定界和剪枝处理来简化求解过程[18]。
2.1 松弛原问题
将模型带有二次约束的混合整数二次规划问题(P0)忽略整数约束后,得到其松弛问题,则为一个非凸二次约束二次规划问题,该问题可以采用IPOPT进行求解。原问题(P0)与其松弛问题的解存在如下关系:(1)若无解,则(P0)也无解;(2)若有最优解,则求得的目标函数最优值一定不大于(P0)的目标函数最优值。当且仅当解中所有离散变量均取整数时,该解才为原问题(P0)的最优解,否则求得的目标函数值作为(P0)目标函数的下界F,并进行分支、定界和剪枝处理[18]。
2.2 分支
采用IPOPT对求解后,得到含离散变量未取得离散值的解,对其进行分支处理。中含有多个离散值,需要对待分支的离散变量进行排序,本文根据离散变量的可取整数范围大小排序,对整数取值较多的离散变量优先进行分支。采用变元二分法[18]进行分支,如图1所示,对解中未取得离散值的离散变量进行分支,将其分为两个互斥约束:,从而形成两个松弛子问题。
2.3 定界与剪枝
通过IPOPT对松弛子问题进行求解,并对其进行定界和剪枝处理。其中,定界过程是不断缩小目标函数的取值范围,作为剪枝的条件;而剪枝的目的是剔除不满足定界区间的分支,减少此分支及该分支以下分支的计算。本文无功优化问题有以下3个定界、剪枝过程。
1)松弛子问题没有可行解,则进行剪枝处理。
2)松弛子问题中所有离散变量已取得整数解,进行剪枝处理,若其目标函数值小于目标函数的上界F—,则记录该解,并将该目标函数值作为目标函数的上界F—。
3)松弛子问题得到的解中离散变量含非整数解时,若子问题目标函数值大于上界值,则进行剪枝处理。反之,若子问题目标函数值不大于上界值,则记录该松弛子问题的目标函数值。处理所有子问题后,取记录中所有目标函数的最小值作为目标函数的下界F—。
这样处理可以删除一些目标函数值较大的子问题,同时使目标函数的上界不断逼近其下界,减少不必要的计算,保证算法具有较好的整体优化效果。
2.4 基于分支定界法求解混合整数规划问题步骤
本文提出的基于分支定界法求解混合整数规划问题计算步骤如下[19]。
步骤1:将带有二次约束的混合整数二次规划原问题(P0)松弛为不含整数变量的松弛问题,应用IPOPT对进行计算。若无解,则(P0)也无解,转至步骤7;若的离散变量解均取得整数解,则该解为(P0)的最优解,转至步骤7;否则,该目标函数值作为目标函数的下界F,并将加入待分支队列(记为NF)。
步骤2:任取一组离散变量的离散值固定为初值,采用IPOPT计算,得到的目标函数值作为目标函数的上界。
步骤3:对NF中所有问题进行分支处理,分支后的所有松弛子问题采用IPOPT求解。
步骤4:根据2.3节过程1)至3)进行定界与剪枝操作。
步骤5:对处理后的松弛子问题从NF中删除,并将未被剪枝且离散变量解含非整数解的松弛子问题作为待分支队列加入NF中。
步骤6:判断NF是否为空,若为空则取目标函数的上界对应的解作为原问题最优解;否则转至步骤3。
步骤7:输出结果,结束。
3 算例分析
为验证本文模型与方法的有效性,以IEEE 33节点三相配电网[20]为例进行测试。如图2所示,对其进行扩展加入根节点ULTC、无功可调的逆变器并网的DG,以及CB和连续调节的静止无功补偿装置SVC。
扩展的三相不平衡配电网系统电压等级为12.66kV,负荷总有功和无功之和分别为3 635kW和2 265kvar,该系统负荷和线路参数不对称现象普遍存在。节点15和30连接两个三相无功可独立调节的逆变器并网DG(DG15和DG30),每相有功出力为300kW,无功出力在其无功容量限制范围内进行调节。节点9和26接入两个分组投切电容器组(CB9和CB26),每个电容器组各相有6个挡位,每相每一挡位补偿功率为50kvar,即每个电容器组每相最大补偿功率为300kvar,三相独立调节。节点22接入无功可连续调节的静止无功补偿装置(SVC22),无功补偿范围为-300~300kvar。根节点ULTC每相变比调节范围为0.90~1.10,分接头分10挡进行调节。本文程序采用MATLAB R2014a编写,并利用IPOPT优化算法包(与MATLAB接口由OPTI Toolbox[21]提供)进行求解,在Pentium R G3220 3.0GHz的CPU,4GB内存的计算机上运行。
本文采用国标定义的节点电压不平衡度(unbalance index,UI)[8]来描述每个节点的三相电压不平衡程度:
式中:ei,+和fi,+分别为节点i正序电压的实部和虚部。其中,表示为:
并采用系统电压的不平衡度指标[9]来衡量系统三相电压不平衡程度:
场景1:无大量单相光伏接入时,系统的三相不平衡主要与系统线路参数和负荷的不对称有关。设置两种情形,其优化结果如表1所示。其中:情形1和情形2分别为系统优化前(ULTC,SVC,CB不参与调度,无功出力为0)和采用本文模型和算法优化后的结果。
分析表1中的结果:对比情形1和情形2,当不考虑大量单相光伏接入时,采用本文模型和算法优化后,λUI,sys下降71.77%,并且网损下降40.02%,优化效果明显。
图3所示为情形2采用本文方法优化后各设备的无功补偿量。
场景2:模拟大量单相光伏接入极端场景,本文采用10个100kW单相且无功出力为0的光伏接入系统,接入点和接入相随机选择,如表2所示。
表3列出了4组情形下得到的优化结果。其中:情形3为系统优化前;情形4仅优化负序电压单一目标函数[9];情形5仅优化网损单一目标函数;情形6采用本文方法优化。
分析表3中的结果:(1)情形3和情形1比较,λUI,sys显著增大,说明单相光伏的大量接入明显增大了系统负序电压;(2)对比情形3,4,6,可以看出采用文献[9]中仅系统负序电压单一目标函数时,λUI,sys大幅降低且能够间接降低网损,但网损仅降低了8.24%。采用本文模型优化后,λUI,sys降低69.94%,且网损降低了30.60%,优化效果明显;(3)对比情形3,5,6,当仅优化网损时,虽然网损优化幅度较大,但λUI,sys反而增大480.72%。由此可以看出,当单相光伏大量接入配电网时,仅优化网络损耗虽能有效减少配电网的网损,但会间接导致λUI,sys增加,而本文模型能在减小配电网有功损耗的同时,明显减小系统负序电压,实现了改善三相电压不平衡问题的目的。
情形6中各设备的无功补偿量如图4所示。采用本文方法优化前后,各节点的UI优化情况如图5所示。
综合场景1和场景2各情形的优化结果可以看出,本文所述考虑系统负序电压的多目标优化方法,可以在降低网络损耗的同时减小系统负序电压,验证了本文模型和方法的有效性。
4 结语
本文提出了一个以系统负序电压最小和网络损耗最小为目标函数的三相不平衡主动配电网无功优化模型。该模型考虑了UTLC,CB,SVC等离散和连续变量的分相调节。采用分支定界法较好地处理了带有二次约束的二次规划中的混合整数问题。通过扩展的IEEE 33节点三相配电网算例验证了所述模型和算法的有效性。