馬勇

[摘要]盡量減少配電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓的誤差，屬于配電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本內(nèi)容。為嚴(yán)格管理節(jié)點(diǎn)電壓，有助于電力電子變壓器（簡稱PET）經(jīng)過對其一次側(cè)與二次側(cè)PET的PWM，優(yōu)化器一次側(cè)與二次側(cè)潮流的方式并進(jìn)行處理。由此，建立了含分布式電力、儲能部件與電力電子裝置在內(nèi)的有源供電網(wǎng)無功完善模型，并利用粒子群完善算法加以計(jì)算。

[關(guān)鍵詞]電力電子變壓器；配電網(wǎng)；PWM；無功優(yōu)化

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0115 - 02

1 PET中有源供電系統(tǒng)無功優(yōu)化模型

1.1

PET的基本原理及結(jié)構(gòu)

PET是一種帶有電力電子裝置且經(jīng)過高頻變壓器完成磁耦合的變電裝置，使用電力電子轉(zhuǎn)變技術(shù)與高頻變壓器完成電網(wǎng)內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換與能量傳輸。其基本原理見圖1。

1.2 目標(biāo)函數(shù)

針對配電系統(tǒng)的無功優(yōu)化情況，其目標(biāo)是盡量降低網(wǎng)損，而且促使全部節(jié)點(diǎn)電壓存在的誤差在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，因此目標(biāo)函數(shù)是：其中，PL_oss為配電系統(tǒng)的損耗；A是懲罰因子，用作管理節(jié)點(diǎn)電壓在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。如果節(jié)點(diǎn)電壓大于其上限或是小于下限值時(shí)，懲罰相就會(huì)變得很大。

AV_im=V_imax - V_imin

（3）

因此，節(jié)點(diǎn)電壓降會(huì)被限定于式（4）表示的范圍中，進(jìn)而能確保節(jié)點(diǎn)電壓性能符合規(guī)范的要求。

V_imin≤V_i≤V_imax。

（4）式（1）內(nèi)的PL_oss用式（5）進(jìn)行求解：式（2） -式（5）內(nèi)：n是節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；V_i，V_imax與V_imin分別是節(jié)點(diǎn)i的電壓、電壓最高值與電壓最低值；G，B_ij與δ_ij分別是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j中的電導(dǎo)、電納和相位角。

1. 3 約束條件

無功優(yōu)化現(xiàn)象，要求符合如下約束條件。

①部節(jié)點(diǎn)的有功功率與無功功率均衡約束，以公式表示是：其中，V_i與V_j是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的電壓；P_i與Q_i是注入節(jié)點(diǎn)i上有功功率與無功功率。

②針對不含PET的有源配電系統(tǒng)，一般使用開斷電容組與調(diào)試有載調(diào)壓裝置分接頭來嚴(yán)格管理電壓，其管理變量要符合：

其中，C_k為k個(gè)電容器組中電容大??；T_i是第i個(gè)變壓器分接頭部位。

2 粒子群優(yōu)化的流程

粒子群優(yōu)化求解的步驟見下述所示。①初始化：提供粒子群算法的初始數(shù)據(jù)，包含給出D維內(nèi)m個(gè)粒子的隨機(jī)早期速度與位置。②評估粒子：求解m個(gè)粒子的適應(yīng)度值。③創(chuàng)新最后：對各個(gè)粒子，將之目前適應(yīng)度值和歷史最優(yōu)位置相應(yīng)的適應(yīng)度值對比，若目前的適應(yīng)度值更大，那么把目前位置創(chuàng)新歷史最優(yōu)位置[2]。對各個(gè)粒子，將之目前適應(yīng)度值和全局最優(yōu)位置相應(yīng)的目標(biāo)值對比，若目前的適應(yīng)度值更高，那么把目前位置創(chuàng)新歷史最優(yōu)位置。

3 虛擬計(jì)算

3.1 沒有無功優(yōu)化時(shí)

根據(jù)上述講解的變壓器變化與內(nèi)部電損的假設(shè)，在穩(wěn)定負(fù)荷條件下，帶有載調(diào)壓裝置配電系統(tǒng)的潮流運(yùn)算結(jié)果與PET是一樣的。全部的節(jié)點(diǎn)電壓均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可是每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的改變情況各部相同，節(jié)點(diǎn)30與節(jié)點(diǎn)31的電壓誤差要超過其他節(jié)點(diǎn)。另外，由潮流計(jì)算結(jié)果獲得優(yōu)化之處的全網(wǎng)網(wǎng)損值是41. 1325kW。

3.2 帶有載變壓器的供電系統(tǒng)無功優(yōu)化虛擬結(jié)果

優(yōu)化后全部節(jié)點(diǎn)的電壓誤差要低于優(yōu)化前，二者之間的最高誤差降低高達(dá)24%。這時(shí)，系統(tǒng)引進(jìn)無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘渴?20kvar。通過潮流計(jì)算結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)損降低到30.4395kW，無功功率降低了26%。

4 結(jié)語

通過上述研究，獲得以下幾點(diǎn)結(jié)論：①創(chuàng)建了包含風(fēng)電、儲能設(shè)備、電力電子裝置的有源供電網(wǎng)的無功優(yōu)化系統(tǒng)，將網(wǎng)損最低視為無功優(yōu)化的根本函數(shù)，并兼顧了各項(xiàng)運(yùn)作玉樹，利用粒子群算法展開計(jì)算。②在穩(wěn)定負(fù)荷條件下，分別對于電力電子變壓器與有載調(diào)壓裝置兩種現(xiàn)象進(jìn)行虛擬。虛擬結(jié)果顯示，在穩(wěn)定負(fù)載條件下，含電力電子裝置的有源供電網(wǎng)的網(wǎng)損會(huì)小于帶有載調(diào)壓裝置的有源供電網(wǎng)，且全部節(jié)點(diǎn)電壓誤差會(huì)小于后者。所以，電力電子裝置具備橫好的電壓管理性能。③因?yàn)殡娏﹄娮友b置可以產(chǎn)生與吸取無功功率，因此，在有源供電網(wǎng)內(nèi)不用安裝無功補(bǔ)償用電容器組，同時(shí)，通過管理PWM的調(diào)節(jié)參數(shù)來管理無功公路，該種管理方式更加靈活且便捷。

參考文獻(xiàn)：

[1]周廷冬，徐永海，呂曉慧，基于MMC的配電網(wǎng)電力電子變壓器接地設(shè)計(jì)及故障特性分析[ J/OL].電網(wǎng)技術(shù)，2017，（07）：1-9，11 -2.

[2]張祥龍，周暉，肖智宏，等，電力電子變壓器在有源配電網(wǎng)無功優(yōu)化中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（ 04）：80 - 85.