💥1 概述
参考论文：
随着科技与经济的快速发展,对能源的需求越来越多。当前能源比重较高的石油、煤炭等都属于不可再生能源,因此全世界都在大力寻找新兴能源。分布式电源作为新一代电源类型,其清洁、无污染与可再生的优点受到人们的重视,但分布式电源存在诸多问题,并入电网系统后对系统的运行方式、节点电压分布与潮流计算等将产生不可忽视的影响,本文将针对分布式电源的特点进行研究,主要研究内容包含以下几个方面:首先阐述分布式电源的基本概念,详细的对当前流行的分布式电源类型进行介绍,包含基本特性与发展现状等。在理论上对分布式电源接入对当前电网的影响进行分析,研究其并入位置、容量与储能电源相配合对电网可靠性的影响,得出并入位置越靠近线路下游、并入容量越高,系统的可靠性与安全性越高。然后使用基于配电系统的序贯蒙特卡洛可靠性评估方式,对不同分布式电源并入电网系统的容量、位置与储能配合方式三个方面对可靠性进行评估。通过分析可以得出,分布式电源并入电网的位置越靠近下游且容量越大,系统整体可靠性提升越大,并且在于储能设备的配合之下,可靠性能够得到更大的提升。而后对配电保护的基本原理与方案进行介绍,理论分析分布式电源并入系统对继电保护方案产生的影响,重点对电网的电流保护进行分析,以此为基础构数学模型,使用具体算例对故障发生在分布式电源上、下游或者临侧时,随着并入位置与容量的变化,对电流保护产生的具体影响,以此为基础建立多分布式电源并网模式,并对并入分布式电源对系统内馈线自动保护的影响,最终将短路电流作为系统约束条件构建分布式电源并入容量模型。最后对光伏发电系统并入电网时对系统电压、网损与保护设备造成的影响进行分析,并建立模型进行数值分析。相同容量的光伏发电系统接入不同的网络节点对系统的节点电压与潮流分布造成不同的影响,同样不同容量的光伏发电系统在相同网络节点并入时,也将对系统的节点电压与潮流分布造成不同的影响,这两种方式也会对系统保护设备的正常运行产生影响。
传统电网结构中，电网的拓扑结构往往呈现辐射状，正常工作状态下，电压会伴随着馈线潮流方向而不断降低。当分布式电源并入系统以后，馈线输出功率将会降低。由于分布式电源所输出的无功功率对后级电网系统无功功率的支持，使得后级各个节点电压升高。为了能够更好的分析分布式电源并入电网对系统节点造成的影响，建立模型如图所示。
为了便于对模型进行分析，对系统的电压损耗仅考虑纵向分量分析;
1.1 并入容量
为了方便对分布式电源并入电网对系统造成影响进行观察与分析,将分布式电源的装机容量范围设置到单回线总负载最大值的[0,1]倍，并选取典型数值如0.1倍、0.2倍直到1倍，同理可靠性计算结果取值范围为单回线总负载最大值的[0，0.47]倍。
1.2并入位置
因为分布式电源接入到馈线内所构成的微网可靠性和电网线路结构存在较大的关系，因此需要将电网模型与架空网络模型内的馈线部分进行合理的分段，如图3-2与图3-3所示。
根据电网系统主干、分支以及线路首端与末端的诸多性能，并且根据图3-2所示的电缆网供电模型，选取末端BUS4与 BUS6作为分布式电源的并网位置;根据图3-3架空网供电模式，选取末端BUS2、BUS6与 BUS9作为分布式电源的并网并入位置。
📚2 运行结果
请输入分布式电源的节点位置，有功与无功大小 bus PG QG
DGs2 =
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
请输入DG节点位置的值：3
请输入DG有功大小的值：60
请输入DG无功大小的值：50
DGs1 =
3 60 50
DGs =
1 至 20 列
3 60 50 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
21 列
0
mpc =
包含以下字段的 struct:
version: '2'
baseMVA: 100
bus: [9×13 double]
gen: [3×21 double]
branch: [9×17 double]
et: 0.0400
success: 1
Newton's method power flow converged in 4 iterations.
Converged in 19.01 seconds
================================================================================
| System Summary |
================================================================================
How many? How much? P (MW) Q (MVAr)
--------------------- ------------------- ------------- -----------------
Buses 9 Total Gen Capacity 0.0 0.0 to 0.0
Generators 3 On-line Capacity 0.0 0.0 to 0.0
Committed Gens 3 Generation (actual) 319.2 31.9
Loads 3 Load 315.0 115.0
Fixed 3 Fixed 315.0 115.0
Dispatchable 0 Dispatchable -0.0 of -0.0 -0.0
Shunts 0 Shunt (inj) -0.0 0.0
Branches 9 Losses (I^2 * Z) 4.17 48.62
Transformers 0 Branch Charging (inj) - 131.7
Inter-ties 0 Total Inter-tie Flow 0.0 0.0
Areas 1
Minimum Maximum
------------------------- --------------------------------
Voltage Magnitude 0.960 p.u. @ bus 9 1.003 p.u. @ bus 6
Voltage Angle -5.66 deg @ bus 5 7.43 deg @ bus 2
P Losses (I^2*R) - 1.95 MW @ line 8-9
Q Losses (I^2*X) - 16.73 MVAr @ line 8-2
================================================================================
| Bus Data |
================================================================================
Bus Voltage Generation Load
# Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)
----- ------- -------- -------- -------- -------- --------
1 1.000 0.000 96.17 22.30 - -
2 1.000 7.432 163.00 13.87 - -
3 1.000 0.728 60.00 -4.24 - -
4 0.989 -3.212 - - - -
5 0.978 -5.659 - - 90.00 30.00
6 1.003 -1.281 - - - -
7 0.986 -2.020 - - 100.00 35.00
8 0.997 1.564 - - - -
9 0.960 -5.631 - - 125.00 50.00
-------- -------- -------- --------
Total: 319.17 31.92 315.00 115.00
================================================================================
| Branch Data |
================================================================================
Brnch From To From Bus Injection To Bus Injection Loss (I^2 * Z)
# Bus Bus P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)
----- ----- ----- -------- -------- -------- -------- -------- --------
1 1 4 96.17 22.30 -96.17 -16.69 0.00000 5.61384
2 4 5 45.70 -3.18 -45.33 -10.11 0.36674 1.98470
3 5 6 -44.67 -19.89 45.49 -11.66 0.81761 3.56393
4 3 6 60.00 -4.24 -60.00 6.36 0.00000 2.12016
5 6 7 14.51 5.30 -14.46 -25.50 0.05448 0.46145
6 7 8 -85.54 -9.50 86.18 0.29 0.64078 5.42775
7 8 2 -163.00 2.86 163.00 13.87 0.00000 16.72582
8 8 9 76.82 -3.15 -74.87 -16.34 1.94810 9.80138
9 9 4 -50.13 -33.66 50.47 19.86 0.34351 2.91987
-------- --------
Total: 4.17121 48.61890
>>
🌈3 Matlab代码实现
部分代码：
%% 节点类型
function [ref, pv, pq] = bustypes(bus, gen)
%创建参考节点，pq节点和pv节点
[PQ, PV, REF, NONE, BUS_I, BUS_TYPE, PD, QD, GS, BS, BUS_AREA, VM, ...
VA, BASE_KV, ZONE, VMAX, VMIN, LAM_P, LAM_Q, MU_VMAX, MU_VMIN] = idx_bus;
[GEN_BUS, PG, QG, QMAX, QMIN, VG, MBASE, GEN_STATUS, PMAX, PMIN, ...
MU_PMAX, MU_PMIN, MU_QMAX, MU_QMIN, PC1, PC2, QC1MIN, QC1MAX, ...
QC2MIN, QC2MAX, RAMP_AGC, RAMP_10, RAMP_30, RAMP_Q, APF] = idx_gen;
nb = size(bus, 1);
ng = size(gen, 1);
Cg = sparse(gen(:, GEN_BUS), (1:ng)', gen(:, GEN_STATUS) > 0, nb, ng);
bus_gen_status = Cg * ones(ng, 1);
ref = find(bus(:, BUS_TYPE) == REF & bus_gen_status); %% 参考节点索引
pv = find(bus(:, BUS_TYPE) == PV & bus_gen_status); %% PV 节点索引
pq = find(bus(:, BUS_TYPE) == PQ | ~bus_gen_status); %% PQ 节点索引
%% 节点类型
function [ref, pv, pq] = bustypes(bus, gen)
%创建参考节点，pq节点和pv节点
[PQ, PV, REF, NONE, BUS_I, BUS_TYPE, PD, QD, GS, BS, BUS_AREA, VM, ...
VA, BASE_KV, ZONE, VMAX, VMIN, LAM_P, LAM_Q, MU_VMAX, MU_VMIN] = idx_bus;
[GEN_BUS, PG, QG, QMAX, QMIN, VG, MBASE, GEN_STATUS, PMAX, PMIN, ...
MU_PMAX, MU_PMIN, MU_QMAX, MU_QMIN, PC1, PC2, QC1MIN, QC1MAX, ...
QC2MIN, QC2MAX, RAMP_AGC, RAMP_10, RAMP_30, RAMP_Q, APF] = idx_gen;
nb = size(bus, 1);
ng = size(gen, 1);
Cg = sparse(gen(:, GEN_BUS), (1:ng)', gen(:, GEN_STATUS) > 0, nb, ng);
bus_gen_status = Cg * ones(ng, 1);
ref = find(bus(:, BUS_TYPE) == REF & bus_gen_status); %% 参考节点索引
pv = find(bus(:, BUS_TYPE) == PV & bus_gen_status); %% PV 节点索引
pq = find(bus(:, BUS_TYPE) == PQ | ~bus_gen_status); %% PQ 节点索引
🎉4 参考文献
[1]毕格琳. 分布式电源接入对配电网影响的研究[D].山东大学,2019.DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2019.000571.