考慮配網電壓支撐整體最優的SVG配置方法

內蒙古電力（集團）有限責任公司巴彥淖爾供電分公司 姚志東 劉易 國網浙江臺州市黃巖區供電公司 董繼

1 引言

SVG配置的現有研究聚焦于減少網損、降低投資費用等。李國成等[1]研究以線損和投資費用最小為目標的最優配置問題，無功設備的最優配置點由靈敏度分析得到。胡曉陽等[2]引入無功補償分布因子，以確定無功設備的候選位置和容量。上述方法并未分析SVG 對配網電壓的整體提升效果。于曉軍等[3]將最優配置與可靠性評估結合，得出無功補償裝置的最優配置方式。余健明等[4]從最大節約網損的角度出發，結合配電網絡自身的特點確定無功裝置補償點的位置。這些方法主要從降低費用角度考慮整個配電網無功裝置的配置?，F本文提出一種SVG接入后對配電網電壓整體提升效果最優的配置點確定方法。

2 SVG接入對配電網電壓的影響

SVG接入的配網示意圖如圖1所示。

圖1 SVG接入的配電網示意圖

設饋線上共N個用戶，第n個用戶視在功率為Sn=Pn+jQn；線路始端為節點0，與配電網變電站二次側相連接；線路上第n戶所在位置電壓為Un；第n-1 個用戶和第n個用戶之間線路阻抗為Rn+jXn；SVG注入線路的無功功率為Qsvg。

2.1 SVG未接入配網時

假設配電網均為輻射型饋線，忽略饋線中的功率損耗，且定義線路中有功功率和無功功率向負載方向流動為正方向，反之為負方向。

SVG 接入前，第m與m-1 個用戶之間壓降為式（1）：

用戶消耗的有功功率Pn和無功功率Qn均大于0，故ΔUm>0，Um

式（2）中：U0為線路初始端電壓。

2.2 SVG接入配網后

2.2.1 用戶位于SVG配置點上游

SVG接入后，用戶位于SVG配置點之前或與其同配置點時（即0

圖2 用戶位于SVG配置點上游

用戶位于SVG 配置點前節點的電壓計算如式（3）：

由上級電網故障等原因產生電壓暫降時，線路各節點電壓均會下降，此時SVG向電網注入無功功率以支撐電壓，此時Qsvg>0，反之Qsvg<0。此時相鄰節點的電壓差為式（4）：

2.2.2 用戶位于SVG配置點下游

當用戶位于SVG 配置點之后時，即g

圖3 用戶位于SVG配置點下游

用戶位于SVG 配置點后節點的電壓計算如式（5）：

此時相鄰節點的電壓差為式（6）：

3 考慮電壓支撐的SVG最優配置點

3.1 SVG最優配置指數

SVG配置點前后的節點電壓如圖4所示。

圖4 SVG配置點前后的節點電壓

本文以最小化電壓暫降對線路各節點電壓的影響作為目標。在最優配置點處電壓水平將被抬升到暫降前水平。根據潮流分布，最優點之后各節點電壓也將提升至暫降前水平。設圖4所示g點為SVG最優配置點，則g點及其后各節點電壓均應補償至暫降前水平。設暫降幅值為ΔU，暫降后且未治理時的電壓幅值為U′m，則有式（7）：

式（7）中：Um,B在數值上與Um相同，U′m在計算方式上與Um相同。整理可得式（8）：

式(8)中各變量均為有名值。將式(8)左側定義為最優配置指數OAI，即得式（9）：

最優配置指數OAI的大小決定式(8)右側g的取值，也就決定了SVG的接入位置。

3.2 配置效果的判定

本文采用歐氏距離判定SVG接入不同節點后對電網電壓的整體支撐效果，計算方法如式（10）：

式（10）中：Ui和U′i分別為暫降前后各節點電壓幅值。

4 算例分析

4.1 算例簡介

參考圖1，在Simulink 中搭建仿真模型。算例參數為饋線含18 個節點，各節點所接負荷參考IEEE33 算例的主饋線各節點的負荷參數。仿真時，SVG遍歷接入不同節點。SVG可發出或吸收的最大無功功率為3.0MVar。

4.2 電壓支撐效果分析

為驗證本文所述SVG最優配置點確定方法，設定3 個不同的算例進行比較。各算例下的暫降幅值與線路阻抗如表1所示。

表1 各算例下的暫降幅值與線路阻抗

SVG依次遍歷接入線路中各節點，仿真得到不同節點接入SVG后各節點與暫降前各節點電壓之間的歐氏距離對比。不同算例的節點電壓歐氏距離對比如圖5所示。

圖5 不同算例的節點電壓歐氏距離對比

在不同算例中，均存在一節點接入SVG后使得對線路電壓整體補償效果最好。由圖5（a）中可知，算例一中在節點8 接入SVG 時，各節點電壓與暫降前電壓的“距離最短”，即補償效果最好。對比圖5（b）、5（a）可知，暫降幅值減小，在節點6接入時首先達到補償前水平，相對算例一的節點8，最優點向線路首端偏移；對比圖5（c）、5（a）可知，線路參數增大，在節點5 接入時首先達到補償前水平，相對于算例一的節點8，最優點向線路首端偏移。上述變化與由式（8）對應。

4.3 本文方法的驗證

本節將對三種算例下最優配置點的選擇進行理論驗證，3種算例中且配置點g取值不同時，式（8）右側取值如表2所示。

表2 式(8)右側取值

對于算例一，OAI 值為0.4869，位于區間［0.4515，0.5178］中部，接入7 或8 節點的電壓支撐效果相似，為使得最優點后節點電壓恢復暫降前水平，工程上一般在節點補償，可以規定這種情況下選取節點8 作為最優點；對于算例二、三，OAI值分別為0.3617 和0.4869，分別靠近［0.3130，0.3772］的右端點與［0.4233，0.5331］的右端點，這兩種算例中分別選擇節點6、5作為最優配置點時對線路電壓整體支撐效果最優。仿真結果與式（8）所確定的最優配置點結果一致，驗證方法的正確性。

5 結語

對于輻射網，饋線中存在一個SVG 最優配置點：電壓暫降時，該點接入SVG后能夠有效地提高配網整體的電壓水平。本文提出SVG接入輻射網的最優配置點確定方法，適用于存在大量敏感負荷的輻射型配網，能夠充分利用無功補償裝置的無功容量，提高配電網的供電質量。