分布式电源动态无功补偿控制策略
分布式配电网系统无功优化补偿策略研究
分布式配电网系统无功优化补偿策略研究作者：张大瑄来源：《硅谷》2011年第20期摘要：在对配电网无功优化控制基本思想进行简单介绍后，分析分布式配电网无功优化控制特征参量，最后提出基于配电网系统现有SCADA调度自动化系统的分布式配电网动态无功优化补偿策略方案，并对方案中的一些技术要点进行认真分析探讨。
关键词：分布式配电网；SCADA；无功优化补偿策略中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020079－02随着电力电子技术、计算机技术、电力通信技术等在电力系统中应用的不断推进，加上配电网系统调度自动化系统（SCADA）应用的不断完善性，在很大程度上为配电网系统无功电压的自动调节控制提供了必要的基础保障条件和技术支撑。
在配电网系统无功电压调节控制领域，其主要经历了基于配电网系统的静态电压无功调节控制、基于SCADA主站系统的在线电压无功集中调节控制两个重要阶段。
基于SCADA主站系统的无功调节控制模式，可以大大提高配电网系统无功调节控制的效率、可靠性和经济性。
但是随着配电网系统结构变得越来越复杂，容量变得越来越高，电力系统远程调度模式也由集中静态调节模式向调度与监控相结合的两个层次转变，也就是说随着光伏发电、风力发电等微电网不断接入到配电网系统中，原有SCADA主站式集中式无功电压自动调节控制系统在实时性、动作可靠性、经济性等方面均很难满足现代智能复杂大配电网系统动态调度经济运行的要求。
因此，结合我国配电网系统中已有的SCADA调度自动化系统、EMS能量管理系统等基础自动化系统，从分布式微电网接入配电网系统中对电压无功动态调节运行模式需求出发，构筑分布式配电网系统无功优化补偿策略就显得非常有工程实践研究已有。
1 配电网无功优化控制简介配电网系统中无功优化控制实际上就是指当整个电网系统处于无功电源点和容量较为充裕的条件下，通过调节配电网系统中发电机组机端电压、调整电力变压器抽头变比、以及改变无功补偿装置的布设位置等技术措施来根据负荷需求动态调整配电网系统中的无功潮流，使整个配电网在达到系统电压值始终保持合格值的前提下，降低全网有功功率损耗，达到节能降耗高效稳定运行发展的需求。
分布式动态无功补偿技术在电力系统中的应用研究
分布式动态无功补偿技术在电力系统中的应用研究随着电力系统的快速发展和电力负荷的不断增加，无功补偿技术逐渐成为现代电力系统中重要的调节手段。
分布式动态无功补偿技术作为一种新兴的无功补偿技术，具有快速响应、高效、可控性强等优点，正在被广泛研究和应用。
本文将探讨分布式动态无功补偿技术在电力系统中应用的研究进展和前景。
1. 引言电力系统中的无功功率是无法对外输送的电能，其在输电、配电和终端负荷中产生和消耗。
由于无功功率会引起电力系统的电压变动和功率损耗增加，因此需要采取无功补偿措施。
传统的无功补偿设备，如静态补偿器、电容器等，具有响应慢、控制精度低等缺点，无法适应电力系统快速变化的无功功率需求。
2. 分布式动态无功补偿技术的原理和特点分布式动态无功补偿技术采用先进的功率电子器件和控制策略，能够快速响应无功功率的变化，实现精确的无功补偿。
其主要特点包括：2.1 高效分布式动态无功补偿技术采用高效功率电子器件，能够提供较高的功率密度和能效。
相比传统的静态无功补偿设备，其能效更高，能够降低功率损耗，提高电力系统的运行效率。
2.2 快速响应分布式动态无功补偿技术的控制策略具有快速响应的特点，能够在电力系统无功功率需求发生变化时，迅速调节无功功率的输出，确保电力系统的稳定运行。
这种快速响应能力对于电力系统动态稳定性的提高至关重要。
2.3 可控性强分布式动态无功补偿技术采用先进的控制策略，能够实现精确的无功功率调节和控制。
通过对电力系统的无功功率进行实时监测和分析，并根据需求进行调节，使得电力系统的无功功率保持在合理的范围内，降低了电力系统的无功功率消耗。
3. 分布式动态无功补偿技术在电力系统中的应用3.1 电压控制电力系统中的电压波动会直接影响电力负荷的稳定运行，甚至引起电力系统的不稳定。
分布式动态无功补偿技术可以通过调节发电机和负荷的无功功率输出，实现电压的稳定控制。
当电力系统的电压发生波动时，分布式动态无功补偿技术能够快速响应并调节无功功率的输出，使电压保持在合理范围内。
无功补偿控制策略
无功补偿控制策略1.静态无功补偿控制策略：静态无功补偿控制策略主要包括静态无功补偿器的投入和退出控制。
静态无功补偿器包括无功补偿电容器（电感器）和静止补偿器（如STATCOM和SVC等）。
静态无功补偿器的控制主要是根据电压和无功功率的变化，通过控制开关装置对电容器（电感器）和静止补偿器的投入和退出进行控制，来实现无功功率的补偿。
2.动态无功补偿控制策略：动态无功补偿控制策略主要采用电力电子设备来实现无功功率补偿。
常见的动态无功补偿设备有同步电动机发电机组（Synchronous Condenser）、UPFC（Unified Power Flow Controller）等。
动态无功补偿控制策略主要是对动态无功补偿设备的控制参数进行调节，以实现对电力系统无功功率的精确控制。
3.直接电流控制策略：直接电流控制策略是一种基于直接电流测量的无功功率补偿控制策略。
该策略通过直接测量负荷侧的电流大小和方向，判断无功功率补偿的需求，并通过控制电力电子装置来实现无功功率的补偿。
这种策略具有实时性强、响应快、控制精度高等优点，但需要在负荷侧进行直接电流测量，因此要求测量装置的精度和可靠性较高。
4.基于模糊控制的策略：基于模糊控制的无功补偿策略是一种基于模糊逻辑的控制手段。
该策略通过利用模糊控制的非线性和模糊度的特点，构建模糊控制器，从而实现对无功功率的补偿。
模糊控制器可以根据实际控制需求和工作状态进行自适应调整，从而提高控制的准确性和稳定性。
从上述介绍可以看出，无功补偿控制策略的选择将取决于电力系统的特点和需求。
不同的策略具有不同的特点和适用范围，需要根据具体情况来选择和设计。
同时，无功补偿控制策略的效果也需要经过充分的仿真和实验验证，才能确保在实际应用中能够取得良好的性能和效果。
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
随着电力系统的发展和变化，分布式电源逐渐成为电力系统的重要组成部分。
与传统
的集中式发电相比，分布式电源具有灵活性、高效性和可靠性等优势，可以更好地满足用
户的需求，同时减少系统能量损失和环境污染。
在分布式电源接入配电网过程中，无论是光伏发电、风力发电还是其他形式的分布式
电源，都会对配电网的无功功率和电压稳定性产生一定的影响。
研究分布式电源的无功补
偿方法成为提高电力系统稳定性和经济性的重要问题。
目前，针对分布式电源无功补偿的方法主要有以下几种：
1. 无功功率优化控制
这种方法通过对分布式电源的控制策略进行优化，使得电网的无功功率得到最优分配。
可以采用基于优化算法的无功功率优化控制方法，如遗传算法、粒子群优化算法等，也可
以利用模糊控制、神经网络等方法进行优化控制。
2. 无功功率调节
这种方法可以通过调整分布式电源的无功功率输出来实现无功补偿。
根据电网的负荷
需求和无功功率水平，合理调节分布式电源的无功功率，使得系统的无功功率达到平衡，
保持电网的稳定运行。
针对含分布式电源的配电网无功补偿问题，可以采用无功功率优化控制、无功功率调节、无功功率调度和无功功率分布控制等方法，通过优化控制策略、调整功率输出、协调
调度和配置布局等手段，实现电网无功功率的平衡和电压的稳定。
这些方法可以提高电力
系统的可靠性、经济性和环境性能，促进分布式电源的高效接入配电网。
无功补偿装置的动态响应与控制策略
无功补偿装置的动态响应与控制策略无功补偿装置是电力系统中常见的一种设备，它的主要作用是将系统中产生的无功功率进行补偿调节，以改善电力系统的功率因数。
然而，在不同的工况下，无功补偿装置的动态响应能力和控制策略需要根据实际情况进行优化调整，以确保系统的稳定运行。
一、无功补偿装置的动态响应在电力系统中，无功功率的变化会对电压的稳定性产生较大影响。
为了能够及时补偿无功功率，无功补偿装置需要具备较快的动态响应能力。
通常情况下，无功补偿装置的动态响应能力可以从以下几个方面来评估：1. 响应时间：指无功补偿装置从接收到无功功率指令到达稳定补偿状态所需的时间。
一般来说，响应时间越短，无功补偿装置的动态响应能力就越好。
2. 稳定性：指无功补偿装置在补偿过程中的稳定性。
主要考虑无功补偿电容器的电压和电流波动情况，波动越小表示装置的稳定性越好。
3. 频率响应：指无功补偿装置对系统频率变化的响应能力。
在电力系统中，频率变化可能会导致电压波动，因此无功补偿装置需要具备一定的频率响应能力。
通过对无功补偿装置的动态响应进行评估，可以确定其在实际工况下的表现，为后续的控制策略提供依据。
二、无功补偿装置的控制策略针对不同的电力系统需求，可以采用不同的控制策略来实现无功补偿装置的控制。
下面介绍几种常用的无功补偿装置控制策略：1. 基于电压的控制策略：这种策略是根据电压的变化情况来控制无功补偿装置的投入和退出。
当系统电压异常偏低或偏高时，无功补偿装置会及时投入或退出，以维持电压在合理范围内。
2. 基于功率因数的控制策略：这种策略是根据功率因数的变化情况来控制无功补偿装置的投入和退出。
当功率因数过低时，无功补偿装置会补偿无功功率，提高功率因数；当功率因数过高时，无功补偿装置会退出，减少无效功率。
3. 基于模型预测的控制策略：这种策略利用系统的模型进行预测，根据预测结果来控制无功补偿装置的投入和退出。
通过精确的预测，可以更加准确地控制无功补偿装置的补偿动作，提高系统的稳定性和效率。
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2022年5月上 145含分布式电源的配电网无功补偿方法研究徐鑫 陈民海国网青海省电力公司海北供电公司 青海 海晏 810200摘 要 分布式发电属于一种全新的发电技术，具有效率高、环保作用强的优势和特点，当前在不同国家均已投入使用，并且发展速度极快，受到了相关领域专家的重点关注。
分布式电源的大规模接入使中低压配电网具备参与优化调度的能力，但分布式电源出力的随机性和潮流分布的复杂化为中低压配电网无功优化带来了新的挑战。
本文从分布式发电的特点出发，研究了分布式电源配电网络无功补偿的概念，分析了电网无功补偿原理及价值，并在此基础上对无功补偿的方式进行详细阐述，以期为城市建设和发展提供可靠的能源支持。
关键词 含分布式电源；配电网；无功补偿Research on Reactive Power Compensation Method of Distribution Network with Distributed Power Sources Xu Xin, Chen Min-haiState Grid Qinghai Electric Power Company Haibei Power Supply Company, Haiyan 810200, Qinghai Province, ChinaAbstract Distributed power generation is a brand-new power generation technology, which has the advantages and characteristics of high efficiency and strong environmental protection. It has been put into use in different countries, and the development speed is very fast, which has attracted the attention of experts in related fields. The large-scale access of distributed power sources enables medium and low voltage distribution networks to participate in optimal scheduling, but the output randomness of distributed power sources and the complexity of power flow distribution bring new challenges to reactive power optimization of medium and low voltage distribution networks. Starting from the characteristics of distributed generation, this article studies the concept of reactive power compensation in distributed power distribution networks, analyzes the principle and value of reactive power compensation in power grids, and accordingly elaborates on the method of reactive power compensation, so as to provide reliable energy support for urban construction and development.Key words distributed power source; distribution network; reactive power compensation引言随着分布式电源的大量部署，中低压配电网也具备参与调控的可能性。
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
随着分布式电源的不断普及和应用，在配电网系统中出现了越来越多的问题。
其中，无功问题是配电网中普遍存在的问题之一。
为了解决这一问题，研究人员提出了一些无功补偿方法。
本文将探讨含分布式电源的配电网无功补偿方法。
1. 无功补偿原理
在配电网中，由于负载的变化和电源的波动，会产生大量的无功功率。
这些无功功率会导致系统的电压波动和输电线路的能耗增加。
为了避免这些问题，需要对无功功率进行补偿。
常见的无功补偿设备有电容器和电感器。
2. 分布式电源的特点
分布式电源是指在用电负荷点附近或负载中心附近，并联进电力系统的小型电源，如风力发电机、光伏发电、燃气发电等。
与传统中央发电的方式不同，分布式电源具有以下特点：
（1）发电量不稳定：受天气、光照等自然因素影响较大，能源输出波动大。
（2）发电地点分散：发电地点难以集中，会导致电源接入电网的电压和电流波动。
（1）静态无功补偿器：静态无功补偿器是一种能够实现精准无功补偿的设备，可以动态调节电容或电感的补偿量，对电网的电压和频率进行控制。
静态无功补偿器可以根据分布式电源的输出功率波动调节补偿量。
4. 结论
含分布式电源的配电网无功补偿问题是当前配电网系统中的热点问题。
为了解决这一问题，可以采用静态无功补偿器和动态无功补偿器。
这些方案可以优化电网的运行效率、稳定性和可靠性，并为分布式电源的接入提供支持。
分布式配电网系统无功优化补偿优化策略措施探讨
内蒙古电力（ 团） 限责任公 司乌海电业局客户服务 中心 徐 国庆 集 有
［ 要］ 摘 本文在分析 了分布式 电源并 网发展趋 势后 ， 对含分布 式电源配电网无功优化控制策略进行 了详 细分析研 究 ， 尤其探讨 配电 网无功优化 的综合 目标控制函数 。最后研 究 了 分布式电源配 电网Ｓ Ｃ无功优化控 制策略 所带来的补偿 效果， 含 Ｖ 结果表 明， 在含 分布 式 电源配电 网系统 中加入 Ｓ Ｃ无功补偿装 置后 ， 电网系统 网损 大大降低 ， 网电压得 到有效提 高， Ｖ 配 全 所采取 的Ｓ Ｃ无功优化控 制策 Ｖ 略能够确保 配电网稳 定经济的调度运行 。 ［ 关键词 ］ 分布式 电源（ Ｇ） 配电网 无功补偿 优化控制 策略 Ｄ 分布 式 电源（ Ｇ 是指在 电力用户 终端 或靠 近用 电端配 置容 量较 Ｄ ） 式 （ ） ： 配电网系统 的有功 总能耗 ； 一 １中 Ｐ 一 ＾ 分布式 电源并 网节点 小、 结构简单 的发 电系统（ 通常只有数千瓦至几 十兆瓦） 。随着配 电网结 电压 越限惩罚 系数 ；一 ｎ 电力 负荷 节点数 ； ｉ… Ｕ … 一 Ｕ ｉ 为节点 电压的 构规模的不断增大 ， 除了包 含传统配 电网中应有 的配电装置 、 配电 网和 上下 限节点 。 以及 电力 负载外 ， 多容量较小 和结构 简单的分布 式发 电系统不断接 很 分布式 电源 和无功补偿装置的接人位置不仅要考虑到配 电网系统 人 到配 电网装置 中， 加 了现存 配 电网调 度运行 的经 济可靠性 和负荷 总体 能耗 、 增 周边 能源 、 交通运输 以及地理气象 等因素 ， 还要考虑整个 配 调节灵活性 ， 节省 了配 电网系统中输变 电电气设备 的投 资 ， 具有非常强 电网结构优化不 足的合理性 ， 以配 电网系统有 功总能耗最小 为模 型控 的可再生灵 活操作利用 特性 。 目前 ， 电网中接人 的分布式 电源主要 制 目标 函数 ， 配 有效改善系统调度运行 的经济性 、 可靠性和灵活性 。 包括 发电容量在几十千瓦 到几 百千瓦的微型燃气 、 燃油 发电机 ， 从几千 ３含分布式电源配电网 Ｓ Ｃ无功优化控制策略分析 ． Ｖ 瓦到兆瓦级 的燃料 电池 、 光伏太 阳能发 电电池 以及各 类新型风力 发电 以配 电网有功 总能耗最低 、 分布式 电源 配电网无功容量 的动态 含 机组 等 ， 这些 分布式发 电系统普遍 具有操作维 护方便 、 址简单 、 选 环保 平衡为控制 目 ， Ｓ Ｃ 功功率 调节作为分析对象 ， 分布式 电源 标 将 Ｖ 无 确保 性好 、 污染小 等特点 ， 因此在配 电网容量规模 发展 中受 到广泛 的重视 。 与 电网接 人点处 无功容量尽量保 持在合适 的数值 或合适 的范 围 ， 有效 在 配电网负 载端接人不 同种类 的分 布式发 电系统后 ， 配电 网电网结构 提高 配电网调度 运行经济性 。 当分 布式电源（ 如燃气发 电 、 电、 阳 风 太 和 负荷分布将 发生较大 变化 ， 同时分布式 发电系统接 入配 电网后 将可 能光伏 发 电） 由于人 为或 自然原 因造成分布 式发 电系统输 出功率 发 等 能增 大也可 能减小系统 的综合损耗 ， 这主要取 决于分 布式 电源 的安装 生波动 时 ， 应尽量通 过 Ｓ Ｃ Ｖ 无功调 节使配 电网系统无 功与有功 问保 持 位置 、 容量 以及 与配 电网接人的 网络拓扑结构 等因素 。如 果配 电网中 平衡 ， 确保配 电网电压波动在 允许 范围内 ， 高配电网供 电电能质量 水 提 接人 的风力 发电 、 光伏发 电等分布式 发电容量较大时 ， 由于此类 电源其 平 。以三相三线 制配 电网系统为例 ，Ｖ 无功补偿装 置并联到含分 布 ＳＣ 输 出受气象 条件影响非常大 ， 使配 电网系统潮流具有大 的随机性 ， 而 式电源配电网的分析示意如图 １ 示 ： 从 所 增大 了系统电压波动范 围， 降低 了配 电网供电电能质量水平 。因此 ， 采 系统 取合 理优化分 布式配 电网系统无功 补偿策略 ， 有效提 高系统供 电电能 ｔ 综合质量水平 ， 显得非 常有研 究意义【 就 。 １分布式 电源并 网发展趋势 ． 由容量较小 的分布式 电源组成结构较 简单的微小发 电系统称 为微 网 。微 网并入 到大电网 中进行灵 活经 济调度 运行是大规模开发分 布式 电源 的关键 ， 是未来智能配 电网研究发展 的主要趋势 ， 也 它在一定程 度 上弥补 了传统配 电网在远距 离输 电过 程中存在 的线损过大 、 大互联 网 络操作灵活性低 、 可靠性差等不足 。分布式 电源的持有者通常 由个人 、 企业 以及独立 开发 商所持有。分布式 电源持有 者为了提高分布式发 电 系统运 行经济效益 ， 在能源 充足 的情况 下不仅满 足 自我需要 进行 自 发 自足 ， 同时希望将 剩余 电能传输到配 电网系统 中供 给其它负荷 ； 在能 源 紧张时 ， 直接从 电网中购进电能 。分布式发 电系统 的使 用 ， 使得持有者 可以大 大提高能源 的综合利用 效率 ， 分布式 电源持有者又 想获取最 但 图 １ Ｖ 无功优化控制策略简化框图 Ｃ Ｓ 大的经济效 益 ， 在发 电过程 只发有功 ， 不发 无功 ， 造成分布式 发电系统 由于分 布式电源的接人 ， 配电网无功潮流分布变得不合理 ， 需要采 并网后改变 了配电网系统的无功潮流 ， 使得 配电网系统无功容量不足 ， 取相 应无功补偿 措施对配 电网无功潮 流进行 优化 。 进而减小 配电网有 线 路末端 电力用户存 在 电压偏 低等问题 。所 以， 布式 电源并 人配 电 分 功损耗 ， 分布式电源接人节点电压波动在允许范 围内， 使 提高配电网供 网系统 ， 应通过无功潮 流进行 优化分析 ， 合理确定分 布式电源和无功补 电电能质量 水平 。在配电网 中加入 Ｓ Ｃ无功补偿装置后 ， Ｖ 其无功优化 偿装 置最优接入点 、 量以及 控制策略 ， 容 确保配 电网高效稳定经济调度 补偿结果如表 １ 所示 ： 运行 。 表１ 含分布式 电源配 电网Ｓ Ｃ Ｖ 无功优化结果 ２含 分布 式电源配电网无功优化控制策略 ． 发 电机 电压／ｕ ｐ 优化前 优化后 含 分布式 电源配 电网的无功优 化控制 ， 无功补偿 响应 时间间隔 从 长短来划分 包括静态 和动态控 制两种模式 ， 中动态 控制模式是 根据 其 １ １１ ３ ． １ １１Ｏ ．５ 配电网系统实际情况每 隔一 段时间对配 电网系统无功潮 流进行定性分 ２ １１ ７ ．０ １１ ４ ．４ 析， 确保 这一段时 间内电力负荷 和分布式电源的处理基本保持 恒定 ， 但 是该 种控制模 式对无功 潮流分析 算法 的精度 和运算速度 要求较 高 ， 同 ５ １０ ．７３ １１ ５ ．２ 时无功补偿 电容器组投切频率较 高。静态无功优化控制模式 一般 考虑 个 较长时 间内配 电网无 功优化 计算 ， 这种 控制模式 通常需要考 虑配 ８ １ ７１ ． ０ １１ ２ ．２ 电网电压波 动和无功潮 流等因素 ， 但是静态无 功优化控 制是在一定 时 ｌ １ １０ ３ ．３ １１ ２ ．０ 间 内等到的控 制模 式 ， 静态无功 补偿模式是 目前使 用较为成熟 的控 但 制模式 。配 电网无 功优化模型 中通 常包括 ３ 种控 制 目标函数 ， ： 即 有功 １ ３ １０ ｏ ．０ １０ ６ ．６ 能耗 费用最小 、 无功补偿设 备费用 最小 以及两 者费用 总和最小 。为了 获得 经济性 能更加优越 的控制方式 ， 结合 大量 实践工作 经验决定 采用 全网平均电压／ｕ ｐ １ １ ．４ ０ １ ４ ．０ ０
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４ 结论
本文根据分布式电源的无功及其影响特点，以 分布式电源的无功稳定为目标，提出了一种基于瞬 时无功理论和瞬时对称分量法的实时计算电力系 统无功功率并进行补偿的方法。该方法通过仿真验 证表明其主要优势在于计算系统无功功率时没有 时间延迟，实时性好，相比较于传统的无功计算方 法具有更快的计算速度。若能解决在系统状态突变 时瞬时对称分量法的无功环节引起的脉冲冲击，将 会大大减少控制系统误动作的可能性。
（１５）
求出ａ相的基波正序分量、基波负序分量后， 可类似求得ｂ、Ｃ相的分量为
圈２ 三相电流波形 Ｆｉｇ．２ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
通过瞬时对称分量法得到的正负序分量波形 如图３所示。
由图３可以看出瞬时对称分量法最突出的优 点在于实时性。但是在０．０４ Ｓ处存在脉冲冲击，这 是由公式中的微分环节引起的。
流的假设，实时得到的系统正序分量的功率波形如
图４所示。图４中Ｐ．、ｑ。分别表示正序的有功和
霭陬骚瓣 无功。
系统
审ＦＩ＂Ｌ
ｌ 叩＿
“怔髅穗 鬻 竺一佯及ｌ ｎ片＝
ｌ回 话到斗回廊 ＳＶｒ 馓陋釜
序
蠢耋陆司
Ｆｉｇ．５
图５ ＰＩ控制框图 Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＰＩ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
补偿后系统的正、负序无功波形分别如图８和 图９所示。
Ｏ 一０．５ ；一１．０
０－３０
０ ３４
４２ ０·３８￡，‘０
０ ４６
０嘻８
Ｆｉｇ．８
图８ 正序无功功率 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
万方数据
第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
·３１·
Ｆｉｇ．９
‘／ｓ
置逆时针旋转ｍ＆的角度，而负序矢量大小不变由
ｔ时刻位置顺时针旋转ｍ＆的角度，即
ｆ“＋（￡＋△￡）＝Ｕ＋ｅＪ‘叶＋础’
＜一
（９）
【“一（￡＋△ｆ）一Ｕ—ｅＪ（Ｌ一“’
于是有
ｕ（ｔ ４－血）＝Ｕ士ｅＪ‘ｑ＋以’＋Ｕ—ｅｊ‘让一础’＝
Ｐｈ归ｂ拳些％鲈掣 ｅ，“云＋（￡）＋ｅ一·。石一（￡）
联立求解式（５）、式（６）和式（９），可以得
２ 实时求取系统的功率
利用上述的瞬时无功理论和瞬时对称分量法， 可以实时得到系统正、负、零序无功。选取三相三线 制系统作为研究对象，利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ来进 行仿真验证上述理论的正确性。
在三相三线制系统中，由于三相电量（电压或
电流）之和为零，即
厂ａ＋＾＋丘一０
（１７）
所以零序分量为零，可以不考虑其功率。 以电流为例，假设系统电流的瞬时值为 ｉａ＝ｓｉｎ（研＋１．３）
将瞬时对称分量法应用到瞬时无功理论当
万方数据
·３０－
电力系统及其自动化学报
第２１卷
中，可以实时得到系统的正负序分量的功率，然后
就可以利用实时求得的无功功率对系统进行补偿。
再假设系统电压瞬时值为
“。一ｓｉｎ（ｏｕｔ）
‰＝ｓｉｎ（ｏｔ一２兀／３）
（１９）
“ｃ ２＝一Ｚａ—Ｚｂ
０．０４ Ｓ时Ａ相电压幅值变为０．８，结合前述电
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—８９３０（２００９）０１—００２７—０５
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ＪＩＡ Ｇｕｉ—ｘｉ，ＱＩ Ｙａｎ，ＦＵ Ｔｉａｎ—ｓｈｅｎｇ，ＳＨＡＯ Ｈｏｎｇ—ｊｕｎ，ＷＡＮ Ｊｉａｎ—ｒｕ
（１０）
ｍ，
万方数据
第１期
贾贵玺等：分布式电源动态无功补偿控制策略
·２９·
令＆趋于无穷小，有
“忙ｊ璺０１≤盖警型＝ 山＿．
厶１５Ｕ“ｕ‘Ｖ
．＿（Ｕ肛专…砸ｌ）＋ｉ币ｒａ１×些ｄ％丁Ｚ掣（ｔ）１１一
血４０
厶ｌｂ ｌｗ‘Ｍ
事∽一币１×ｄ百ｕ（ｔ）
（１２）
由于五（ｆ）＝“。（ｆ）＋ｊ“口（ｆ），因此得
一Ｕ心，＝［丢确，＋去×警］× ，睁１ １加，一去×警］一
如果三相电压为正序基波电压，则石＝优。＋
ｊ“口为口卢平面上逆时针以角速度ｕ旋转的矢量．记
为－＋；如果三相电压为负序基波电压，则瓦一“。＋
ｊ“ｓ为口卢平面上顺时针以角速度∞旋转的矢量，记
为Ｕ一；如果三相电压中既有正序分量又有负序分
量，则“＝“。－ｔ－ｊ甜口在ａ卢平面上画出椭圆轨迹，为
角速度“逆时针旋转的矢量与角速度ｍ顺时针旋
转的矢量所合成的矢量。
在ｔ和ｔ－ｔ－＆时刻有
ｆ“（￡）＝“＋（ｆ）＋“一（ｆ）
＜一
一
一
ｌｕ（￡＋＆）＝“＋０＋＆）＋托一０＋＆）
（６）
不失一般性，令ｔ时刻正序负序矢量分别为
ｆｕ＋（￡）一Ｕ＋ｅ脚
（７）
Ｉ石一（ｆ）＝Ｕ—ｅ脚
则有
“（ｔ）＝“＋（ｆ）＋甜一（ｆ）＝
Ｕ．ｅ片４＋Ｕ ｅＪ九
（８）
在ｔ ４－＆时刻，正序矢量大小不变由ｔ时刻位
在配电网中的负荷近旁接人分布式发电 （ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＤＧ）系统后，整个配电网 的负荷分布将发生变化，分布式发电可能增大也可 能减小系统损耗，这取决于分布式电源的位置、与 负荷星的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。如 果配电网中含有风力发电或光伏发电系统，由于它 们的输出受天气的影响很大，具有随机变化的特 性，使系统的潮流具有随机性，此时ＤＧ将增大系 统电压的波动ｕ Ｊ。
参考文献：
［１］粱才浩，段献忠（Ｌｉａｎｇ Ｃａｉｈａｏ，Ｄｕａｎ Ｘｉａｎｚｈｏｎｇ）．分
第２ｌ卷第１期 ２００９年２月
电力系统及其自动化学报
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ ２００９
分布式电源动态无功补偿控制策略
贾贵玺，戚艳，傅田晟，邵虹君，万健如 （天津大学电气与自动化工程学院，天津３０００７２）
摘要：根据分布式发电的无功特点及现在ＳＶＣ补偿系统的不足，利用瞬时无功理论和对称分量法，提出一种 实时求取电力系统无功功率的方法。以分布式电源的无功功率为控制目标，采用ＰＩ调节产生无功补偿电流。
近年来通过分析ＤＧ对配电网电压的影响，提 出了许多新的控制方法。文献［２］提出可以在配电 网中安装基于电力电子技术的电压补偿设备，如静
止无功补偿器（ｓｔａｔｉｃ ｖａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＶＣ），来 抑制各种陡然变化的电压波动，是一种比较实际可 行的方法。本文的重点在于如何利用ＳＶＣ进行实 时无功补偿。
控制ＳＶＣ装置的补偿投切，有效地保证了分布式电源节点无功功率的恒定。与传统ＳＶＣ控制策略相比，该方
法产生无功补偿电流的时间明显缩短，使ＳＶＣ能够快速地补偿系统无功功率。并利用ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿
真．验证了其町行性。
关键词：分布式发电；无功补偿；瞬时无功功率；对称分量法
中图分类号：ＴＭ７１２
ｌ 无功补偿理论基础
１．１ 瞬时无功理论 传统的功率算法需要测量相角，是基于相量进
行计算的，因而数字测量系统不能算出系统的实时 功率。日本学者赤木太文提出的瞬时无功理论口］。 则是利用系统电压电流的瞬时值进行计算，不需要 考虑相角问题，将系统功率的实时计算向前推进了
收稿日期：２００８—０９—２０；修同日期：２００８·１０·０８ 基金项目：天津市自然科学基金项目（０５ＹＦＪＭＪＣｌｌ５００）
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图４ 正序分量功率波形 Ｐｏｓｉｔｉｖｅ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ
由图４可见，当电力系统电压或者电流状态发 生变化时，采用上述方法可以实时得到相应的功率 变化。图中脉冲冲击是由瞬时对称分量法的微分环 节引起的。
３ 控制策略的实现
以分布式电源的无功功率为控制对象，为减少 分布式电源无功波动以及对系统电压的影响，以控 制无功功率稳定为目标，采用ＰＩ控制方式产生无 功补偿电流。控制框图如图５所示。图中Ｑ一为正负 序无功参考值，无功补偿目的在于使系统侧的无功 尽量稳定在该值上，或在许可范围内波动。
万方数据
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电力系统及其自动化学报
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第２１卷
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（５）
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Ｖｅｃｔｏｒ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅｓ ｉｎ ａ８ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ
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（１８）
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其中ｗ表示系统角频率倒一１００ ７ｃ。 Ａ相电流幅值在０．０４ ｓ突变为０．８，得到的系
统三相电流波形如图２所示。
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（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｔａｔｉｃ Ｍａｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＶＣ）·ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳＶＣ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＩ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｔｏｏｌｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｃａｎ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｇｒｅａｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ；ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ