多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究.pdf

第４３卷第ｌ０期２０１５年５月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｏ１．４３ＮＯ．１０Ｍａｙ１６，２０１５多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究崔红芬，汪春，叶季蕾，薛金花，杨波（中国电力科学研究院，江苏南京２１０００３）摘要：针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性，对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析，并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真平台上搭建了国际大电网会议（ＣＩＧＲＥ）认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构，并根据ＩＥＣ６１４００４．１５标准在该平台上搭建了ＩＥＣ电压闪变仪，对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明，含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂；配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。关键词：分布式光伏；谐波；电压波动与闪变；电能质量ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋＣＵＩＨｏｎｇｆｅｎ，ＷＡＮＧＣｈｕｎ，ＹＥＪｉｌｅｉ，ＸＵＥＪｉｎｈｕａ，ＹＡＮＧＢｏ（ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｈａｒｍｏｎｉｃｓｏｕｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｏｗｅｒｖｏｌａｔｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＰＶｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｔｏｇｒｉｄｏｎｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋａｌｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＡｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｏｎｔｈｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆＰＶｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｐｏｉｎｔｓｉｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｔｙｐｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｓｂｕｉｌｔｏｎＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒ——ｓｔｕｄｙｏｆＰＶｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｙＣＩＧＲＥ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＩＥＣ６１４００４１５ｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｅＩＥＣｖｏｌｔａｇｅｆｌｉｃｋｅｒｍｅｔｅｒｉｓａｌｓｏｂｕｉｌｔｏｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈａｒｍｏｎｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｃｏｍｐｌｅｘｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｖａｌｕｅｏｆ—ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒａｔｅａｃｈｂｕｓｎｏｄｅｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｂｕｓｎｏｄｅａｎｄｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶ：ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒ；ｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４３４１５（２０１５）１０－００９１－０７０引言随着全球能源短缺和环境污染的日益恶化，分布式光伏发电以其资源丰富、清洁无污染等优势得到了国家能源政策的扶持和社会的广泛关注。由于光伏发电系统通过逆变器等电力电子装置并入电网，所产生的谐波不可避免的会进入配电网，对配电网的谐波产生不利影响ｕＪ。目前对于单点光伏发电系统并网对电网谐波影响的研究主要包括：光伏—基金项目：国家电网公司基础性前瞻性科技项目（ＸＴ７１－１４００４）发电系统不同接入位置和容量对配电网谐波电压和谐波电流的影响【５曲Ｊ；通过分析光伏逆变器的结构和运行特性，研究含分布式光伏的配电网谐波的产生机理等Ｉ７｛Ｊ。建筑光伏作为典型的多接入点分布式光伏发电系统，其接入配电网后使传统的单电源辐射状网络变为一个遍布电源和用户的多源互联网络。由于配电网内部存在多个谐波源，呈现出多分布参数特性，使得含多接入点分布式光伏的配电网的谐波传输和放大特性变得复杂，从而难以直接从单点光伏发电系统的谐波特性得到整个多接入分布式光伏发电系统的谐波特性【９。圳。此外，电网背景谐波．９２．电力系统保护与控制对含分布式光伏的配电网的谐波影响不容忽视¨ＤＪ。同时，由于光伏发电系统受光照和温度的影响，输出具有随机性、波动性和间歇性特点，因此分布式光伏接入会对配电网的电压波动和闪变产生影响。目前对于多接入点分布式光伏发电系统电压闪变进行系统性研究的文献还不多见，多数是针对风力发电的电压闪变问题进行了局部分析［１４－１５１。由于电压闪变的机理和ＩＥＣ标准规定的闪变计算方法相当复杂，因此对于电压闪变多数采用现场实测的方法进行研究。目前采用ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真软件建立ＩＥＣ电压闪变仪进行含分布式光伏的配电网电压闪变分析和计算的研究还未见报道。本文充分利用ＤｌｇＳｌＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真软件在系统级仿真方面的突出优势，从系统角度通过理论与仿真相结合的方法，对含多接入点分布式光伏的配电网谐波传输、谐波叠加、谐波分布、叠加背景谐波后光伏并网点的谐波特性以及电压波动和闪变进行了分析。并对含分布式光伏的配电网电压闪变进行了较精确的仿真测试和计算。１含分布式光伏的配电网谐波机理分析分布式光伏发电系统并网时会向电网注入谐波，造成配电网的谐波污染。一方面光伏电源可等效为内阻无穷大的谐波电流源，光伏并网点的选择、光伏单点或多点接入方式、配电网结构以及各母线短路容量的差异都会影响含分布式光伏的配电网谐波传输和放大特性。另一方面配电网背景谐波可能会加剧光伏并网点的谐波水平。分布式光伏发电系统接入配电网后，光伏发电系统的接入位置、接入方式等都会对配电网的谐波产生影响，因此建立了含分布式光伏发电系统的配电网等效电路，对谐波传输和谐波分布特性进行理论分析。配电网等效电路如图１所示。（ａ１波等效电路ｆｂ１谐波简化等效电路图１含分布式光伏的配电网等效电路Ｆｉｇ．１ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈＰＶ将分布式光伏等效为谐波电流源，则分布式光伏注入电网侧的谐波电流为Ｊ『：每．（１）Ｚｅｑｈ＋Ｚｅｑｍ一式中：Ｚｅ。。ｈ为电网侧等效谐波阻抗，／ｅｑｓｈ＝｛（（Ｚ１／／／…ＺＩ＿１）＋Ｚ２）／／Ｚｅ２＋＋｝／／ＺＬ，由于配电线路阻抗远远…小于负荷阻抗，即：ｚｋ＜＜Ｚｅ，因此Ｚｅａｓｈｚ１＋Ｚ２＋＋。同理光伏接入点后的等效谐波阻抗”Ｚｅｌｈ￣／Ｌ（ｋ＋１１／／．／／ＺＬ。电网侧等效阻抗远小于接入点后的等效谐波阻抗，并且接入点越靠近线路末端，接入点后的等效谐波阻抗越大。由式（１）可知，光伏发电系统的谐波电流绝大多数通过配电主干线路流入公共电网，负荷节点几乎没有谐波电流流过，并且接入点越靠近配电线路末端，接入点后的配电主干支路流过的谐波电流越小。当分布式光伏不包含滤波电感时可等效为谐波电压源，因此对于单电源的谐波电路光伏并网点的谐波电压是整个配电网谐波电压分布曲线的最高点，其谐波电压为￣－ｆＰＣＣｈ－－Ｚｅｑｌｈ￣Ｚｅｑｓｈ・（２）假设图１（ｂ）中配电网相邻母线节点问的线路阻抗相等，且都为Ｚｓ。各负荷的等效阻抗也相等，都等于ＺＩ。式（２）可简化为ＺＳ￣ＺＬｋ）Ｚ’ｖｎ（３）—（ｓ＋式中：ｋ为光伏接入点；为配电网末端节点。由式（３）可知，当分布式光伏接入配电网末端时，光伏并网点的谐波电压最高，因此，分布式光伏不适宜在末端节点接入电网。当多个分布式光伏接入配电网后，由于每个分布式光伏的控制是相对独立的，其产生的谐波电流的相角也各不相同，并且谐波电流的叠加与常规电流源的电流叠加原理相同。叠加后的谐波电流为各个谐波源电流的矢量和。此外，当光伏逆变器采用相同型号，且逆变器控制完全同步时，多接入点分布式光伏并网对电网谐波的影响最严重。上述分析适用于光伏发电系统输出同时含有高次谐波和低次谐波的情况，即光伏发电系统高次谐波和低次谐波在配电网的传播、分布与叠加特点是相同的。以上是配电网在理想情况下的谐波特性，当配电网存在背景谐波时，由于现有的滤波装置多数只针对高次谐波，电网中的低次谐波会随着电压采样进入光伏的控制系统，且光伏系统的电流控制器对崔红芬，等多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究．９３．电网低次谐波几乎没有抑制作用。同时光伏逆变器的低次谐波电流同样会随采样进入控制系统，且电流控制器对于低次谐波的抑制效果取决于控制器的控制性能。由于光伏发电系统的谐波特性受逆变器控制性能的影响，因此本文对配电网低次背景谐波对光伏输出谐波的影响进行了研究。以配电网中常见的５次、７次谐波为例，５次和７次谐波分别为负序和正序谐波，因此二者的旋转频率都是６倍的基频『１引。对含有正序和负序谐波的电网电压进行幽０变换可得『＋］ｌＵｑｍ＋ｌ＝Ａｍ＋Ｌ－。州＋Ｊ『－一］Ｉ￣Ａｑｍ－—Ｉ＝Ａｍｌ。一Ｊｃｏｓ（（ｍ一１）＋＋）ｓｉｎ（（ｍ一１）＋＋）０－ｃｏ￣（（ｍ＋１）甜＋一）ｓｉｎ（（ｍ＋１）ｏＸ＋一）０由式（４）和式（５）可知，在同步旋转坐标下配电网中的基波电压为直流分量，５次和７次谐波都为６倍频的正弦量。因此，在零序谐波附近的正序和负序谐波相互耦合、相互影响。如５次和７次、１１次和１３次等。当光伏逆变器采用解耦控制策略时，电网低次谐波电压随采样进入控制系统。由上述分析可知，当配电网含有某低次谐波时，光伏逆变器零序谐波邻近的正序和负序谐波将发生变化。如当配电网含有５次谐波时，光伏逆变器输出的５次和７次谐波将受到影响。２含分布式光伏的配电网电压波动和闪变机理分析２．１电压波动的机理分析分布式光伏引起配电网电压波动的根本原因是其功率的波动。分布式光伏引起配电网电压波动和闪变的大小要综合考虑光伏功率波动大小、并网点短路容量、系统等效阻抗比Ｒ／Ｘ，光伏功率因数等因素［１７－１８］。分布式光伏功率波动引起配电网的电压波动用公式表示为’ＡＵ＝（＋ｊ）＝ＩＺｅｑ『（ｃｏｓ＋ｊｓｉｎ￣ｏ）・Ｉ￣ｄ（ｃｏｓ０＋ｊｓｉｎ８）＝（６）（ｃ。ｓ（＋ｊｓｉＪｎ（）ｏＵ式中：Ｚｅ。为从光伏并网点看入的系统等效阻抗；为光伏功率波动引起的电网侧电流的变化量；为光伏并网点额定电压；为并网点短路容量；ＡＳｐｖ为光伏功率波动量；为并网点看入的光伏等效阻抗角；妫光伏输出功率因数。由式（６）可知，并网点电压波动随着光伏功率波动量的增大而增大。由于光伏输出功率因数通常为１，且电源到并网点的配电线路一般较短，忽略电压波动的纵轴分量，因此电压波动大小与等效阻抗角成反比，即电压波动大小与等效阻抗比Ｒ／Ｘ成正比。由此可知，随着等效阻抗比的减小，并网点电压波动随之减小。２．２电压闪变测量电压闪变是由电压波动引起的一种非电磁现象，是灯光照度不稳定造成的视感反应。根据ＩＥＣ—６１０００４．１５标准制造的ＩＥＣ闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器。采用积累概率函数ＣＰＦ对视感度数据进行统计分析的方法比较复杂，需要绘制ＣＰＦ曲线得到短时电压闪变值【ｌ９Ｊ。对此本文采用了统计排序法，将一段时问（１０ｍｉｎ）内瞬时视感度值从小到大进行排序，找到对应ＣＰＦ曲线上等于０．１％、ｌ％、３％、１０％和５０％时间的视感度值。该方法无需作ＣＰＦ曲线，算法简单实用，结果精确。３仿真分析３．１仿真模型构建本文以ＣＩＧＲＥ认为适合进行配电网特性仿真的典型低压配电网为例【２，构建仿真算例，其结构如图２所示。该配电网为０．４ｋＶ的辐射状网络，电网短路容量为４０ＭＶＡ，Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５为负荷节点，负荷功率约为１００ｋＷ。其他节点为配电网主干支路节点或配线节点。图中任意主干支路节点之间的距离相等，且采用架空线路。各负荷支路根据负荷容量的不同采用不同型号的铜导线。图２典型低压配电网络结构图—Ｆｉｇ．２Ａｔｙｐｉｃａｌｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．．９４．．电力系统保护与控制３．２谐波仿真３．２．１理想电网条件下谐波仿真在图２中Ｌ卜Ｌ５任意负荷节点接入容量为７５ｋＷ的分布式光伏，约为总负荷容量的２／３，采用ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真软件对光伏发电系统的谐波电压和谐波电流进行稳态和电磁暂态仿真。对分布式光伏在Ｌ３点接入时各母线节点的谐波电流进行了仿真分析，根据仿真结果统计了各母线节点５次、１７次谐波电流幅值，如图３所示。图３分布式光伏在Ｌ３节点接入时各节点的谐波电流Ｆｉｇ．３ＨａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｏｆｅａｃｈｎｏｄｅｗｈｅｎＰＶｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇａｔＬ３ｎｏｄｅ由图３可以看出，由于Ｎ４节点后的线路等效阻抗远大于电网侧等效阻抗，因此Ｎ５～Ｌ５节点的谐波电流几乎为零，谐波电流绝大多数流入公共电网；此外，由于负荷阻抗远大于配电网线路阻抗，因此，除光伏接入点外配电网内各负荷节点的谐波电流几乎为零，谐波电流绝大多数通过配电网主干线路流入公共电网。当分布式光伏依次在Ｌ１～Ｌ５点接入时，各接入点的谐波电压和谐波电流对比分析如图４和图５所示。配电网的谐波电压分布曲线如图６所示。由图４可以看出，当光伏接入Ｌｌ节点时，谐波电压幅值最小；当光伏接入Ｌ５节点时，谐波电压幅值较大。由于图２所示的配电网中Ｌｌ节点是距离公共连接点最近的节点，Ｌ１到公共连接点的等图４不同接入点时各接入点的谐波电压有效值Ｆｉｇ．４ＨａｒｍｏｎｉｃｖｏｌｔａｇｅＲＭＳｏｆｅａｃｈＰＶａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔ图５不同接入点时各接入点的谐波电流有效值Ｆｉｇ．５ＨａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔＲＭＳｏｆｅａｃｈＰＶａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔ图６不同接入点时配电网的谐波电压分布曲线Ｆｉｇ．６Ｈａｒｍｏｎｉｃｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｎｅｔｗｏｒｋ效阻抗最小，因此光伏接入产生的谐波电压也最小。仿真结果表明，当光伏接入不同位置时，接入点的谐波电流变化不大，近似相等，但谐波电压有较大差异。从图６可以看出，配电网的谐波电压分布曲线在分布式光伏并网点有明显的抬升，表明光伏并网点的谐波电压水平明显高于其他节点。对比分析图中各条曲线可知，当分布式光伏在远离电源的Ｌ５节点接入时，配电网的谐波电压水平偏高。由于Ｌ５节点的电气距离较远，等效阻抗较大，因此产生的谐波电压也较大。对分布式光伏同时在Ｌ３、Ｌ４和Ｌ５节点接入和单独接入上述节点两种情况下的谐波电流进行了仿真分析，根据仿真结果统计了５次和１７次谐波电流有效值，如图７所示。１ｈ图７谐波电流叠加分析Ｆｉｇ．７Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ■＿芝～一一一二一ｌｌ～ｌ墨一～ｌＬ鼍№一一ｌ＝ｊ～●一一一ｌｌ隧ｌｌ＿№叠隧慝∞一ｍ。一一ｃ；ｃ＝ｃ；ｃ；一崔红芬，等多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究一９５．由图７分析可知，当分布式光伏多点接入时，配电网各节点的谐波电流基本等于分布式光伏单独接入时谐波电流的矢量和。３．２．２非理想电网条件下谐波仿真通过ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真平台建立了交流电压源的自定义控制模块，在交流电压源中加入指定次数和含量的谐波来模拟电网的背景谐波；光伏发电系统采用详细的解耦控制模型。仿真中电网电压分别含不同次数的谐波电压，谐波电压含量为４％。非理想电网条件下分布式光伏解耦控制模型的谐波仿真结果如图８所示。Ｉ．．．．一ＰＷ１谴雷我光忧输出电惝析一Ｐ州－１Ｐ骨波光伏辅出电惭忻电１７＿＿ｌ＿ｌＩＩ．１．１一—１７，诜谐渡光辅出电分析辅析一Ｐ－诜谐波光优输出电廿析１ＩｌｌｌＩ．１．Ｉ一’ＰｗＭ－１拽谐波光犏出电溉析一Ｐｗ－１９谈谐谀光优辘出电竹析图８非理想电网条件下光伏输出电流ＦＦＴ分析Ｆｉｇ．８ＦＦＴａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＶｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒｎｏｎ－ｉｄｅａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｇｒｉｄ由图８可知，当电网含有某低次谐波时，分布式光伏系统输出低次谐波电流将增大，且电网背景谐波次数与光伏输出增大的谐波次数密切相关。当电网含有５次或７次谐波时，光伏输出的５次和７次谐波电流增大；当电网含有１１次或１３次谐波时，光伏输出的１１次和１３次谐波电流增大；当电网含有１７次或１９次谐波时，光伏输出的１７次和１９次谐波电流增大。由仿真结果可知，以零序谐波为中心的正序和负序谐波之间相互影响。上述仿真结果基于光伏逆变器的解耦控制策略，解耦控制策略中含谐波的电网电压随采样进入控制系统，使得分布式光伏系统的输出谐波电流增大，因此在非理想电网条件下对光伏逆变器的控制性能要求更加严格，亟需优化光伏逆变器控制系统的性能，从而降低电网背景谐波对分布式光伏输出谐波电流的影响。３．３电压波动和闪变仿真在图２所示的配电网中Ｌ２节点接入７５ｋＷ光伏，在Ｌ５节点接入５０ｋＷ光伏。采用０．１ｐ．ｕ．的方波信号来模拟光伏周期性的有功扰动，利用ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真软件对分布式光伏发电功率波动时对配电网电压波动和闪变的影响进行了仿真分析，仿真步长为０．１ＩｔＳ，仿真结果如图９所示。；：：；……………………●ｒ一一｛一一１｛一手：：＿＿：……………………＿ｒ一一＿ｌＩＪ…ｍｏｏｖ…：。”ｍＯｅＩｎＯｕ。……０。０２。．一一．１ｏ越腓孤骅。器：。９Ｎｉｔｕ：ｉｓｌ１。ｏｏｏ２０一一’ｌ００１．ｉｏＩ图９各测量母线的电压波动曲线Ｆｉｇ．９Ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｕｓｅｓ图９为光伏并网点Ｌ２和Ｌ５节点、ＮＯ节点以及Ｌ４节点的电压波动曲线。对仿真结果进行计算分析得到各母线节点的电压波动曲线，如图１０所示。由图１０可知，电压波动最严重的母线是Ｌ２，其电压波动ｄ＝０．７６９％。由于Ｌ２节点光伏注入功率相对较大，其引起电压波动也较大。Ｌ５节点的电压波动也相对较大，其电压波动ｄ＝０．６７３％。由于Ｌ５节点与平衡节点的电气距离较大短路容量较小，因此，虽然注入功率较小，但其电压波动较大。ＮＯ节点的电压波动最小，其电压波动ｄ＝－０．０９７％。由于ＮＯ母线与平衡节点的电气距离较小，其短路容量较大，因此ＮＯ节点的电压波动最小。由上述分析可知，光伏并网点（即功率波动点）的电压波动较严重，且越靠近功率波动点电压波动越严重。黔，，二慧《器ｌ２＿ｏＮ）Ｎ１Ｌ１Ｎ２Ｎ９Ｎ１０Ｎ１１Ｌ２Ｎ３Ｎ４Ｌ３Ｎ５Ｎ６Ｎ７Ｌ４Ｎ８Ｌ５图１０配电网各母线节点的电压波动对比图Ｆｉｇ．１０Ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｃｈａｒｔｏｆｅａｃｈｂｕｓｎｏｄｅｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ本文首次在ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ／ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒｙ仿真平台上建立了ＩＥＣ闪变仪，并通过幅值为０．２５％的８．８Ｈｚ正弦波电压扰动对建立的ＩＥＣ闪变仪模型进行了仿真验证，仿真结果表明本文所建立的ＩＥＣ闪变仪能够精确地计算电压闪变视感度。通过ＩＥＣ闪变仪模型对前述方波扰动时各测量母线节点的电压闪变进行了仿真分析和计算。仿真结果如图１１所示。根据图１１仿真结果计算得到各测量母线的电压闪变值Ｐ如表１所示。．９６．电力系统保护与控制Ｉ●ＩＩ：｛｝｛ｌＩＩＩＩＩＩＩＩ…………………－ｐ一十一一十一一一一一Ｌ…ＬＪ一。—Ｉ；；ｌ１ＩＩＩＩ●ｌＩ【ｌＩＩＩ…………‘Ｉｊ’ｌＬ：：Ｉ；；；；ＩＩ．一．—ｉｊｉ。…‘‰瀣０ｏ００４§…一＆０。００８０Ｏ００：ｌ；｛；ｌ：ｊｊ：．；ｌｌｌｊｌ，ｊ；｛Ｉ｛ｌｊｌｌ。强＇。…一００嗡一……００图１１各测量母线的电压闪变视感度曲线Ｆｉｇ．１１Ｖｏｌｔａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｌｉｃｋｅｒｓｅｎｓａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｕｓｅｓ表１各测量母线电压闪变值ＰＴａｂｌｅ１Ｖｏｌｔａｇｅｆｌｉｃｋｅｒｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｕｓｅｓ由上述分析可知，分布式发电引起的电压闪变较小，均在国标范围内，并且电压闪变的大小要综合考虑光伏注入功率和短路容量两个因素。４结论多接入点分布式光伏发电系统接入配电网后，传统的单电源辐射状网络变为一个遍布电源和用户的多源互联网络，其电能质量特性变得复杂。针对上述问题，本文通过理论与仿真相结合的方法对多接入点分布式光伏与配电网电能质量的交互影响进行了研究。仿真结果表明，分布式光伏注入的谐波电流绝大多数通过配电网主干支路流入公共电网，除光伏并网点外，负荷节点几乎无谐波电流流过。光伏并网点的谐波电压畸变率相较于其他节点有明显的抬升，且越靠近配电线路末端并网点以及整个配电网的谐波畸变率水平越高。分布式光伏并网产生的电压闪变较小，且电压波动和闪变的严重程度与光伏功率大小和电网短路容量密切相关。参考文献［１］姚致清，张茜，刘喜梅．基于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的三相光伏并网系统仿真研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１７）：７６－８１．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉａｎ，ＬＩＵＸｉｍｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｔｈｒｅｅ・－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ・－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１７）：７６－８１．Ｅ２］姚致清，赵倩，刘喜梅．基于准同步原理的逆变器并网技术［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（２４）：１２３－ｌ２６．１３１．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＺＨＡＯＱｉａｎ，ＬＩＵＸｉｍｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｑｕａｓｉｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄ—Ｃｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（２４）：１２３１２６，１３１．［３］杨德州，王利平，张军，等．大型分布式电源模型化研——究及其并网特性分析＿＿（一）光伏电站专题［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１８）：１０４．１１０．ＹＡＮＧＤｅｚｈｏｕ，ＷＡＮＧＬｉｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ，ｅｔａ１．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｇｒｉｄ・ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ——ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ（１）ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｌａｎｔｔｈｅｍａｔｉｃ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１８）：ｌ０４．１ｌ０．［４］吕志盛，闰立伟，罗艾青，等．新能源发电并网对电网电能质量的影响研究［Ｊ］．华东电力，２０１２，４０（２）：２５１．２５５．ＬＵＺｈｉｓｈｅｎｇ，ＹＡＮＬｉｗｅｉ，ＬＵＯＡｉｑｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｉｍｐａｃｔｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇ—ｙｇｒｉｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｎｇｒｉｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ［ＪＪ＿ＥａｓｔＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，２０１２，４０（２）：２５１－２５５．［５］江南，龚建荣，甘德强．考虑谐波影响的分布式电源—准入功率计算［Ｊ】．电力系统自动化，２００７，３１（３）：１９２３．ＪＩＡＮＧＮａｎ，ＧＯＮＧＪｉａｎｒｏｎｇ，ＧＡＮＤｅｑｉａｎｇ．Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇｌｅｖｅｌｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂｙｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，３１（３）：１９－２３．［６］张俊芳，姚强，杭银丽．分布式电源对酉己电网谐波分—布影响的研究【Ｊ】．电气应用，２０１１，３０（１８）：６１６５．ＺＨＡＮＧＪｕｎｆａｎｇ，ＹＡＯＱｉａｎｇ，ＨＡＮＧＹｉｎｌｉ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｏｎｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＡｐｐｌｉｃｔｉｏｎ，２０１１，３０（１８）：６１．６５．［７］陈瑶，童亦斌，金新民．基于ＰＷＭ整流器的ＳＶＰＷＭ谐波分析新算法【Ｊ］．中国电机工程学报，２００７，２７（１３）：７６．８０．ＣＨＥＮＹａｏ，ＴＯＮＧＹｉｂｉｎ，ＪＩＮＸｉｎｍｉｎ．ＡｎｏｖｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＳＶＰＷＭｈａｒｍｏｎｉｃａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００７，２７（１３）：７６．８０．Ｅ８３ＥＮＳＬ１ＮＪＨＲ．ＨＥＳＫＥＳＰＪＭ．Ｈａｒｍｏｎｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｉｎｖｅｒｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ—ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４：１５８６１５９３．——［９］ＷＡＫＩＬＥＨＧＪ．电力系统谐波基本原理、分析方法和滤波器设计［Ｍ】．徐政，等译．北京：机械工业出—版社。２００３：５５６４．［１０］孙媛媛，王小宇，尹志明．多谐波源系统的非迭代式崔红芬，等多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究．．９７．．谐波潮流分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，３２（７）：８３．９０．ＳＵＮＹｕａｎｙｕａｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｙｕ，ＹＩＮＺｈｉｍｉｎｇ．Ｎｏｎ－ｉｔｅｒａｔｉｖｅｈａｒｍｏｎｉｃｐｏｗｅｒｆｌｏｗａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｈａｒｍｏｎｉｃｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ—ｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１２，３２（７）：８３９０．［１１］ＷＡＮＧＦｅｉ，ＤＵＲＡＴＥＪＬ，ＨＥＮＤＩＸＭＡＸ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎＤＧｉｎｖｅｒｔｅｒｓａｎｄｐｏｌｌｕｔｅｄｇｒｉｄｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｅｒｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２０１０：１９４．１９９．［１２］王学华，阮新波，刘尚伟．抑制电网背景谐波影响的并网逆变器控制策略［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１１，３１（６）：７－１４．ＷＡＮＧＸｕｅｈｕａ，ＲＵＡＮＸｉｎｂｏ，ＬＩＵＳｈａｎｇｗｅｉ。Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇ—ｙｆｏｒｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅａｅｒｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｓｉｎｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１１，３１（６）：７－１４．［１３］年珩，全宇．谐波电网电压下ＰＷＭ整流器增强运行控—制技术［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，３２（１２）：５１５８．ＮＩＡＮＨｅｎｇ，ＱＵＡＮＹｕ．ＥｎｈａｎｃｅｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒｕｎｄｅｒｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙｄｉｓｔｏｒｔｅｄｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１２，３２（１２）：５１．５８．［１４］吴义纯，丁明．风电引起的电压波动与闪变的仿真研—究【Ｊ】．电网技术，２００９，３３（２０）：１２５１３０．ｒＬＪＹｉｃｈｕｎ．ＤＩＮＧＭｉｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓａｎｄｆｌｉｃｋｅｒｃａｕｓｅｄｂｙｗｉｎｄｆａｒｍｓ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，３３（２０）：１２５１３０．［１５］孙涛，王伟胜，戴慧珠，等．风力发电引起的电压波动—和闪变【Ｊ］．电网技术，２００３，２７（１２）：６２６６．ＳＵＮＴａｏ，ＷＡＮＧＷｅｉｓｈｅｎｇ，ＤＡＩＨｕｉｚｈｕ，ｅｔａ１．Ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒｃａｕｓｅｄｂｙｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，２７（１２）：６２．６６．［１６］童立青，钱照明，彭方正．同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现［Ｊ】＿中国电机工程学报，２００９，２９（１９）：１１１－１１７．ＴＯＮＧＬｉｑｉｎｇ，ＱＩＡＮＺｈａｏｍｉｎｇ，ＰＥＮＧＦａｎｇｚｈｅｎｇ．Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅｈａｒｍｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｄｉｇｉｔａｌｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００９，２９（１９）：１１１－１１７．［１７］裴玮，盛鹃，孔力，等．分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善［Ｊ】．中国电机工程学报，２００８，２８（１３）：１５２．１５７．ＰＥＩＷｅｉ，ＳＨＥＮＧＫｕｎ，ＫＯＮＧＬｉ，ｅｔａ１．Ｉｍｐａｃｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｖｏｌｔａｇｅｑｕａｌｉｔｙ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，—２００８，２８（１３）：１５２１５７．［１８］许晓艳，黄越辉，刘纯，等．分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案［Ｊ］．电网技术，—２０１０，３４（１０）：１４０１４６．ＸＵＸｉａｏｙａｎ，ＨＵＡＮＧＹｕｅｈｕｉ，ＬＩＵＣｈｕｎ，ｅｔａ１．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｎｖｏｌｔａｇｅｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＮｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｂｅｙｏｎｄｌｉｍｉｔｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（１０）：１４０－１４６．［１９］赵海翔，陈默子，戴慧珠．风电并网引起的闪变测试系统仿真［Ｊ］．太阳能学报，２００５，２６（１）：３２．３７．ＺＨＡＯＨａｉｘｉａｎｇ，ＣＨＥＮＭｏｚｉ，ＤＡＩＨｕｉｚｈｕ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｉｃｋｅｒｍｅｔｅｒｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｆｌｉｃｋｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒ［Ｊ］．ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓＳｉｎｉｃａ，２００５，２６（１）：３２－３７．［２０］王良清．电压波动与闪变检测方法的仿真研究【Ｄ】．保定：华北电力大学，２００５．ＷＡＮＧＬｉａｎｇｑｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕｍｉｏｎａｎｄｆｌｉｃｋｅｒ［Ｄ］．Ｂａｏｄｉｎｇ：ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５．［２１］ＰＡＰＡＴＨＡＮＡＳＳＩＯＵＳ，ＨＡＴＺＩＡＲＧＹＲ／ＯＵＮ，ＳＴＲＵＮＺＫ．Ａｂｅｎｃｈｍａｒｋｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｎｅｔｗｏｒｋ［Ｃ】／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＩＧＲＥＳｙｍｐｏｓｉｕｍ：ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈＤｉｓｐｅｒｓｅｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ，Ａｔｈｅｎｓ，Ｇｒｅｅｃｅ，２００５．收稿日期：２０１４－０３－１９；修回日期：２０１４－１２－０１作者简介：崔红芬（１９８４一），女，硕士，工程师，主要研究方向为分布式发电与微电网新技术、电能质量分析与控制；Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｕｉｈｏｎｇｆｅｎｌ１４＠１６３．ｃｏｍ汪春（１９８２一），男，硕士，工程师，主要研究方向为分布式发电与微电网新技术；叶季蕾（１９８３一），女，博士，高级工程师，主要研究方向为分布式储能技术。（编辑姜新丽）