文摘
近年来,介绍太阳能光伏发电系统的光伏系统增加了促进可再生能源的使用。一直担心PV系统的反向电流可能导致不可接受的电压升高水平配电系统中的互连节点。论述了反向电流对电压的影响特征的兴衰互连节点和配电线路的电压概要文件。当电路的线路电流很小,线路上的电压单调增加从发送端到接收端。当一个相对较大的电流,它会导致电压降低变电站附近的分布。此外,根据配电系统电压方面的大型光伏系统,允许限制线电流和输出功率的光伏系统调查。
1。介绍
近年来,光伏发电系统(PV系统)一直在鼓励和引入到电力分配系统是先进的国家政策在日本。许多研究在连接大型光伏系统的影响电力系统的电能质量执行(1- - - - - -5]。已经担心上升的电压可能是由于光伏系统的反向电流的配电系统(6]。
一般来说,电压上升由于光伏系统分配系统所表达的是反向功率流的大小。的方法上进行了调查与光伏系统在配电系统电压调整。已经有越来越多的认识到光伏系统的无功功率控制补偿的电压波动是有用的结果从太阳辐照度条件下7]。分布式发电的功率因数控制的分销网络已经提出了减轻电压升高由于分布式发电有功功率输出(8]。建议的大小从光伏系统无功功率注入连接到低压电网是由电压灵敏度矩阵(9]。静态无功补偿器(SVC)安装在低压配电网络提出了抑制电压升高由于反向功率流从光伏系统(10]。一个抽头转换开关稳压器也有用的对策对配电系统的电压升高。它提出了多个线路电压降补偿控制水龙头的位置加载抽头转换开关配电变电站的电压调节的目的(11]。水龙头的位置的在线控制策略提出了利用电压的测量数据,力量,利用位置和状态估计的数量最小化的目的利用操作(12]。
相反,电压降低配电线路由于反向功率流从大规模光伏系统据报道13,14]。正如上面提到的,我们认为反向功率流从一个PV系统使配电系统电压升高。在[13,14),作者指出,在配电馈线电压与反向功率流的增加减少的情况下从光伏系统逆功率流显著大于供电负荷分配系统。我们从基本的电路理论,显示大的反向电流从光伏系统可能会导致降低互连节点的电压的情况下长配电线路(15]。我们还定性和定量表示的配电线路长度的影响在互连节点电压起伏特征(15]。
论述了反向电流对电压的影响特点互连节点和兴衰沿着配电线路电压概要文件。此外,直线的容许极限电流和输出功率进行调查的基础上电压配电系统的行为。
2。分布系统模型
图1显示了一个单相配电系统的等效电路与一个大型光伏系统在接收端。据推测变电所分布(发送端)电压 kV,单位长度线路阻抗 ,和反向电流 。总线路阻抗 整个线的长度 。
在日本,在引进的上网电价(适合)计划在2012年,大容量光伏发电机(PV)已经建立在农村地区。这些农村地区相对远离负荷中心变电站所在地,所以,大容量光伏连接附近6.6 kV配电网馈线的结束。因此,无载假定为了从根本上只有光伏系统的影响进行调查。
3所示。电压矢量图
3.1。接收端电压的矢量轨迹
在本节中,我们之前的文献[15简要回顾了。图2说明了在接收端电压矢量图 ,发送端电压 ,和逆电流从光伏系统。在这里,功率因数为1,整个线路的长度 。电压矢量的轨迹与增加是一个大胆的实线所示。一个圆圈围绕“o”,在发送端电压为半径画虚线。
的比例和总是不变的。随着电流的增加,三角形“abh”组成的和变得同样大。三角形“abh”表示电压升高的幅度在接收端由于线路阻抗和反向电流 。
在这种情况下,尽管当前在相电压吗 ,当前的阶段以及电压先进的电压相比吗的角 。随着电流的增加,相角增加最后变成了 。
角“dba”始终是一个直角无论逆电流的大小 。因此,接收端轨迹的电压是绘制圆弧直径线所示的“广告”。
切线点“a”的圈画虚线所示的一个点链线。点“q”之间的交点是大胆的实线和一个点链线。最大的接收端电压是由线”oq。”
3.2。接收端电压的表达式
从图2,接收端电压的大小表示通过以下表达式:
使用 由于电压稳定,当前的容许范围推导出的
当前的容许极限也表示为
接收端最大电压的大小 在哪里 。
当 ,当前的是由以下表达式: 在哪里 。
从上述表达式,发现以下事实:(1)与发送端电压的增加 ,这两个和成为大(2)因此,即使接收端电压变得高于允许的电压范围,可能会在允许的范围内通过减少 。然而,减少可能会导致相反的效果减少电流的容许极限(3) 是独立于和但只取决于线路阻抗。当线路阻抗的电阻组件的大小变得相对较小的电抗组件,抑制是低(4)当前的容许极限 , ,是成反比的产物吗和 ,也就是说,整个线路的电抗分量。电阻组件的独立吗(5)当整个长度或配电线路的电抗组件变得更大,目前的容许极限变得越来越小(6)因此,电压不稳定可能是由增加引起的
3.3。一个案例研究在接收端电压线路电流的函数
作为一个案例研究中,接收端电压的依赖在直线上电流的线路阻抗计算 和整个线25公里的长度。图3显示了接收端电压作为线路电流的函数 。在这个图中,发送端电压 kV和光伏系统的输出功率, ,也画有一个点的链直线和一个细实线,分别。
在这种情况下,接收端电压是线电流增加而增加,直到 一个。接收端后电压表示最大大小 ,电压开始减少增加。在 电压的大小成为一样的发送端电压 。当线路电流增加到超过366,接收端电压小于发送端电压。允许的最大线电流381 A。
关于光伏系统的输出功率,增加而增加线路电流,直到线电流达到341,在其最大。在的范围 一个到341年,尽管接收端电压随线电流的增加而减小 , 继续增加线路电流的增加因为小减少的速度 。当光伏系统控制保持输出电流恒定,光伏系统的输出电流可以扩大到超过341,而输出功率必须减少。
4所示。沿着线电压概要文件
4.1。矢量图
数据4- - - - - -8说明电压矢量的矢量图在直线上的发送端距离。
在图4三角形“首先”表明电压上升的幅度由于线路阻抗。向量的终点继续行“ab”距离的增加由于线路阻抗成正比 。
图5显示终端电压的矢量图就最大。行“ab”存在外圆的一个点链的线。因此,电压总是大于发送端电压,然后呢上升的增加 。
在图中6,行“ab”部分存在于内部和外部的一个点链线圆。因此,电压小于在发送端,而大于在接收端附近。
另一方面,数字7和8表示的矢量图 在直线的容许极限电流,分别。在这些数字,行“ab”是在内部的一个点链线圆。因此,电压总是小于发送端电压 。
4.2。表达式的沿线电压概要文件
从图6,电压在节点远离发送端给出如下: 在哪里 ,
4.3。依赖线电流电压概要文件
作为一个案例研究中,沿着配电线路电压概要文件中描述的部分3.2( )估计是线电流的函数。图9显示了线电流电压概要派生的112,229,319,341,366,381。因此,发现以下结果:(1)当线电流112年,电压增加几乎成正比(2)当变成了229,发送端电压在其最大,电压的概要吗显示一个向下凸波形。然而,电压总是高于发送端直到线电流电压是229(3)当成了229多,电压强烈显示如上所述,这样类似的趋势开始低于6.6 kV只是在发送端附近(4)当319年或341年,电压的概要吗由发送端附近的低区和高区在接收端附近(5)当达到366时,电压在接收端在发送端伴随着电压。的电压总是小于发送端电压(6)当线路电流达到381,这是直线的容许极限电流,接收端电压和电压总是小于发送端电压(7)在的情况下 和 公里,线路电流超过381不能流安全由于方程(2)。
4.4。电压概要文件的依赖线长度D
在本节中,电压分布的依赖性沿着整个线长度讨论了两个分布线的阻抗是什么 和 。后者用导线阻抗是一个比前一个更厚。在图10沿着线,电压概要说明作为参数的线的长度262的线路电流,对应的输出功率3000千瓦的额定电压6.6 kV。
(一)线路阻抗的
(b)线路阻抗的
可以指出以下结果:(1)在的情况下 公里,电压增加几乎成正比(2)在的情况下 公里,电压的形象显示一个向下凸波形(3)当整个线长度小于21.8公里 或12.8公里 ,在接收端电压成为最大的电压总是高于发送端电压(4)当比21.8公里(约12.8公里,电压的概要吗由发送端附近的低区和高区附近的接收端与发送端电压(5)当达到34.5公里和23.9公里,电压在接收端在发送端伴随着电压。的电压总是小于发送端电压(6)当大于34.5公里和23.9公里,接收端电压和电压总是小于发送端电压(7)在这两种情况下的 和 ,262的线路电流不能流安全通过配电系统的整个长度由于方程(超过36.3公里2)
5。从光伏系统输出功率的影响
5.1。电压功率特性和容许极限输出功率的光伏系统
使用 ,方程(8)减少如下:
这个方程有以下的根源:
因此,低压电力特征是由以下表达式:
真正的根必须存在:
因此,允许输出功率表示如下:
这个方程提出了以下事实:(1)的容许极限从光伏系统输出功率正比于发送端电压的平方。因此,可以扩大容许极限的发送端电压(2)允许的极限是整个线长度成反比 。因此,长期的配电系统不能介绍列强PV系统相比,短线配电系统(3)线路阻抗的电阻组件变得越小,的容许极限输出功率降低
5.2。电压依赖性的接收端在输出功率从光伏系统
图中的实线11说明了接收端电压的依赖在输出功率由方程(13)的线路阻抗 。在这个图中,相应的线电流也是策划输出功率的函数 。图中的实线显示的最大大小和4.36 MW, 341是一个对吗 ,分别。在的情况下 , 总是高于 。
节中描述3.3,如果PV系统强烈控制保持线路电流不变,线路电流可能会扩大到超过341通过减少输出功率。然而,当光伏系统输出功率保持恒定控制,和仅限于上述大小。
图中的虚线11显示了的 ,这是厚的阻抗线相比,上述线的 。在本线路阻抗的情况下,的最大大小和分别为3.14 W, 312。这些大小是小于的 。
指出使用厚线带来减少电压上升,但同时容许极限输出功率的光伏系统必须减少。
5.3。依赖的电压概要光伏系统的输出功率
数据12(一个)和12 (b)显示电压输出功率的配置文件作为参数 ,前者可用于 而后者的 。在图12(一个),只有四个电压概要文件可以看到,这是上四个相同的概要图8,因为允许范围的输出功率。
(一)线路阻抗的
(b)线路阻抗的
在图12 (b),五个概要文件。在的情况下 ,当从光伏系统输出功率大于2.86 MW,接收端电压和电压总是小于发送端电压 。然而,的容许极限输出功率为3.14兆瓦,这是小的比 。应该注意的是,如果厚线用作配电线路、太多的减少造成的电压可能是大型光伏系统的输出功率。
6。结论
电压起伏特征造成的大型光伏系统引入长期的配电系统使用矢量图是研究工作的一个单相等效电路。
当电路的线路电流很小,线路上的电压单调增加从发送端到接收端。当一个相对较大的电流,它会导致电压降低配电变电站附近即使没有负载的存在。
的容许极限输出功率从光伏系统可以通过发送端的兴起扩大电压。然而,它加重了接收端电压和电压概要文件。应该注意的是,小电阻组件的线路阻抗防止电压的崛起,也降低了输出功率的容许极限。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。