考虑配网电压支撑整体最优的SVG配置方法

内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔供电分公司 姚志东 刘易 国网浙江台州市黄岩区供电公司 董继

1 引言

SVG配置的现有研究聚焦于减少网损、降低投资费用等。李国成等[1]研究以线损和投资费用最小为目标的最优配置问题，无功设备的最优配置点由灵敏度分析得到。胡晓阳等[2]引入无功补偿分布因子，以确定无功设备的候选位置和容量。上述方法并未分析SVG 对配网电压的整体提升效果。于晓军等[3]将最优配置与可靠性评估结合，得出无功补偿装置的最优配置方式。余健明等[4]从最大节约网损的角度出发，结合配电网络自身的特点确定无功装置补偿点的位置。这些方法主要从降低费用角度考虑整个配电网无功装置的配置。现本文提出一种SVG接入后对配电网电压整体提升效果最优的配置点确定方法。

2 SVG接入对配电网电压的影响

SVG接入的配网示意图如图1所示。

图1 SVG接入的配电网示意图

设馈线上共N个用户，第n个用户视在功率为Sn=Pn+jQn；线路始端为节点0，与配电网变电站二次侧相连接；线路上第n户所在位置电压为Un；第n-1 个用户和第n个用户之间线路阻抗为Rn+jXn；SVG注入线路的无功功率为Qsvg。

2.1 SVG未接入配网时

假设配电网均为辐射型馈线，忽略馈线中的功率损耗，且定义线路中有功功率和无功功率向负载方向流动为正方向，反之为负方向。

SVG 接入前，第m与m-1 个用户之间压降为式（1）：

用户消耗的有功功率Pn和无功功率Qn均大于0，故ΔUm>0，Um

式（2）中：U0为线路初始端电压。

2.2 SVG接入配网后

2.2.1 用户位于SVG配置点上游

SVG接入后，用户位于SVG配置点之前或与其同配置点时（即0

图2 用户位于SVG配置点上游

用户位于SVG 配置点前节点的电压计算如式（3）：

由上级电网故障等原因产生电压暂降时，线路各节点电压均会下降，此时SVG向电网注入无功功率以支撑电压，此时Qsvg>0，反之Qsvg<0。此时相邻节点的电压差为式（4）：

2.2.2 用户位于SVG配置点下游

当用户位于SVG 配置点之后时，即g

图3 用户位于SVG配置点下游

用户位于SVG 配置点后节点的电压计算如式（5）：

此时相邻节点的电压差为式（6）：

3 考虑电压支撑的SVG最优配置点

3.1 SVG最优配置指数

SVG配置点前后的节点电压如图4所示。

图4 SVG配置点前后的节点电压

本文以最小化电压暂降对线路各节点电压的影响作为目标。在最优配置点处电压水平将被抬升到暂降前水平。根据潮流分布，最优点之后各节点电压也将提升至暂降前水平。设图4所示g点为SVG最优配置点，则g点及其后各节点电压均应补偿至暂降前水平。设暂降幅值为ΔU，暂降后且未治理时的电压幅值为U′m，则有式（7）：

式（7）中：Um,B在数值上与Um相同，U′m在计算方式上与Um相同。整理可得式（8）：

式(8)中各变量均为有名值。将式(8)左侧定义为最优配置指数OAI，即得式（9）：

最优配置指数OAI的大小决定式(8)右侧g的取值，也就决定了SVG的接入位置。

3.2 配置效果的判定

本文采用欧氏距离判定SVG接入不同节点后对电网电压的整体支撑效果，计算方法如式（10）：

式（10）中：Ui和U′i分别为暂降前后各节点电压幅值。

4 算例分析

4.1 算例简介

参考图1，在Simulink 中搭建仿真模型。算例参数为馈线含18 个节点，各节点所接负荷参考IEEE33 算例的主馈线各节点的负荷参数。仿真时，SVG遍历接入不同节点。SVG可发出或吸收的最大无功功率为3.0MVar。

4.2 电压支撑效果分析

为验证本文所述SVG最优配置点确定方法，设定3 个不同的算例进行比较。各算例下的暂降幅值与线路阻抗如表1所示。

表1 各算例下的暂降幅值与线路阻抗

SVG依次遍历接入线路中各节点，仿真得到不同节点接入SVG后各节点与暂降前各节点电压之间的欧氏距离对比。不同算例的节点电压欧氏距离对比如图5所示。

图5 不同算例的节点电压欧氏距离对比

在不同算例中，均存在一节点接入SVG后使得对线路电压整体补偿效果最好。由图5（a）中可知，算例一中在节点8 接入SVG 时，各节点电压与暂降前电压的“距离最短”，即补偿效果最好。对比图5（b）、5（a）可知，暂降幅值减小，在节点6接入时首先达到补偿前水平，相对算例一的节点8，最优点向线路首端偏移；对比图5（c）、5（a）可知，线路参数增大，在节点5 接入时首先达到补偿前水平，相对于算例一的节点8，最优点向线路首端偏移。上述变化与由式（8）对应。

4.3 本文方法的验证

本节将对三种算例下最优配置点的选择进行理论验证，3种算例中且配置点g取值不同时，式（8）右侧取值如表2所示。

表2 式(8)右侧取值

对于算例一，OAI 值为0.4869，位于区间［0.4515，0.5178］中部，接入7 或8 节点的电压支撑效果相似，为使得最优点后节点电压恢复暂降前水平，工程上一般在节点补偿，可以规定这种情况下选取节点8 作为最优点；对于算例二、三，OAI值分别为0.3617 和0.4869，分别靠近［0.3130，0.3772］的右端点与［0.4233，0.5331］的右端点，这两种算例中分别选择节点6、5作为最优配置点时对线路电压整体支撑效果最优。仿真结果与式（8）所确定的最优配置点结果一致，验证方法的正确性。

5 结语

对于辐射网，馈线中存在一个SVG 最优配置点：电压暂降时，该点接入SVG后能够有效地提高配网整体的电压水平。本文提出SVG接入辐射网的最优配置点确定方法，适用于存在大量敏感负荷的辐射型配网，能够充分利用无功补偿装置的无功容量，提高配电网的供电质量。