Как контролировать качество электроэнергии в интеллектуальной сети? 

Поскольку новые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра и энергия биомассы, подключаются к распределительной сети в больших количествах в форме распределенной генерации электроэнергии, микросетей, малых и средних электростанций (включая электростанции с накоплением энергии и станции зарядки электромобилей), интеллектуальная сеть в новых условиях сталкивается со множеством новых проблем. Структура контроля качества электроэнергии в архитектуре интеллектуальной сети в основном состоит из распределенной генерации, сети передачи и распределения, силовой нагрузки, компенсатора качества электроэнергии и т. д.

Поскольку новые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра и энергия биомассы, подключаются к распределительной сети в больших количествах в форме распределенной генерации электроэнергии, микросетей, малых и средних электростанций (включая электростанции с накоплением энергии и станции зарядки электромобилей), интеллектуальная сеть в новых условиях сталкивается со множеством новых проблем. Структура управления качеством электроэнергии в архитектуре интеллектуальной сети в основном состоит из распределенной генерации, сети передачи и распределения, силовой нагрузки, компенсатора качества электроэнергии и т. д. С одной стороны, как основная движущая сила доступа к новой энергии, широкомасштабный доступ к силовому электронному преобразовательному оборудованию привел к появлению новых характеристик и новых проблем с качеством электроэнергии в сети передачи и распределения, которые необходимо решать в срочном порядке; С другой стороны, неоднородность, нелинейность и влияние нагрузки на потребление электроэнергии становятся все более серьезными, и эффективное использование электроэнергии становится неизбежным. Эти новые проблемы принесли с собой новые возможности и трудности для технологии контроля качества электроэнергии. Являясь ядром интеллектуальной сети, микросеть представляет собой нелинейную сложную систему, соединенную с несколькими источниками энергии. Его внутренние распределенные источники питания характеризуются непостоянством, сложностью, разнообразием и нестабильностью. Все более заметными становятся новые проблемы и новые характеристики качества электроэнергии. Поэтому для обеспечения безопасной и стабильной работы распределительной сети при подключении микросети одним из ключевых вопросов, требующих изучения и решения, является проблема качества электроэнергии.

1.Классификация устройств компенсации качества электроэнергии

Технологии компенсации и контроля качества электроэнергии можно разделить на технологии активного контроля и технологии пассивного контроля. В зависимости от различных проблем с качеством электроэнергии классифицируются и вводятся соответствующие компенсационные устройства. Технология пассивного управления направлена ​​на подавление или контроль проблем качества электроэнергии, таких как гармоники, реактивная мощность и трехфазный дисбаланс, путем параллельного или последовательного подключения дополнительных силовых электронных компенсаторов. К устройствам компенсации в основном относятся пассивные фильтры мощности (PPF), активные фильтры мощности (APF), гибридные активные фильтры мощности (HAPF), компенсаторы реактивной мощности, динамические восстановители напряжения (DVR), интегрированные стабилизаторы качества электроэнергии (UPQC) и т. д. Среди них компенсатор качества электроэнергии на основе модульного многоуровневого преобразователя (MMC) становится горячей точкой исследований и будущей тенденцией в технологии управления качеством электроэнергии среднего и высокого напряжения благодаря своей низковольтной модульной каскадной структуре. Технология активного управления — это технология, которая использует электрооборудование или распределенные источники питания для учета функции управления качеством электроэнергии путем изменения собственных характеристик входного или выходного импеданса. Технология активного контроля качества электроэнергии позволяет не только повысить эффективность использования электроэнергии, но и улучшить общее качество электроэнергии системы без добавления дополнительных компенсаторов.

2.Методы управления компенсаторами качества электроэнергии

В настоящее время компенсаторы качества электроэнергии чаще всего используют преобразователи типа источника напряжения или источника тока. Основные методы управления током компенсатора включают: гистерезисное управление, управление без ошибки, управление на основе модельного предсказания (MPC), пропорционально-интегральное управление (PI), пропорционально-резонансное управление (PR), повторяющееся управление и нелинейное робастное управление. Кроме того, улучшение традиционных методов управления током позволяет повысить эффективность отдельных способов управления. Например: комбинированный метод, сочетающий классическое PI-управление и векторное PI-управление, может упростить процесс детектирования гармоник; метод компенсации гармоник с разделением по частотам, по сравнению с традиционной компенсацией во всей полосе частот, повышает точность обнаружения и компенсации отдельных гармонических составляющих, что особенно подходит для различных гибридных активных фильтрующих устройств высокого и низкого напряжения.

3.Анализ и управление качеством электроэнергии в крупных распределенных электростанциях

С увеличением доли проникновения крупных распределенных электростанций (уровня 10–35 кВ), таких как солнечные и ветровые электростанции, взаимодействие между гармониками, генерируемыми распределенными системами на основе множества инверторов, и системами передачи и распределения электроэнергии становится все более сложным. Гармоники, создаваемые распределенными электростанциями, характеризуются высокой частотой и широким частотным диапазоном. Коэффициент усиления резонанса в типичной распределенной электростанции зависит от порядка гармоник и расстояния передачи. При распространении гармоник по сети передачи под влиянием распределенной емкости линий электропередачи и фоновых гармонических напряжений могут возникать резонансные усиления тока и напряжения. Существует два метода подавления последовательных и параллельных резонансов широкополосных гармоник в сети передачи: изменение параметров сети передачи путем подключения шунтирующих реакторов для устранения резонанса; установка гибридных активных фильтрующих устройств высокого напряжения для снижения уровня гармонических токов, поступающих в сеть.