胡磊磊
南京亚派科技股份有限公司
摘要：配电网电能质量治理研究中，关于设备方面研究相对较少，特别是质量治理设备协调控制配合方面内容很少。基于此，文章将电能质量治理设备当做重点，提出消除设备干扰的主要措施，借助设置协调系数减少设备间干扰，便于实现电能质量治理设备协调控制，最终对电压波动情况进行合理控制，避免对配电网电能质量治理产生影响，促进电能质量治理工作全面开展。
关键词：电能质量 ； 协调控制 ； 配电网
前言：
在当今电力技术不断发展的当下，人们对电能质量要求越来越高，随着各种非线性负荷的广泛应用，电能质量问题随之增加。为了有效满足人们电能质量方面需求，常常使用多种方法进行治理。在不同电能质量治理设施连接期间，因电能质量调节装置不同，响应速度不同，各装置调控目标间会相互影响，进而使得装置动态性不断下降。所以，有必要使用主动控制法对不同设备动作与输出情况进行合理协调，避免影响电能质量调制成效。
为了防止配电网当中不同电能质量治理设备间彼此影响，结合配电网谐波畸变与高低电压等问题，结合电网参数与配电网运行现状，将APF与SVG当做中心，对影响区域进行全面划分，然后将区域控制节点为主，合理计算不同控制节点协调系数，便于确保SVG与APF协调运行。
1 配电网电能质量问题
通常来讲，配电网电能质量包含下面几方面内容：（1）电压质量：即理想和实际电压间存在的偏差，其可以充分反映供电企业向用户提供的电能是否合格，电压质量的好坏直接关系到大多数负荷能否正常可靠运行；（2）电流质量：可以充分体现其和电压质量间的关系，电流质量主要取决于负载情况，电力电子负载绝大多数可看作谐波源，是引起电网谐波的重要因素；风机、电容及变频器等负荷，则往往造成电网无功电流容量的增大；（3）供电质量：即供电的可靠性和清洁度，也代表着服务质量，具体包含电价合理性、透明度等；（4）用电质量：即电流质量和反映供用电双方间的影响与作用的用电方义务，还包含用户如期缴纳电费情况等。
在电网系统中，由于分布式电力电子补偿装置具有补偿效率高、各设备容量配置灵活等特点，广泛应用于工业、电力及轨道交通等不同场合。在一个公共电网环境下，当出现多台电能质量治理设备并联时，如何保证多台设备之间的协同运行，既能避免多台设备之间的稳定运行，又能保证系统总的电能质量不因某几台装置的退出，而出现效果变差的结果。是电力电子产品接入电力系统后需要重点研究的内容。
2 电能质量治理装置控制措施
将电力电子产品工作时的扰动当做主要特点，可以将电能质量问题分为事件型与连续型。其中，连续型主要为长时间内、连续的非正常情况，这里包含频率偏差、相位偏差、幅值偏差、电压电流谐波、电压波动、闪变及电压暂降等。电压质量问题的主要采用UPS、DVR等产品来解决，电流质量问题主要依靠静止无功补偿装置SVG与有源滤波装置APF来处理，本文主要针对电流质量治理产品的相关控制措施进行分析。
2.1 APF并联
联合使用多台APF，共同使用电流互感器对负载电流情况进行检测。
.png)
2.2 APF与SVG相互协调
结合上述APF运行情况，能在APF与SVG控制器内生成模块，便于增加协调系数，便于对不同APF与SVG等谐波及无功进行合理分配、这一系数大小和不同控制节点情况密切相关，便于协调APF与SVG运行。
3 灵敏度指标
在谐波源作用下，配电网可以生成各种谐波潮流与基波潮流。其中，谐波潮流即由非线性符合基波潮流变成，在全部潮流当中占比较小，和基波潮流之间进行耦合。谐波潮流的变化会对基波功率产生重要影响，基波潮流的改变也会影响谐波作用。
具体谐波潮流等式约束为：Ih=YhUh ，基波潮流计算期间，受到谐波的影响，多为各节点下的k次谐波功率，详细公式如下：
.png)
4 控制措施设计
配电网电能质量设备协调控制，包含主控单元、区域协调控制器与本地控制单元等方面构成，详细如下：
.png)
图1 控制流程
（1）计算不同控制节点电能质量治理装置参数灵敏度，也就是APF控制节点中融入无功，便于对被控节点电压-无功灵敏度与APF控制节点融入谐波电流，便于对谐波电压灵敏度进行合理控制。
（2）结合控制节点装置容量与被控节点灵敏度指标，考虑扰动问题发生期间不同控制节点配置情况。针对APF协调各项系数即可为控制节点下的谐波灵敏度和总谐波灵敏度比；SVG，协调系数即各控制节点对被控节点电压-无功灵敏度、总电压无功灵敏度下的比值；就APF与SVG而言，应先忽视不同控制节点间的相互影响，结合上端某类控制节点分配SVG参数，然后结合不同被控节点对控制电压无功灵敏度、等，即可获得APF协调参数。
（3）主控单元可以对不同节点支路电流情况与电压波动情况进行合理监控，以不同被控节点灵敏度指标对不同节点协调系数进行充分计算，便于对区域控制节点参数进行全面优化。控制节点参数从区域控制器传到本地不同控制单元当中。若区域协调控制器遇到故障，本地控制单元可以结合下一条线路情况获得补偿电流，这里协调系数可以设为1，然后将数据传到控制节点当中。
5 应用实例：
基于以上控制策略，在实际系统中进行了相关试验验证。其中，图2为四组有源滤波器APF并网后的实际均流效果图，每台APF容量均为300A，主控系统采集到的总谐波含量均分，得到每台的均流系数均为0.25。计算可得，采用均流控制策略后，电流偏差不超过3%。验证了该算法的有效性。
.png)
图2 多模块并联后的均流效果图
图3分别为多台设备并网前后，电网电流谐波含量对比表（测试仪器为FLUKE435），可以看出通过多台设备并网后，电流谐波含量由平均约16%降低至2.5%水平，满足电网对谐波含量的要求。
.png)
图3 治理前后电网中谐波含量对比图
结语：通过上文分析和论述，在对主站情况进行实施监测后，以不同控制节点灵敏度指标为基础，对区域控制器设置最佳协调系数，本地控制器将协调系数当中基础，可对不同控制节点情况进行合理调节。结合实测数据，可看出本文所提出的控制策略具有较高的均流度以及较好的谐波治理效果。当部分设备退出后的协调控制情况与上述结果一致。若只考虑SVG与APF中的无功补偿与谐波补偿情况，虽然上述两种设备都有更多功能，但能在多方面开展协调控制。
参考文献：
[1] 张勇军，刘斯亮，江金群，等 . 低压智能配电网技术研究综述[J]. 广东电力， 2019 ，32 （1）：1-12.
[2] 张玮亚，李永丽，孙广宇，等 . 基于静止同步补偿器的主动配电网分区电压控制 [J]. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （7）：1644-1656.
[3] 任永峰，云平平，薛宇，等 .NSC 改善 DFIG 电能质量与故障穿越研究 [J]. 中国电机工程学报，2018 ，38（17）：5052-5062+5302.