分布式電壓/無功控制技術

電壓和無功控制并非新概念，所有的配電系統均需要電壓和無功控制，以維持母線電壓水平，保障較高的功率因素。尤其是目前，電力公司正在采取措施提升電網運行效率、資產管理水平，此時的電壓/無功控制技術就更加重要了。

智能電網分析軟件可以結合從自動化變電站流過的信息和通過SCADA系統采集的配電網數據進行分析，并推薦配網運行zui優的重構結構。電網優化將以zui小的線路網損為目標，整合由高級計量設施(Advanced metering infrastructure, AMI)采集的用戶數據進行電壓調整，同時將電壓維持在可接受的水平。預計到2030年，美國566000條配電饋線中的55%都將具備電壓/無功控制功能，新建的饋線則將全 面實現配電自動化。

在智能配電系統中引入通信技術和設備，將位于變電站和控制中心中的處理器和現有的控制器互聯起來，實現信息共享，從而拓寬電壓/無功優化控制的能力。這些處理器可根據配電系統層面的參數，采取相應的控制措施來滿足需要的電壓/無功要求。值得一提的是，現在已經有很多的電壓/無功控制器安裝了支持IEC61850、DNP3等協議的通信設備，如下圖所示。

配電系統的控制器通常采用“獨立模式”，即控制器只根據其設備自身的測量信息動作。近年來，隨著配網饋線的頻繁重構、并網新能源功率波動的影響，在這種動態環境下，電力公司就不得不考慮效率、線損、穩定性這些過去不那么嚴重的問題。曾經普遍采用的“獨立模式”的控制器無法滿足新形勢下的需求了。因此，必須研發新技術、新設備，要求能根據環境變化，動態協調不同類型的電壓/無功控制設備。

為了實現這些目標，電力公司就得部署能夠協調所有電壓/無功控制設備的電壓/無功控制系統。目前，主要有3種系統級的電壓/無功優化控制方法。

1、“基于規則”的解決方案：這種方法根據采集的數據，基于確定的規則來決定當前的電壓/無功控制措施。這種方法簡單，易于理解。但在處理饋線頻繁重構以及高滲透率DERs(尤其功率波動性較大的可再生能源)接入情況時比較棘手。

2、“基于模型”的解決方案：高級配電管理系統能夠處理動態配網的zui優潮流。這種方法可以較好地解決饋線頻繁變動的配電網的電壓/無功控制問題。當然，系統復雜度和開發費用也明顯增大了。

3、自適應的解決方案：簡單來說，第三種方案要經過一段時間的學習，然后根據當前測量的實時數據（電氣條件、天氣狀況等）和在同樣條件下過去的經驗來決定采用哪種方法。自適應方案的主要優點是不需要摸擬系統的運行狀況，因此是一個靈活可拓展的解決辦法。一些供應商，包括PCS Utilidata和庫柏電力系統，目前正在推動這種技術，如下圖所示。