分布式电压/无功控制技术

电压和无功控制并非新概念，所有的配电系统均需要电压和无功控制，以维持母线电压水平，保障较高的功率因素。尤其是目前，电力公司正在采取措施提升电网运行效率、资产管理水平，此时的电压/无功控制技术就更加重要了。

智能电网分析软件可以结合从自动化变电站流过的信息和通过SCADA系统采集的配电网数据进行分析，并推荐配网运行zui优的重构结构。电网优化将以zui小的线路网损为目标，整合由高级计量设施(Advanced metering infrastructure, AMI)采集的用户数据进行电压调整，同时将电压维持在可接受的水平。预计到2030年，美国566000条配电馈线中的55%都将具备电压/无功控制功能，新建的馈线则将***实现配电自动化。

在智能配电系统中引入通信技术和设备，将位于变电站和控制中心中的处理器和现有的控制器互联起来，实现信息共享，从而拓宽电压/无功优化控制的能力。这些处理器可根据配电系统层面的参数，采取相应的控制措施来满足需要的电压/无功要求。值得一提的是，现在已经有很多的电压/无功控制器安装了支持IEC61850、DNP3等协议的通信设备，如下图所示。

配电系统的控制器通常采用“独立模式”，即控制器只根据其设备自身的测量信息动作。近年来，随着配网馈线的频繁重构、并网新能源功率波动的影响，在这种动态环境下，电力公司就不得不考虑效率、线损、稳定性这些过去不那么严重的问题。曾经普遍采用的“独立模式”的控制器无法满足新形势下的需求了。因此，***研发新技术、新设备，要求能根据环境变化，动态协调不同类型的电压/无功控制设备。

为了实现这些目标，电力公司就得部署能够协调所有电压/无功控制设备的电压/无功控制系统。目前，主要有3种系统级的电压/无功优化控制方法。

1、“基于规则”的解决方案：这种方法根据采集的数据，基于确定的规则来决定当前的电压/无功控制措施。这种方法简单，易于理解。但在处理馈线频繁重构以及高渗透率DERs(尤其功率波动性较大的可再生能源)接入情况时比较棘手。

2、“基于模型”的解决方案：高级配电管理系统能够处理动态配网的zui优潮流。这种方法可以较好地解决馈线频繁变动的配电网的电压/无功控制问题。当然，系统复杂度和开发费用也明显增大了。

3、自适应的解决方案：简单来说，第三种方案要经过一段时间的学习，然后根据当前测量的实时数据（电气条件、天气状况等）和在同样条件下过去的经验来决定采用哪种方法。自适应方案的主要优点是不需要摸拟系统的运行状况，因此是一个灵活可拓展的解决办法。一些供应商，包括PCS Utilidata和库柏电力系统，目前正在推动这种技术，如下图所示。