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摘要：针对在规模化充电桩接入电网时，需要搭建实际电网模型的问题，提出了一种基于Matlab/Simulink的实际配电网仿真模型，并结合相应算例，对配电网建设中变压器容量如何选择的问题进行了详细分析。
关键词：Matlab/Simulink；配电网；仿真模型
0引言
随着电动汽车的使用日益增多，研究规模化充电桩的接入对城市配电网的影响迫在眉睫。建立电网结构模型是研究规模化充电桩接入对电网影响的基础，而对于构建电网结构模型，目前通常采用两种方法：1）构建实际结构电网，需要相应地区充电桩数量和渗透率的实际数据，并结合该地区人口数量和充电桩建设规划，对未来该地区的负荷量加以预测；2）构建IEEE多节点电网结构，需要提供线路、变压器参数、节点所接用户数。
在配电网模型研究方面，文献[1]通过搭建北京地区实际配电网来研究规模化充电桩接入对北京某地配网的影响。文献[2-3]则通过搭建IEEE33节点仿真模型来研究规模化充电桩对城市配电网的影响。为了研究规模化充电桩接入对配电网影响的问题，本文提出一种基于Matlab/Simulink的实际配电网仿真模型，并结合相关规定与配电网实际情况及相应算例，对配电网建设中变压器容量如何选择的问题进行了详细分析。
1仿真模型的建立
配电网仿真模型如图1所示，该模型中共设有两个低电压等级，分别为10kV等级与380V等级，电源侧则采用环路、多端供电模式，以保证可靠、不间断供电。图中共设有两个电压源（Source1、Source2），其等效电压等级均为10kV，且该配电网中共含有六个负载点，其中包括五个阻感性负载点和一个异步电动机模型负载点，五个阻感性负载分别为居民区1~居民区5。同时，该配电网中含有七个变压器，分别为T1~T7，其中由于异步电动机模型负载过大，其大负载由T1~T4共四个变压器共同承担。因所有变压器均为配电变压器，故将其变比设为10/0.4kV。配电网中输电线路由电缆线路构成，其中，L1、L2为10kV电缆线路，L3~L8为380V电缆线路。M1~M3为测量模块，M1、M2的电压等级为10kV，M3的电压等级为380V。异步电动机模型的定子A相电流、转子A相电流、转子转速和转矩的波形都由同一个示波器Scope来显示。与此同时，在仿真的配网中还设有两个联络断路器，分别为breaker1、breaker2，从而使配网形成环网结构，并在检修时增加可操作性。
图1 由Matlab/Simulink搭建的配电网模型
2 仿真模型各部分电气元件选型
2.1负荷有功功率最大值
由于变压器容量选择依据的是所带负荷有功功率的最大值进行计算得来的，同时，由于配电网数据的缺乏，故现对五个居民区负荷点和一个异步电动机模型负载点进行假设，获知各个负荷点有功的最大值。
2.1.1居民区负载
假定五个居民区都为基本住宅区，不含或少量含有商业负荷，且住宅区建筑面积多为120m2及以下。依据《居住区供配电设施建设标准》，居民区每户基本配置的用电容量按以下原则确定：
建筑面积120m2及以下的，基本配置容量每户8KW；建筑面积120m2以上、150m2及以下的住宅，基本配置容量每户12KW；建筑面积150m2以上的住宅，基本配置容量每户16KW；高级住宅容量统计标准，应按实际核算后容量进行配置，但考虑到其装修和建设标准较高，要求每户配置容量不低于16KW。以上规定是住宅配置容量的下限，可根据用电需求增加配置容量，可以上调一档及以上进行容量配置，即以4KW整数倍递增。因此，对各个居民区总户数进行假设，即可得值如表1所示。
表1各居民区总户数和有功功率最大值
图2各居民区配电变压器所需容量的最小值
由图中曲线可得，T5承担了居民区1和居民区2的负载，T6承担了居民区3和居民区4的负载，故T5所需容量最小值为304KVA，T6所需容量的最小值为364KVA。
根据《10kV配电变压器技术规范》，配电变压器的联结组标号常用为Dyn11、Yyn0、Yzn11，宜选用Dyn11，又由于干式变压器容量通常不超过1000KVA，故选用油浸式变压器为配电变压器。此外，依据低压配电网客户接入原则：低压客户接入后，配电变压器装接容量乘以配置系数不应超过配电变压器容量的80%，超过时应考虑新增布点和增容改造。
故可以得出变压器T5的容量应选400KVA，T6的容量应选500KVA，T7的容量应选630KVA。
3结论
提出了一种通过Matlab/Simulink搭建的实际配电网仿真模型，并详细介绍了该模型中变压器容量的选择方法。
参考文献
[1]郭春林，贾东明.规模化电动汽车充电对配电网的影响及有序充电研究.电力建设，2015.
[2]时勇，杨明，等.电动汽车规模化应用对临沂电网的影响.2015.
[3]规模化电动汽车充电负荷建模及其对配电网影响研究.三峡会议2013.
论文作者:曹海猛,王博,张志福,杨能武
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：容量论文; 变压器论文; 居民区论文; 模型论文; 配电网论文; 负载论文; 电网论文; 《电力技术》2016年第10期论文;