配电网正在经历前所未有的变革。传统的单向调压模型假定从变电站到用户的馈线上的电压可预测地下降。
然而，分布式风能系统的发展使得传统模型和调节技术无法在ANSI C84.1准则范围内保持交付电压。
根据美国能源部能源效率和可再生能源办公室(EERE)网站，(188app下载地址www.energy.gov eere /风/ distributed-wind)风能技术办公室根据风力发电厂相对于最终用途和配电基础设施的位置，而非技术或项目规模，从技术应用的角度界定分布式风能。
分布式风能系统的增长潜力是巨大的。
EERE网站称:“对美国表后分布式风力潜力的分析发现，分布式风力系统在技术上是可行的，适用于大约4950万个住宅、商业或工业场所，约占美国所有建筑的44%。”
这刺激了电网测量、监控和控制的新方法，提供实时测量，使配电管理应用程序能够更好地管理电压并保持高电能质量。
分布式风的电压波动
分布式风的电压波动传统的电力输送模式将电力从集中式发电厂通过配电馈线推送到消费点。电力沿着线路消耗，公用事业公司使用分接开关，电压调节器和电容器组来调节电压，以确保输送保持在ANSI指导范围内±5%，一直到线路的末端。从历史上看，关键问题是确保电压不低于或高于这些标准。
进入分布式风能系统。根据EERE网站，这些通常安装在但不限于住宅、农业、商业、工业和社区场所，大小可以从家中的5千瓦涡轮机到制造工厂的多兆瓦涡轮机，或连接到当地的配电系统。
这些发电点沿着配电馈线注入电力，这可能会增加或降低超出ANSI准则的电压水平。换句话说，增加可再生能源的整合意味着可变负荷和发电量波动，这与恒压模型相悖。
此外，分布式风本质上是间歇性的。在没有测量、监视和控制的情况下管理不可预测的间歇性更加困难，可能会导致系统中的振荡电压。注入点的电压上升也可能产生反向系统功率流。
因此，公用事业需要更先进的电力监测和控制系统，能够精确和快速测量电压，使其配电管理系统(DMS)能够响应和调节馈线上的电压。但这意味着DER集成需要实时数据来实现他们的控制策略。
NovaTech公司电力产品产品管理副总裁雷·赖特说:“这个问题不仅仅是家里烤焦了的吐司。“我们担心的是不可预测的电压传输会扰乱馈线沿线的家庭、商业和工业客户的服务，包括电机和设备的损坏以及服务的中断。”
更精确的监测和控制
有效控制不可预测的、可变的和潜在的双向电压流的挑战始于测量。控制这种变异性的唯一方法是沿着配电馈线进行准确的测量，并且能够足够快地将数据传输到控制系统，以调节电压并保持其处于控制之下——基本上是实时的。
电压传递的监测和控制可以是DMS的领域。这些系统经过多年的发展，现在使用的先进DMS模型使用伏特/无功优化(VVO)，其中电容器组、稳压器和固态系统被开关，以保持可接受的功率因数和电压水平。最近，分布式能源资源管理系统(DERMS)的出现是为了应对基于可再生能源的分布式能源的不断增加。这些都是用于监测和控制能源的复杂控制系统。
Wright说:“DERMS需要对电压、负载、无功功率、故障数据甚至天气数据进行准确、实时的测量。”“一个关键的考虑因素是如何设计和安装这些监控系统，以一种对公用事业公司来说具有成本效益的方式。这对传统的磁电流互感器(CT)和电位互感器(PT)电网监测方法提出了质疑。CTs和PTs的安装成本昂贵且耗时，此外，在安装时必须切断馈线。”
另一种低成本的方法是采用低电压(0-10V AC)传感器技术进行所有电压和电流测量。这些传感器是安全的，准确的所有所需的测量，并且可以安装而不停机。
三种原始电压和电流可以连接到Bitronics配电网监测器(DGM)，这是一种极顶测量系统，可以进行数十种有用的测量，包括电压优于0.5%、负载、功率因数、真实功率和无功功率。ANSI 51过流元素可以报告故障拾取和峰值故障电流。所有这些测量结果通过DNP3通过无线电报告给DMS和DERMS。
Wright说:“DGM在新英格兰地区的初步部署推动了DGM的进一步增强。“这包括新的‘标准化电压’测量，以适应传感器读数而不是PTs和ct，额外的浪涌抑制，以及‘安全屏蔽’，以防止电缆连接器被篡改。这一重大项目是由公用事业委员会要求准确测量和报告线路末端电压所推动的。”
鉴于趋势表明分布式风能系统集成每年都将显著增加，因此也需要将电压、功率因数和频率保持在理想的范围内。新的网格测量和监测技术对于控制这些因素至关重要。
