一种调节配电网三相电压不平衡的方法与流程

本发明涉及一种调节配电网三相电压不平衡的方法，属于配电网技术领域。

背景技术：

随着我国社会经济和相关技术的快速发展，用电负荷日趋呈现多样化、随机性、灵活性等特征。由于用电负荷接入相位的随机性和时间上的不一致等原因，常常导致三相负荷不平衡现象的发生，而三相负荷不平衡是引起三相电压不平衡的主要因素，三相电压不平衡给用电负荷的正常使用带来了众多负面影响。

目前，我国配电系统大多采用三相四线制的供电方式，配电网低压用户大都是单相负荷，因此三相负荷不平衡在低压配电系统中较为常见。当配电网中出现三相负荷不平衡现象时，由于三相负荷电流的不对称将会在配电系统中性线中产生零序电流，造成变压器中性点电压漂移，使重负荷相电压降低，轻负荷相电压升高，最终导致三相电压不平衡。三相电压不平衡将会影响配电系统的安全可靠运行、增大电网的电能损耗、降低供电电能质量，因此，三相电压不平衡度已成为电网电能质量考核的主要指标之一，如何实现调整配电网不同相序用电负荷的总功率，对配电网三相电压不平衡进行调节，是现有技术中急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明提出了一种调节配电网三相电压不平衡的方法，目的是解决现有技术中配电网负荷不平衡造成的三相电压不平衡的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种调节配电网三相电压不平衡的方法，即方案一，包括如下步骤：

(1)实时采集配电网运行信息，计算配电网三相电压不平衡度；

(2)当用电负荷投入配电网时，若出现重负荷相，使配电网三相电压不平衡度超过允许值，则按照第一控制策略对三相电压不平衡进行调节；

(3)当用电负荷退出配电网时，若出现轻负荷相，使配电网三相电压不平衡度超过允许值，则按照第二控制策略对三相电压不平衡进行调节；

所述重负荷相是指配电网所接负荷总功率最大的不平衡相；所述轻负荷相是指配电网所接负荷总功率最小的不平衡相；

所述第一控制策略包括如下步骤：

A1：若重负荷相中接有柔性负荷，则退出重负荷相中的柔性负荷；

A2：实时检测三相电压不平衡度，若三相电压仍不平衡，在重负荷相中投入储能装置，所述储能装置作为电源进行放电；

A3：若检测到三相电压不平衡度仍超出允许值，则将柔性负荷投入重负荷相以外的相序，对三相电压不平衡进行调节；

所述第二控制策略包括如下步骤：

B1：若轻负荷相以外的相序存在作为负荷的储能装置或柔性负荷，则依次退出储能装置；

B2：实时检测三相电压不平衡度，若三相电压仍不平衡，则退出轻负荷相以外的相序上所接的柔性负荷；

B3：若三相电压不平衡度仍超出允许值，则在轻负荷相中投入储能装置，所述储能装置作为负荷进行充电；

B4：若在轻负荷相中投入储能装置后，三相电压仍不平衡，则进一步投入柔性负荷至轻负荷相，从而对三相电压不平衡进行调节。

方案二：在方案一的基础上，投入柔性负荷至重负荷相以外的相序时，柔性负荷能够投入重负荷相以外的单相或两相。

方案三：在方案一的基础上，所述三相电压不平衡度通过如下公式计算得到：

其中，εU(2)为电压的负序不平衡度；εU(0)为电压的零序不平衡度；U(1)、U(2)和U(0)分别为三相电压的正序、负序和零序分量均方根值。

方案四、五、六：分别在方案一、二或三的基础上，当检测到三相不平衡度小于允许值时，则停止投入或退出配电网中的储能装置或柔性负载。

方案七、八、九：分别在方案四、五或六的基础上，在对配电网中的单相进行调整时，任何一相均能够接入单个或多个储能装置或柔性负荷。

本发明中通过对电网运行信息进行采集，计算电网三相电压不平衡度，并对用电负荷投入配电网并出现重负荷相造成三相电压不平衡时，采用第一控制策略，在用电负荷退出配电网并出现轻负荷相造成三相电压不平衡时，采用第二控制策略。通过两种控制策略，依次调节储能装置和柔性负荷接入配电网的功率，一方面充分利用储能装置功率双向可控和柔性负荷灵活可调的优点，提高配电网三相电压不平衡调节的便利性；另一方面在不改变常规负荷尤其重要负荷功率需求的情况下，通过改变各相序所接等值负荷总功率，能够实现对配电网三相电压不平衡的调节，保障配电网的稳定运行。

附图说明

图1是本发明配电网系统架构示意图；

图2是本发明配电网三相电压不平衡整体调节流程示意图；

图3是本发明负荷投入配电网时三相电压不平衡调节流程示意图；

图4是本发明负荷退出配电网时三相电压不平衡调节流程示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种调节配电网三相电压不平衡的方法，在不改变常规负荷尤其是重要负荷接入配电网功率的情况下，通过依次调节接入配电网系统中的储能装置和柔性负荷的功率，实现配电网三相电压不平衡度满足允许的范围，以保障配电网系统的稳定运行。

本发明技术方案中所述的重负荷相，是指配电网所接负荷总功率最大的不平衡相，此相由于负荷总功率较大会导致电压显著降低；

轻负荷相序是指配电网所接负荷总功率最小的不平衡相，此相由于负荷总功率较小会导致电压显著升高。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：

如图2所示，本发明提出了一种调节配电网三相电压不平衡的方法，包括如下步骤：

(1)配电网主站监控系统实时接收各个负荷接入配电网的功率等运行信息，并对整个系统的三相电压不平衡度进行分析计算；

(2)当用电负荷投入配电网时，若三相电压不平衡度满足要求(即不超过允许值)，则配电网稳定运行；若出现重负荷相，使配电网三相电压不平衡度超过允许值，则按照以下步骤对三相电压不平衡进行调节：

A1：若重负荷相接有柔性负荷，则退出重负荷相上的柔性负荷对三相电压不平衡进行调节；

A2：若重负荷相退出柔性负荷后三相电压不平衡度不满足要求，则投入储能装置至重负荷相并进行放电，以降低重负荷相总功率，对三相电压不平衡进行调节；

A3：若投入储能装置至重负荷相仍不能使三相电压不平衡度满足允许值，则进一步投入柔性负荷至重负荷相以外的相序，通过改变重负荷相以外相序各自的总功率对三相电压不平衡进行调节。

(3)当用电负荷退出配电网时，若三相电压不平衡度满足要求(即不超出允许值)，则配电网稳定运行；若出现轻负荷相，使配电网三相电压不平衡度超过允许值，则按照以下步骤对三相电压不平衡进行调节：

B1：若轻负荷相以外的相序存在作为负荷的储能装置或柔性负荷，则依次退出储能装置负荷；

B2：若轻负荷相以外的相序退出储能装置负荷后不能满足三相电压不平衡度要求，则依次退出所接的柔性负荷；

B3：若轻负荷相以外的相序退出柔性负荷后不能满足三相电压不平衡度要求，则投入储能装置至轻负荷相并对储能装置进行充电，以增大轻负荷相总功率，对三相电压不平衡进行调节；

B4：若投入储能装置仍不能使三相电压不平衡度满足要求，则进一步投入柔性负荷至轻负荷相，通过改变轻负荷相的总功率对三相电压不平衡进行调节。

基于上述技术方案，给出一种应用本方案的具体实施例：

如图1所示，配电网系统架构采用三相四线制供电方式，主要由配电网三相电源(A相、B相和C相)、PEN线、常规负荷L1…Ln、含变流器的储能装置SE1…SEm、柔性负荷FL1…FLp以及相关的断路器等构成。

配电网主站监控系统实时接收各个常规用电负荷Li(i＝1,2,3,…,n)接入配电网的功率等运行信息，并对整个系统的三相电压不平衡度ε进行分析计算，若三相电压不平衡度满足要求，则配电网稳定运行；若由于常规负荷的投入或退出造成配电网三相电压不平衡度ε不满足要求，则通过改变储能装置SEj(j＝1,2,3,…,m)或柔性负荷FLk(k＝1,2,3,…,p)接入配电网的功率对配电网三相电压不平衡进行调节，使三相电压不平衡度ε满足要求；配电网三相电压不平衡度ε可以通过式(1)和式(2)计算得到

其中，εU(2)为电压的负序不平衡度；εU(0)为电压的零序不平衡度；U(1)、U(2)和U(0)分别为三相电压的正序、负序和零序分量均方根值。

当常规用电负荷Li投入配电网时，若出现重负荷相，使配电网三相电压不平衡度ε超过允许值ε允即ε＞ε允，则按照以下步骤对三相电压不平衡进行调节，如图3所示：

(1)若重负荷相接有柔性负荷FL，则退出重负荷相上柔性负荷FL，通过改变其功率对三相电压不平衡进行调节；

(2)若重负荷相退出柔性负荷FL后三相电压不平衡度ε不满足要求即ε＞ε允，则投入储能装置SE至重负荷相并调节其输出功率通过降低重负荷相的总功率至对三相电压不平衡进行调节。

(3)若投入储能装置SE至重负荷相仍不能使三相电压不平衡度ε满足允许值ε允即ε＞ε允，则进一步投入柔性负荷FL至重负荷相以外的相序，通过改变重负荷相以外相序各自的总功率对三相电压不平衡进行调节。

当用电负荷Li退出配电网时，若出现轻负荷相，使配电网三相电压不平衡度ε超过允许值ε允即ε＞ε允，则按照以下步骤对三相电压不平衡进行调节，如图4所示：

(1)若轻负荷相以外的相序存在作为负荷的储能装置SE或柔性负荷FL，则依次退出储能装置负荷，通过改变其功率对三相电压不平衡进行调节；

(2)若轻负荷相以外的相序退出储能装置负荷后三相电压不平衡度ε不满足要求即ε＞ε允，则依次退出所接的柔性负荷FL，通过改变其功率对三相电压不平衡进行调节；

(3)若轻负荷相以外的相序退出柔性负荷FL后三相电压不平衡度ε不满足要求即ε＞ε允，则投入储能装置SE至轻负荷相并调节其输入功率通过增大轻负荷相总功率，对三相电压不平衡进行调节；若投入储能装置SE仍不能使三相电压不平衡度满足要求即ε＞ε允，则进一步投入柔性负荷FL功率至轻负荷相，通过改变轻负荷相的总功率对三相电压不平衡进行调节。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述三相电压不平衡度的计算还可以通过计算三相负荷正序容量与正序容量之比获取，该负荷在公共连接点引起的三相电压不平衡度等于负荷负序容量与系统短路容量之比。

作为对上述实施方式的更进一步改进，储能装置接入配电网的功率通过变流器进行调节。在对配电网中单相进行调整时，配电网任何一相均可接入单个或多个储能装置及柔性负荷；在一次调整过程中，能够接入/退出单个或多个储能装置或柔性负荷。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。