三相负荷不平衡补偿方法和系统的制作方法

文档序号:10659821阅读:402来源:国知局
三相负荷不平衡补偿方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种三相负荷不平衡补偿方法和系统,所述方法包括:基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量;采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,按满容量进行补偿;否则通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值;利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。本发明的技术有效利用各变流器的补偿容量,减少了设备成本,同时所产生的逆向潮流可更为有效地减轻低压线路由三相负荷不平衡所导致的低电压问题。
【专利说明】
三相负荷不平衡补偿方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及电力电子变流器技术领域,特别是涉及一种三相负荷不平衡补偿方法和系统。
【背景技术】
[0002]配电网的低压台区在实际运行管理中,存在忽视三相负载的合理分配、单相用户的不可控增容、单相负载用电的不同步以及大功率单相负载的接入等问题,易造成低压台区三相负荷不平衡。三相负荷不平衡可造成配电变压器处于不平衡运行状态、损耗增大、局部温升较大而缩短变压器使用寿命,可造成低压线路中性点电位偏移、压降和功率损失增大而导致部分用户电压偏低和电网损耗增大,可造成用电设备不能正常工作等问题。因此三相负荷不平衡给电网供电质量和安全经济运行带来诸多不利影响,是低压台区有待解决的重要问题。
[0003]目前,低压台区三相不平衡的处理措施主要包括人工调整换相、智能换相和变流器补偿三种方式。人工调整换相即通过监测分析配变三相负荷数据,对负载重的相序进行人工换相,由于低压台区中用户负荷特征复杂、用电习惯差距大、用电随机性强等因素导致难以掌握三相负荷不平衡的动态变化规律,人工调整换相措施对三相负荷不平衡治理效果并不理想。智能换相即采用智能控制器,根据监测配变三相负荷数据对负载重的相序进行自动智能换相,该方式解决了人工调整换相的难以掌握三相负荷不平衡动态变化规律以及难以快速换相的问题,适用于台区用户负荷集中的场合,但存在用户短时断电、换相开关寿命短等不利影响。变流器补偿即在台区线路中并联接入变流器,对其接入点处的不平衡负荷电流进行补偿,以平衡配电变压器三相的负载电流。变流器补偿方式适用于台区用户负荷分散的场合,由于变流器并联接入台区且采用电力电子开关器件,不存在用户短时断电问题,同时使用寿命远超智能换相装置,是综合解决低压台区三相负荷不平衡等电能质量问题最佳的方式。
[0004]但采用台区线路首端并联接入变流器的接入方式,存在设备成本较高、接入点后的线路损耗和低电压的问题。

【发明内容】

[0005]基于此,有必要提供一种基于多点协调补偿的三相负荷不平衡补偿方法和系统,有效利用各变流器容量,减低设备成本,减轻负荷不平衡导致的线路损耗及低电压问题。
[0006]一种三相负荷不平衡补偿方法,包括:
[0007]步骤(I):基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量;
[0008]步骤(2):采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则进入步骤(3);
[0009]步骤(3):通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值;
[0010]步骤(4):利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。
[0011]一种三相负荷不平衡补偿系统,包括:
[0012]电流计算模块,用于基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量;
[0013]第一补偿模块,用于采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则转至执行容量计算模块;
[0014]容量计算模块,用于通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值;
[0015]第二补偿模块,用于利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。
[0016]上述三相负荷不平衡补偿方法和系统,利用多台变流器多点并联接入低压台区线路,分段地改善低压线路的线路损耗和低电压问题,各变流器通过通讯线互相通讯不足容量及序号信息,采用多点协调控制方法,下游变流器可使用剩余的补偿容量补偿上游变流器补偿容量的不足,有效利用各变流器的补偿容量,减少了设备成本,同时所产生的逆向潮流可更为有效地减轻低压线路由三相负荷不平衡所导致的低电压问题。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的三相负荷不平衡补偿方法流程图;
[0018]图2为一示例的三相不平衡补偿系统结构示意图;
[0019]图3为本发明的三相负荷不平衡补偿方法与传统方法补偿效果的对比图;
[0020]图4为本发明的三相负荷不平衡补偿系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图阐述本发明的三相负荷不平衡补偿方法和系统的实施例。
[0022]参考图1,图1为本发明的三相负荷不平衡补偿方法流程图,包括:
[0023]步骤(I):基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量;
[0024]在一个实施例中,所述步骤(I)具体可以包括如下:
[0025]采用基频dq变换对电流进行变换,并进行低通滤波,在较小延时下实时计算多点并联接入低压台区线路的变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量,即所述变流器接入点下游电流的两种不平衡分量,步骤(2)中计算三相补偿电流指令的数据基础。
[0026]步骤(2):采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;上述步骤中,通过通讯线将不足容量值不足容量值传递给其他变流器,多台变流器之间就可以进行互相通讯,其他的变流器就可以获取彼此之间的不足容量及其序号。
[0027]在一个实施例中,所述步骤(2)具体可以包括如下:
[0028]对所述变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量进行矢量合成,得到变流器三相补偿电流指令,判断所述电流指令幅值是否超过变流器的三相额定容量;若是,根据三相额定容量计算所述变流器不足的容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则进入步骤(3)。
[0029]步骤(3):通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值;
[0030]在一个实施例中,所述步骤(3)具体可以包括如下:
[0031]通过各台变流器之间的通讯线在变流器与所述系统中其它变流器之间进行通讯,由台区配电变压器低压侧首端到线路末端,依次对并联接入系统的变流器进行增序排序,获取补偿能力不足的变流器的序号及其不足的容量值。
[0032]步骤(4):利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿;
[0033]在一个实施例中,所述步骤(4)具体可以包括如下:
[0034]使用所述变流器剩余的容量,根据序号判断其它变流器与所述变流器的距离,根据所述距离大小并按照就近先补偿的原则依次对上游变流器不足的补偿容量进行补偿。
[0035]上述实施例的技术方案,通过在低压台区线路多点并联接入多台变流器,采用协调补偿控制方法,下游变流器可使用剩余的补偿容量来补偿上游变流器不足的补偿容量,从而对台区的三相负荷不平衡导致的配电变压器过载、线路损耗、以及低电压问题进行综合补偿,可有效利用了各变流器容量,同时节省了投资成本,减轻了由负荷不平衡导致的线路损耗及低电压问题。
[0036]为减少线路损耗,采用多个变流器分布式并联接入方式,参考图2所示,图2为一示例的三相不平衡补偿系统结构示意图,包括四台变流器和I条变流器之间的通讯线,通过上述三相负荷不平衡补偿方法,充分利用各变流器的容量、解决线路各接入点的低电压问题。
[0037]为了更加突显本发明技术方案的补偿效果,下面通过试验进行对比,系统结构及试验方式如下:
[0038]采用如图2所示低压线路,即线路含4个支线,可最多提供四组负荷、四个变流器并联接入点,四种接入方式分别为:
[0039]方式I:四个等容量变流器分别并联接入四个接入点,各变流器协调补偿;
[0040]方式2:四个等容量变流器分别并联接入四个接入点,各变流器独立补偿(无通讯);
[0041 ]方式3:单个变流器在低压线路首端并联接入;
[0042]方式4:单个变流器在低压线路中点(接入点3)并联接入。
[0043]分别采用上述四种接入方式的四种系统进行四种试验:依次在支线接入不平衡负载(容量为各种接入方式下变流器的总容量),即每次试验中仅有一个支线有负荷,且其容量等于并联接入的变流器容量之和,比较各种接入方式下线路首端的不平衡电流和各接入点的与线路首端电压的压降(假定线路阻抗Zlinel = Zline32 = Zline33 = Zline34 = Z,最大不平衡负荷电流为iLmax)。
[0044]参考图3所示,图3为本发明的三相负荷不平衡补偿方法与传统方法补偿效果的对比图。可见采用接入方式I的系统,即本发明所提的方法,采用了变流器分布式接入的方式和多点协调补偿的控制方法,变流器容量得到了充分利用,线路首端不平衡度电流零;同时由于可产生逆向潮流,降低了各接入点的线路压降,为所有方式中各接入点的低电压问题最优。
[0045]而采用其余接入方式的系统均存在不足:
[0046](I)采用接入方式2的系统,采用多个变流器多点接入的方式,对各接入点的低电压较优,但由于各变流器未采用多点协调控制,在某些试验中有部分变流器无法补偿上游线路中的不平衡负荷,因此线路首端不平衡电流无法减少为零;
[0047](2)采用接入方式3的系统,在低压线路首端并联接入变流器,因此线路首端不平衡电流为零,由于变流器接入点后的接入点电压无法补偿,因此各接入点的低电压问题最严重;
[0048](3)采用接入方式4的系统,在低压线路中点并联接入变流器,在某些试验中变流器无法补偿上游线路中的不平衡负荷,因此线路首端不平衡电流无法减少为零,由于变流器接入点后的接入点电压无法补偿,因此在某些试验中各接入点的低电压问题较严重(仅优于采用接入方式3的系统);
[0049]下面阐述本发明的三相负荷不平衡补偿系统的实施例。
[0050]参考图4所示,图4为本发明的三相负荷不平衡补偿系统结构示意图,包括:
[0051]电流计算模块,用于基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量;
[0052]第一补偿模块,用于采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则转至执行容量计算模块;
[0053]容量计算模块,用于通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值;
[0054]第二补偿模块,用于利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。
[0055]在一个实施例中,所述电流计算模块,进一步用于采用基频dq变换对电流进行变换,并进行低通滤波的,在较小延时下实时计算多点并联接入低压台区线路的变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量。
[0056]在一个实施例中,所述第一补偿模块,进一步用于对所述变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量进行矢量合成,得到变流器三相补偿电流指令,判断所述电流指令幅值是否超过变流器的三相额定容量;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则转至执行容量计算模块。
[0057]在一个实施例中,所述容量计算模块,进一步用于通过各台变流器之间的通讯线在变流器与所述系统中其它变流器之间进行通讯,由台区配电变压器低压侧首端到线路末端,依次对并联接入系统的变流器进行增序排序,获取补偿能力不足的变流器的序号及其不足的容量值。
[0058]在一个实施例中,所述第二补偿模块,进一步用于使用所述变流器剩余的容量,根据序号判断其它变流器与所述变流器的距离,根据所述距离大小并按照就近先补偿的原则依次对上游变流器不足的补偿容量进行补偿。
[0059]本发明的三相负荷不平衡补偿系统与本发明的三相负荷不平衡补偿方法一一对应,在上述三相负荷不平衡补偿方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于三相负荷不平衡补偿系统的实施例中,特此声明。
[0060]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种三相负荷不平衡补偿方法,其特征在于,包括: 步骤(I):基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量; 步骤(2):采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则进入步骤(3); 步骤(3):通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值; 步骤(4):利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。2.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡补偿方法,其特征在于,所述步骤(I)包括: 采用基频dq变换对电流进行变换,并进行低通滤波,在较小延时下实时计算多点并联接入低压台区线路的变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量。3.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡补偿方法,其特征在于,所述步骤(2)的采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力包括: 对所述变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量进行矢量合成,得到变流器三相补偿电流指令,判断所述电流指令幅值是否超过变流器的三相额定容量。4.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡补偿方法,其特征在于,所述步骤(3)包括: 通过各台变流器之间的通讯线在变流器与所述其它变流器之间进行通讯,由台区配电变压器低压侧首端到线路末端,依次对并联接入系统的变流器进行增序排序,获取补偿能力不足的变流器的序号及其不足的容量值。5.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡补偿方法,其特征在于,所述步骤(4)包括: 使用所述变流器剩余的容量,根据序号判断其它变流器与所述变流器的距离,根据所述距离大小并按照就近先补偿的原则依次对上游变流器不足的补偿容量进行补偿。6.一种三相负荷不平衡补偿系统,其特征在于,包括: 电流计算模块,用于基于基频dq变换和低通滤波处理,获取低压台区线路并联变流器接入点下游电流的负序和零序分量; 第一补偿模块,用于采用矢量合成的方式将负序和零序分量合成三相补偿电流指令,并判断该三相补偿电流指令是否超过变流器的补偿能力;若是,计算不足容量值,通过多台变流器之间的通讯线发送该不足容量及其序号给其它变流器,用于进行多点协调控制补偿,同时所述变流器按满容量对下游电流的不平衡分量进行补偿;否则转至执行容量计算模块; 容量计算模块,用于通过所述通讯线获取补偿能力不足的上游变流器的序号及其不足的容量值; 第二补偿模块,用于利用变流器剩余的容量,根据所述上游变流器的序号及其不足的容量值依次对上游变流器进行补偿。7.根据权利要求6所述的三相负荷不平衡补偿系统,其特征在于,所述电流计算模块,进一步用于采用基频dq变换对电流进行变换,并进行低通滤波的,在较小延时下实时计算多点并联接入低压台区线路的变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量。8.根据权利要求6所述的三相负荷不平衡补偿系统,其特征在于,所述第一补偿模块,进一步用于对所述变流器接入点下游电流的负序分量和零序分量进行矢量合成,得到变流器三相补偿电流指令,判断所述电流指令幅值是否超过变流器的三相额定容量;若是,根据三相额定容量计算所述变流器不足的容量值,并按满容量对所述变流器的容量值进行补偿;否则转至执行容量计算模块。9.根据权利要求6所述的三相负荷不平衡补偿系统,其特征在于,所述容量计算模块,进一步用于通过各台变流器之间的通讯线在变流器与所述系统中其它变流器之间进行通讯,由台区配电变压器低压侧首端到线路末端,依次对并联接入系统的变流器进行增序排序,获取补偿能力不足的变流器的序号及其不足的容量值。10.根据权利要求6所述的三相负荷不平衡补偿系统,其特征在于,所述第二补偿模块,进一步用于使用所述变流器剩余的容量,根据序号判断其它变流器与所述变流器的距离,根据所述距离大小并按照就近先补偿的原则依次对上游变流器不足的补偿容量进行补偿。
【文档编号】H02J3/12GK106026142SQ201610583913
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】邓惠华, 李国良, 何奕枫, 黄鑫, 周晓明, 郭琳, 李汉荣
【申请人】广东电网有限责任公司惠州供电局
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