一种配电台区的电能质量控制方法与流程

本发明涉及电能质量控制
技术领域：
，尤其涉及一种配电台区的电能质量控制方法。
背景技术：
：随着经济与社会的发展，380v/220v配电网负荷的多样性越来越强。首先，随着空调、洗衣机等大量电机驱动家用电器的应用，配电网功率因数趋于降低，例如洗衣机所使用的单相感应电机的功率因数不足0.7，其工作时需要从电网吸收大量的无功功率，不仅增加了线损，而且拉低了系统电压，影响客户正常用电。其次，为了提高性能、效能，家用电器的变频化程度越来越高。变频器在工作过程中会产生谐波，特别是采用晶闸管整流的变频器，3次、5次等低次谐波含量大；3次谐波呈现零序特性，在中性线叠加可能造成中性线过载，造成中性线烧毁，进而导致过电压导致用户电器损毁。最后，低压负荷是单相负荷与三相负荷的集合，更以单相负荷居多。负荷分配不均匀、用户用电的随机性大等，造成三相负荷不平衡，不仅导致中性点电位漂移、过电压、低电压问题，而且造成损耗增加。综上，解决低功率因数、谐波、三相负荷不平衡等电能质量问题，对于提高配电网的安全、优质、经济运行具有现实意义。对于配电台区而言，进行电能质量控制的设备基本是低压无功补偿装置，安装在配变低压侧。低压无功补偿装置是由电容器组、投切开关(接触器、晶闸管、复合开关等)和控制器组成。控制器通过采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，根据控制目标(功率因数、无功功率、无功电流)自动投切电容器，实现无功功率补偿和电压质量改善。低压无功补偿装置在实际运行中存在诸多问题。一是故障率高。部分电容器组不能实现过零投切，投切过程中存在过电压、过电流冲击；部分台区负荷波动大，电容器组需要频繁投切，但由于电容器组在下一次投入之前必须进行充分放电，无法满足频繁投切的要求。此外，随着配网谐波含量越来越高，电容器组谐振问题越来越多，谐振过电压、过电流也是导致电容器故障的主要原因之一。二是控制效果不佳。目前，低压无功补偿装置容量一般按配变容量的40％配置，分2-4组，有级调节。当配变轻载运行时，电容器可能存在无法投入，或反复投入(即投入后超调，未投入欠调)问题，导致配变经济运行能力下降。近年来，采用电力电子技术的电能质量控制技术取得飞速发展，如svg(静止无功发生器)、apf(有源滤波器)、dvr(动态电压恢复器)等，并在工业、厂矿、新能源发电等领域得到越来越广泛的应用。上述技术具有电能质量控制效果好、动态响应速度快等优点，但也存在一定的不足，影响了其在配电台区的应用，主要障碍就是价格高，虽然近年来电力电子器件的价格持续降低，但其价格仍高出电容器等无源器件数倍，无法在供电企业广泛应用。因此，把传统的低压无功补偿装置与电力电子技术的有点有机结合，并针对配电台区的特点，设计新的电路结构，对于解决目前配电台区存在的低功率因数、谐波、三相不平衡问题具有创新价值。技术实现要素：本发明实施例提供了一种配电台区的电能质量控制方法，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法，包括：有源电路、无源电路、二次控制系统，有源电路与无源电路并联连接于台区配电和负荷间的配电线路，二次控制系统与有源电路、无源电路连接；有源电路包括电压源变流器，无源电路包括滤波器；方法步骤包括：检测配电线路的负载电流和电压，并根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流；将负载功率因数的有级调节部分作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制；将负载功率因数的无级调节部分、负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的控制指令电流，对有源电路的变流器进行控制。可选地，对无源电路的投切进行控制包括：对无源电路的投切按照先投后切的顺序进行控制。可选地，对有源电路的投切进行控制包括：对有源电路的投切根据补偿量的预设的优先级进行控制。可选地，预设的优先级的顺序为：零序电流、负序电流、2次谐波电流及4次～10次谐波电流、3次谐波电流、无功电流。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例提供了一种配电台区的电能质量控制方法，包括：检测配电线路的负载电流和电压，并根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流；将负载功率因数的有级调节部分作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制；将负载功率因数的无级调节部分、负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的控制指令电流，对有源电路的变流器进行控制，本发明实施例中通过结合供电企业配电台区电能质量的特点，根据城市三相四线配电台区负荷特性，将功率因数分配到无源电路部分作为无源电路部分的投切指令，将负序电流、零序电流和谐波电流分配到有源电路部分作为有源电路部分补偿的指令电流，对配电台区的电能质量综合控制装置进行控制，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明实施例提供的一种电能质量综合控制装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法的另一个具体的流程示意图；图4为本发明实施例提供的一种有源电路部分进行控制流程示意图。具体实施方式本发明实施例提供了一种配电台区的电能质量控制方法，用于解决目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。首先，对本发明实施例提供的配电台区的电能质量控制方法所对应应用的电能质量综合控制装置进行详细的描述。请参阅图1，电能质量综合控制装置包括：一次电路和二次控制系统；一次电路包括无源电路和有源电路，无源电路包括与台区配变1和负荷2之间的配电线路连接的滤波器，有源电路包括与配电线路连接的电压源变流器；二次控制系统包括无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5、监控系统6、补偿电流跟踪控制电路7；无源电路、无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5依次连接；补偿电流跟踪控制电路7分别与有源电路、无源电路、系统级保护电路4连接；监控系统6与无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5、补偿电流跟踪控制电路7通信连接。进一步地，滤波器为由反并联晶闸管、电容、电抗、电阻依次串联构成的三相滤波器。进一步地，电压源变流器为两电平三相电压源变流器。进一步地，二次控制系统还包括pwm驱动保护电路8；补偿电流跟踪控制电路7与电压源变流器之间还连接有pwm驱动保护电路8；pwm驱动保护电路8还与监控系统6通信连接。以上为对电能质量综合控制装置的结构的详细描述，以下将对电能质量综合控制装置所实现的功能和主要指标进行详细的描述。电能质量控制(1)无功补偿：功率因数连续可调，无功功率调节极差为1kvar。(2)滤波：主要滤除低次谐波，低于10次。(3)三相负荷不平衡调节：能够使台区三相负荷更加均衡。配电台区电能质量监测可监测a、b、c三相2-25次谐波，正序、负序、零序电压，正序、负序、零序电流，功率因数，每1分钟存储一个点，包括最大值、最小值、平均值。配电台区电能质量分析(1)台区三相负荷不平衡分析：计算台区三相负荷不平衡度，对严重情况进行分级，对三相不平衡度调整给出辅助建议；三相不平衡度计算方法：采集三相电流的有效值，分别为ia、ib、ic；不平衡度为其中，max()函数为取最大值，min()函数为取最小值。(2)电压合格率分析：计算电压合格率，对严重情况进行分级，对解决电压合格率问题给出辅助建议；设置电压偏差合格的上限为+7％，下限为-10％；对每分钟采集到的电压值进行判断，在-10％～+7％之内则为电压合格，超过+7％为越上限，低于-10％为越下限；电压合格率＝1-(∑(越上限时间)+∑(越下限时间))/总运行时间×100％；电压合格率分级：0～60％为差，60％～70％为中，70％～80％为良，90％以上为优；电压合格率问题辅助：根据合格率、最高电压、最低电压，以及配变当前的运行档位，以确保最低电压不低于220v为前提，给出运行档位建议。具体算法如下：调整后档位＝最大电压×(1+调整前档位)/235.4v-1。(3)谐波分析：计算谐波按日统计谐波次数、幅值95％概率值(95％概率值的实现方式)，按与国标基准值的比值，进行严重程度排序。h次谐波排序依据＝h次谐波95％概率值/国标基准值，国标基准值表1所示：表1谐波次数2345678910111213谐波电流基准值(a)262013208.5156.46.85.19.34.37.9谐波次数141516171819202122232425谐波电流基准值(a)3.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.1以上为对本发明实施例提供的电能质量综合控制装置实现的功能以及主要指标的详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法进行详细的描述。请参阅图2和图3，本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法，包括：101、检测配电线路的负载电流和电压，并根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流；首先，通过检测配电台区及负荷之间的配电线路的负载电流和电压，根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流。102、将负载功率因数的有级调节部分作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制；103、将负载功率因数的无级调节部分、负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的控制指令电流，对有源电路的变流器进行控制。其次，将计算得到的负载功率因数作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制并将负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的投切指令电流，对有源电路的投切进行控制。其中，无源电路部分根据负载功率因数和标准功率因数，按照先投后切的顺序投切方式投切，有源部分则根据补偿量的优先级进行控制。根据城市三相四线配电台区负荷特性，配电台区三相电流不平衡现象较为严重，变压器零序阻抗较大损耗较高，并且装置无源部分不能够进行不平衡电流补偿，综合考虑电能质量指标、线路及变压器损耗，因此有源电路部分补偿功能优先级设置为：零序电流、负序电流、2次谐波电流及4次～10次谐波电流、3次谐波电流、无功电流。如图4所示，为有源电路部分进行补偿的控制流程示意图，其中，im为有源部分最大补偿电流。具体的，有源电路部分进行补偿的步骤流程如下：(1)当零序电流、负序电流的方均根值和大于有源最大补偿电流时，有源电路部分补偿零序电流，无源电路部分补偿基本无功功率和三次谐波电流。(2)当零序电流、负序电流方均根值和小于有源最大补偿电流，并且零序电流、负序电流、2次和4～10次谐波电流方均根值和大于有源最大补偿电流时，有源电路部分补偿零序电流、负序电流，无源电路部分补偿基本无功功率和三次谐波电流。(3)当零序电流、负序电流、2次和4～10次谐波电流方均根值和大于有源最大补偿电流，并且零序电流、负序电流、2～10次谐波电流方均根值和小于有源最大补偿电流时，有源电路部分补偿零序电流、负序电流、2次和4～10次谐波电流，无源电路部分补偿基本无功功率和三次谐波电流。(4)当零序电流、负序电流、2～10次谐波电流方均根值和大于有源最大补偿电流，并且零序电流、负序电流、2～10次谐波电流、波动无功电流方均根值和小于有源最大补偿电流时，有源电路部分补偿零序电流、负序电流、2～10次谐波电流，无源电路部分补偿基本无功功率。(5)当零序电流、负序电流、2～10次谐波电流、波动无功电流方均根值和小于有源最大补偿电流时，有源电路部分补偿零序电流、负序电流、2～10次谐波电流和波动无功电流，无源电路部分补偿基本无功功率。本发明实施例提供了一种配电台区的电能质量控制方法，包括：检测配电线路的负载电流和电压，并根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流；将负载功率因数作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制并将负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的投切指令电流，对有源电路的投切进行控制，本发明实施例中通过结合供电企业配电台区电能质量的特点，根据城市三相四线配电台区负荷特性，将功率因数分配到无源电路部分作为无源电路部分的投切指令，将负序电流、零序电流和谐波电流分配到有源电路部分作为有源电路部分补偿的指令电流，对配电台区的电能质量综合控制装置进行控制，并提出了补偿目标优先级，按照补偿后产生的经济效益，进行补偿容量的分配，提高效果，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12