一种应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法与流程

本发明涉及电能质量治理领域，具体涉及一种应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法。

背景技术：

在农网台区，尤其是偏远山区，可能会存在末端线路过长，末端用户在用电时容易产生供电电压不足的现象。对于此类用户低电压问题，需要用到低电压治理装置进行治理。

在低电压治理装置的应用中，若在线路末端安装低电压治理装置时，可以将目标的负载电压设置为220v，但由于线路安装位置的便利性以及电压补偿效果等因素，可能需要在末端之前某一位置安装低电压治理装置，这样无法直接得到负载电压，也就没法确定一个目标电压值。需要补充针对无法得到负载电压、无法确定目标电压值的现有解决技术和现有技术存在不足或缺点，该不足或缺点需要与本发明的优点相对。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法，通过线路参数和采集到的电压电流数据，可推测出真实的负载电压值，因此可以实时修改电压目标值，进而保证了用电变化时，用户电压仍可以维持在一个合理的范围内。

为实现上述目的，可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法，通过线路参数和采集到的电压电流数据，可推测出真实的负载电压值，因此可以实时修改电压目标值，进而保证了用电变化时，用户电压仍可以维持在一个合理的范围内。

具体包括一下步骤：

步骤1：根据现场的真实安装工况，输入线路的参数，通过参数预估低电压治理装置到用户之间的线路阻抗；

步骤2：采集低电压治理装置补偿后的电压和线路电流，通过sogi算法，检测出补偿后电压和线路电流的有效值以及实时相位；

步骤3：根据线路阻抗和线路中的电流信息，计算线路的压降；

步骤4：根据计算得到的电压的幅值与相位，通过三角关系，推算出真实的用户电压的幅值；

步骤5：根据用户电压的合理范围、当前的目标电压值及当前设备的补偿能力，判断当前真实的用户电压幅值是否超出范围，若当前真实的用户电压低于合理电压范围，进入步骤6，若高于合理电压范围，则进入步骤7，否则维持当前目标电压值；

步骤6：提高目标电压值，并动态调整补偿电压，重复步骤2～步骤5；

步骤7：降低目标电压值，并动态调整补偿电压，重复步骤2～步骤5。

其中，线路参数包含线路材质、低电压治理点与末端用户之间的距离、配电线截面积、零线与相线之间的距离。

进一步地，步骤1中的预估线路阻抗，采用经典的线路电阻与电感计算公式，通过线路材质、线路截面积以及线路长度，预估线路的电阻；通过线路长度、线路截面积以及零火线之间的距离，预估线路的电感。

本发明的有益技术效果：通过上述电压自适应调整方法，可实现在线路任何位置进行低电压治理，在任何用电工况下均能保证在低电压治理装置的电压补偿能力之内使末端用户的电压维持在合理的范围内，非常适用于电压补偿装置安装于线路中间位置时的工况。

附图说明

图1为本发明应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法的低电压治理装置应用拓扑图；

图2为本发明应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法的电压自适应调整算法流程图；

图3为本发明应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法的用户电压估算过程；

图4为本发明应用于低电压治理装置的电压自适应调整方法的电压自适应调整仿真结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示是低电压治理装置应用拓扑图，前端的电源为末端分支的前端端口的电压等效电源，低电压治理装置采用串并联的方式接入线路末端，由于安装的便利性以及电压补偿效果等因素，低电压治理装置可能安装与线路的中间部分(不一定是1/2处)，在此安装环境下，需要采用本发明所提出的电压自适应调整方法。

如图2所示是电压自适应调整算法流程图，包括以下步骤：

步骤1：输入低电压治理装置与用户之间的线路材质、线路长度、线路截面积以及零火线间距，用以预估线路阻抗，其中：

线路的电阻计算为：r＝ρl/s，其中对于铝线而言，ρ＝31.5ω·mm²/km，对于铜线而言，ρ＝18.8ω·mm²/km；

电感的计算公式为：l＝(μ0/2π)×ln(deq/ds)h/m，μ0＝4π×10^-7h/m，deq是零火线间距，ds是自几何均距；

步骤2：采集低电压治理装置后端的电压与线路电流，计算电压的幅值与实时相位和电流的幅值与实时相位，此处的幅值和相位均为基波成分，通常可采用sogi算法和sdft算法进行基波成分的提取，但由于sdft算法需要缓存1个周期的采样数据，而sogi算法只需要缓存几个数值也可满足检测要求，因此本方法中采样sogi算法进行电压与电流基波成分的提取；

步骤3：通过步骤1估算得到的线路阻抗以及步骤2检测得到的电流的基波成分，计算线路的压降，包括线路压降的幅值与相位，再根据步骤2得到的电压检测结果，根据矢量运算计算出用户的电压幅值；

步骤4：根据用户的电压幅值与预设的电压范围的关系，以及当前电压的补偿情况，判断是否需要调整电压参考，以及电压参考的调整方向，具体如下：

通常认为用户的电压偏差在-10％～+7％算作合格，再根据电压估算的偏差等因素，可以设定推测的用户电压范围在210v～230v为合格范围；当稳定补偿时，推测出用户电压超过230v时，降低电压的目标值；当稳定补偿时，推测出用户的电压低于210v时，若此时可以继续补偿，则提高电压的目标值，若此时达到电压补偿上限，则不再改变电压的目标值。

如图3所示是用户电压的估算过程，由于电压与电流的检测均为sogi算法，检测得到的相位是实时角度，因此本发明以补偿后的电压相位为参考，建立静止坐标系，其中il是线路电流大小，是线路电流与补偿后电压的相位差，zl是线路阻抗大小，是线路阻抗相位，计算方法为arctan(xt/r)，因此线路分压大小为ul＝il·zl，线路分压相对于补偿后电压的相位为根据余弦定理即可求得用户电压幅值。

通过建模可以验证该方法的准确性，如图4所示是电压自适应调整的仿真结果，仿真时预估的线路阻抗为真实的线路阻抗，所以线路的压降计算很准确。由仿真的结果图可知，当负载功率变化时，只要在低电压治理装置的电压补偿能力之内，实际的负载电压均能达到设定的目标电压范围，由此证明了该方法的准确性以及可行性。

上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。