一种基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法与流程

本发明涉及三相负荷不平衡治理，特别是一种基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法。

背景技术：

1、由于低压配电网中电力用户众多且分布分散，存在大量时空分布不平衡单相负荷，因此三相不平衡运行是不可避免的。随着负荷种类、用电量的增加，以及单相负荷、非线性负荷和冲击性负荷比例的增大，这些负荷引起的电流和电压不平衡通常伴随着其他形式的干扰：谐波、电压骤降、电压波动等。电流不平衡导致电网有功功率损失增加，从而降低效率；此外，电压不平衡对旋转电机产生负面影响，造成严重的材料损坏，降低了电机的使用寿命。变压器、电容器组、一些保护系统等也受到不平衡电源电流和电压的影响。

2、且低压配电侧三相不平衡问题愈发严重，已成为低压配电网运行中亟待解决的突出问题。低压配电网若长期处于三相不平衡运行就将给低压配电网的经济运行和安全稳定运行带来不小的负面影响。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有的低压配电侧三相不平衡问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种改善用户的负荷波动同时降低因长时间重载或过载导致配电网故障率，实现安全经济运行的方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理系统，其包括，储能系统、三端口变流器系统和三相四线制的低压配电网；所述三相四线制的低压配电网的三相之间嵌入三端口变流器装置和储能系统；所述三端口变流器装置由三个单相全桥子变流器以背靠背形式连接构成；所述储能系统的储能通过全控电路dc/dc接到共直流母线上；所述三端口变流器装置的三个端口分别通过l滤波器和开关组与a、b和c三相和零线相连。

5、第二方面，本发明为进一步解决现有的低压配电侧三相不平衡问题，提出了一种基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法，其包括，通过配变终端采集数据信息，计算出三相负荷不平衡度和各相实时负载p；基于负载均衡的有功功率调制策略得到三端口变流器和储能的有功控制指令值；通过变流器储能系统协同控制策略治理三相不平衡，设置三端口变流器控制方案和储能控制方案。

6、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述储能系统包括储能模型、储能控制方案和储能约束；所述储能模型为：通过充放电实现电能的时空平移，对低压配电网三相负荷削峰填谷，通过储能系统的荷电状态soc反映系统的剩余容量；所述储能约束包括对soc的约束和对储能系统的约束；所述对soc的约束为限制soc的上下限，具体公式为：

7、

8、其中，和分别为储能soc允许的最小值与最大值；

9、所述对储能系统的约束为储能系统满足充放电功率约束，充放电功率不超过规定的上下限，且储能系统不同时实现充放电，具体公式为：

10、

11、其中，和分别为储能系统充电和放电功率的上下限；d(t)为二进制0-1变量，0表示储能放电状态，1表示充电状态。

12、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述储能控制方案为：采用有功功率外环，电流内环双环控制；当单相载荷率超过90％，基于负载均衡的有功功率调制技术得到储能需要补偿或者吸收的有功功率ps；将储能系统的有功功率ps结合储能系统目前荷电状态判断得到储能系统处理指令值psref；当ps>0、socminsocmax时，令psref＝ps；当无法达到时，令psref＝0；当ps≤0、socminsocmax时，令psref＝ps；当无法达到时，令psref＝0；其中，当ps>0、socminsocmax和ps≤0、socminsocmax时，psref＝ps数值相同但方向不同。

13、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述有功功率调制策略包括，测量得到三相四线制低压配电网的a、b、c三相各相线路实时有功功率pa、pb和pc，求和得到三相有功功率之和psum；将psum与实际有功出力作比较，通过pi控制器进行修正，得到考虑限幅环节下的a、b、c三相的有功功率控制指令值判断三相有功功率指令值与限幅值0.9pn的大小：若则储能系统的有功功率出力为零，即若则调节储能系统的有功功率出力超过对其充电补偿。

14、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述三端口变流器控制方案为根据各端口变流器功能的需求，主变流器采用vdc-q控制，从变流器采用p-q控制；设主变流器为c端口，从变流器为a端口和b端口。

15、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述a端口变流器采用有功功率－无功功率控制，即p-q控制作为外环控制，内环采用电流环控制；控制器采用传统的pi控制器，外环的有功功率指令值通过负载均衡的有功功率调制环节得到；无功功率指令值由网侧无功功率情况决定，当需要由变流器对网侧进行无功补偿时，令无功功率指令值为负；当需要由变流器对网侧进行无功吸收时，令无功功率指令值为正；引入坐标变化将静止坐标系下的交流量转化为dq坐标系下的直流量，引用前馈解耦控制策略实现有功无功解耦控制：d轴控制：有功功率指令值pkref(k＝a、b)与实时负载值pk(k＝a、b)的差值经过pi调节器后形成电流内环的指令值ikref(k＝a、b)，指令值ikref(k＝a、b)与实时电流值idk(k＝a、b)的差值经过pi调节器及前馈解耦环节后生成pwm调制信号，运用spwm调制技术生成控制信号控制变流器控制有功功率流向；q轴控制：无功功率指令值qkref(k＝a、b)与实时无功功率值qk(k＝a、b)的差值经过pi调节器后形成电流内环的指令值ikref(k＝a、b)，指令值ikref(k＝a、b)与实时电流值iqk(k＝a、b)的差值经过pi调节器及其前馈解耦环节后生成pwm调制信号，运用spwm调制技术生成控制信号控制变流器来控制变流器与两侧的无功功率交换。

16、作为本发明所述基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：所述c端口相连的变流器采用直流电压/无功功率—电流双环闭环控制，外环为直流电压/无功功率控制，内环为电流环，控制器采用传统的pi控制器；引入坐标变化将静止坐标系下的交流量转化为dq坐标系下的直流量：d轴控制：直流电压指令值vdcref与反馈直流电压值vdc作比较，差值经过pi调节器后生成电流内环的电流指令值idrefc，指令值idrefc与实时电流值idc的差值经过pi调节器及其前馈解耦环节后生成pwm调制信号，运用spwm调制技术生成控制信号控制变流器稳定直流侧电压；q轴控制：无功功率指令值qkref(k＝c)与实时无功功率值qk(k＝c)的差值经过pi调节器后形成电流内环的指令值iqrefc，指令值iqrefc与实时电流值iqc的差值经过pi调节器及其前馈解耦环节后生成pwm调制信号，运用spwm调制技术生成控制信号控制变流器与两侧的无功功率交换。

17、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的任一步骤。

18、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于储能和变流器的低压配电网三相不平衡治理方法的任一步骤。

19、本发明有益效果为，本发明变流器系统和储能系统协同配合共同治理三相不平衡，利用储能削峰填谷的功能改善用户的负荷波动同时降低因长时间重载或过载导致配电网故障率，实现三相之间功率自平衡，达到安全经济运行的目的；具有灵活性，快速性及其可控性，实现了三相四线制的低压配电网三相之间的柔性互联，改善三相之间的负荷平衡度，减少线路损耗，提高配电网电能质量。