[發明專利]孤立電網發電機三相有功不對稱負荷平衡控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201511018779.0
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105449700B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 段剛;楊東;劉剛
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

一種孤立電網發電機三相有功不對稱負荷平衡控制系統及控制方法。利用相量測量單元對發電機機端三相有功負荷的不對稱情況以及大容量且容易不對稱運行的負荷進行快速實時監視。當不對稱程度超過閾值時，利用單相可控可調的平衡電阻對負荷偏小的1相或2相進行補償，并且同時啟動調度中心的用戶負荷不對稱告警系統通知用戶對不對稱負荷在被補償相進行負荷的增加，在不對稱用戶負荷恢復對稱的過程中，逐步退出補償的平衡電阻，以備應對下次不對稱負荷的出現。

技術領域

本申請屬于發電機安全運行領域，特別涉及一種對發電機三相不對稱有功負荷的平衡控制方法。

背景技術

在孤立運行的企業電網中，有些種類的負荷三相有功出力經常會出現嚴重的不平衡，例如鎳鐵生產企業中的礦熱爐，由于電極插入礦石中的深淺不一，以及礦石材質或冶煉程度的不同，經常導致三個電極的有功功率差異很大。而且由于這類負荷的功率在孤立電網負荷中占比很大，其他三相平衡功率的負荷與其疊加后，在發電機機端表現出的有功功率和電流仍然具有很大的不平衡度。發電機在不平衡負荷功率情況下運轉會導致嚴重的震動和發熱，損壞轉軸，因此在三相負荷電流不平衡嚴重的情況下，不平衡保護會動作，引起切機事件，導致不能正常供電。發電機三相不平衡問題，在互聯大電網中，由于負荷數目和種類多樣，不平衡負荷經過疊加以及被平衡負荷的稀釋作用，其在發電機端產生的不平衡很小，因此可以不被考慮。然而在孤立的企業電網中，尤其是有大量礦熱爐負荷的孤立企業電網中，不平衡負荷對發電機正常運行的影響必需加以考慮。

本申請利用相量測量單元對發電機機端三相有功負荷的不對稱情況進行快速實時監視，當不對稱程度超過閾值時，利用電阻負荷對負荷偏小的1相或2相進行補償，并且同時通知負荷控制主站對不對稱最嚴重的幾個負荷在被補償相進行負荷的增加，在不對稱負荷恢復對稱的過程中，逐步退出補償的電阻，以備應對下次不對稱負荷的出現。本申請控制系統的投入可以保障小容量孤立電網中在出現大功率的不對稱運行負荷時，仍然能夠維持發電機設備的正常運行。

發明內容

為了克服在孤立的企業電網中，尤其是有大量礦熱爐負荷的孤立企業電網中，不平衡負荷對發電機正常運行的影響，本申請公開了一種孤立電網發電機三相有功不對稱負荷平衡控制系統及控制方法，用于保障小容量孤立電網，在出現大功率的不對稱運行負荷時，仍然能夠維持發電機設備的正常運行的系統和方法。

本申請具體采用以下技術方案：

一種孤立電網發電機三相有功不對稱負荷平衡控制系統，包括第一相量測量單元、第二相量測量單元和第三相量測量單元、一組或多組平衡電阻、平衡電阻的就地控制系統、調度控制中心主站；其特征在于：

所述第一相量測量單元PMU1設置在發電機出口側，監測各發電機出口有功功率數據，并將監測數據上傳至調度控制中心主站；

所述第二相量測量單元PMU2設置在不對稱用戶負荷所在變電站，監測各主要不對稱負荷的有功功率數據，并將監測數據上送至調度控制中心主站；

所述第三相量測量單元PMU3設置在平衡電阻所在的變電站，監測各單相可控可調的平衡電阻支路的有功功率，并將監測數據上傳至調度控制中心主站；

在發電機機端母線每一相均經過單相降壓變壓器接入一組或多組可調平衡電阻；

所述調度控制中心主站根據第一相量測量單元上傳的有功功率數據，計算發電機機端三相有功負荷不對稱度；

當發電機機端三相有功負荷不對稱度超過預設閾值時，平衡電阻就地控制系統根據調度控制中心的指令向用戶負荷偏小的1相或2相投入平衡電阻；隨后，不對稱用戶負荷所在變電站根據調度控制中心的用戶負荷不對稱告警系統的建議指令在被補償相增加負荷，同時逐步退出補償的平衡電阻。

本發明進一步優選包括以下方案：

其中，所述的平衡電阻優選單相可控可調的三相水冷電阻。