[發明專利]配電網三相電壓不平衡的有源抑制方法及裝置

在審

• 申請號: 201710075610.1
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106786682A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 沈鑫;張林山;翟少磊;王昕;劉柱揆;閆永梅;馬紅升
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術領域

本發明涉及配電網自動化領域，尤其涉及一種配電網三相電壓不平衡的有源抑制方法及裝置。

背景技術

配電網是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償器及一些附屬設施等組成的，在電力系統中起到分配電能的作用。由于我國配電網慣行的接地方式、線路架設方法，及線路中電壓互感器的不對稱布置，使得我國配電網長期存在三相對地參數不對稱的情況，容易引發三相電壓不平衡。三相電壓不平衡會給電力系統及用戶帶來一系列的危害，比如：降低配電變壓器的出力，危及變壓器的安全與壽命；增加電動機和輸電線路的損耗；影響用電設備尤其是單相負荷的正常運行；危及電網絕緣，并給故障檢測帶來困難，容易導致保護裝置誤動作等。一旦在三相電壓不平衡的情況下發生接地故障，還可能導致系統進入諧振狀態，使中性點電壓迅速增大，導致供電設備無法正常工作，影響配電系統供電可靠性。

目前，現有的國內外配電網三相電壓不平衡的治理方法，包括：采用手動或自動投切電容器組和電抗器組來實現，通過在線路投入電容器組或電抗器組，補償對地參數不平衡，但實際配電網運行方式多變，對地參數難以測量。而在中性點經消弧線圈接地系統中，為防止消弧線圈與線路對地電容發生諧振，產生更大的三相電壓不平衡，一般采用消弧線圈串聯或并聯合適大小的電阻接地，增加了消弧線圈補償回路的電網阻尼率，以抑制中性點電壓。

但是，上述方法難以迅速、準確地跟蹤配電網的動態變化，實現不平衡過電壓的實時補償，補償精度有限；且配電網對地參數難以測量，使抑制三相電壓不平衡的速度和精度存在局限性。

發明內容

本發明提供了一種配電網三相電壓不平衡的有源抑制方法及裝置，以解決現有的方法難以迅速、準確地跟蹤配電網的動態變化，實現不平衡過電壓的實時補償，補償精度有限；且配電網對地參數難以測量，使抑制三相電壓不平衡的速度和精度存在局限性的問題。

第一方面，本發明提供了一種配電網三相電壓不平衡的有源抑制方法，所述方法包括以下步驟：

采集配電網三相電壓和中性點電壓，根據所述中性點電壓與所述配電網三相電壓的大小關系，判斷所述配電網是否發生三相電壓不平衡；

如果所述配電網發生三相電壓不平衡，則向發生所述三相電壓不平衡的配電網中性點注入電流，根據遍歷最優注入電流的方法，調整所述注入電流的相位和幅值，確定使所述中性點電壓最低的最優注入電流；

將所述最優注入電流作為參考電流，通過閉環反饋控制方法，與實際注入電流進行比較計算，得到最終的注入電流；

根據所述最終的注入電流，生成脈沖信號，產生脈沖電壓，所述脈沖電壓經過處理后注入中性點，使所述中性點電壓為零，消除所述配電網三相電壓不平衡。

可選的，所述根據中性點電壓與所述配電網三相電壓的大小關系，判斷所述配電網是否發生三相電壓不平衡的過程，包括以下步驟：

如果所述中性點電壓大于所述配電網三相電壓的5％，則判斷所述配電網發生三相電壓不平衡；

如果所述中性點電壓小于或等于所述配電網三相電壓的5％，則判斷所述配電網未發生三相電壓不平衡。

可選的，所述遍歷最優注入電流的方法，包括以下步驟：

連續采集中性點電壓，以一非零的所述注入電流的幅值為基準幅值，改變所述注入電流的相位；

遍歷所述中性點電壓集，如果所述中性點電壓集中存在中性點電壓的最小值，則確定所述中性點電壓最小值對應的所述注入電流的相位為最優相位；

以所述最優相位為基準相位，改變所述注入電流的幅值；

遍歷所述中性點電壓集，如果所述中性點電壓集中存在中性點電壓的最小值，則確定所述中性點電壓最小值對應的所述注入電流的幅值為最優幅值；

根據所述最優相位和所述最優幅值，得到所述最優注入電流。

可選的，所述閉環反饋控制方法，包括以下步驟：

采集中性點電壓和注入所述中性點的實際注入電流；

對所述實際注入電流進行控制和轉換處理，得到閉環反饋控制傳遞函數；

獲取閉環反饋控制傳遞函數的輸出電壓，對所述中性點電壓和所述輸出電壓依次進行正反饋卷積計算和積分計算，得到計算結果；

以所述最優注入電流為參考電流，控制所述計算結果與所述參考電流相等，得到所述最終的注入電流；其中，所述計算結果為對所述實際注入電流進行計算的結果。

可選的，所述對中性點電壓和所述輸出電壓依次進行正反饋卷積計算和積分計算，得到計算結果的過程，包括以下步驟：