[發明專利]一種三相變單相平衡變壓器控制方法

有效

• 申請號: 201710282112.4
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107104450B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 鄧才波;范瑞祥;劉友仁;安義;徐在德;陸海濤
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力公司電力科學研究院;國家電網公司;上海砥通信息科技有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/16
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種三相變單相平衡變壓器控制方法，所述方法以三相變單相平衡變壓器為基礎，通過變比設計，將副邊兩相串聯作為單相使用，再以電感、電容及2相3線制逆變器構成綜合補償單元，對無功補償電容器、移相電容電感的投切以及對2相3線逆變器輸出電流的控制實現三相變單相平衡變壓器的無級無差自動平衡。本發明方法可以實現單相負荷的高功率因數無級無差自動三相分配，有效解決了單相大負荷容易造成配變臺區三相不平衡的問題；通過晶閘管投切電容器及逆變器的容量配合，裝置的經濟性和平衡效果能夠達到最優；在不同的目標下，通過對補償策略的調整，還可以對線路無功進行調節，間接補償線路電壓，實現臺區的綜合治理。

技術領域

本發明涉及一種三相變單相平衡變壓器控制方法，屬變壓器技術領域。

背景技術

低壓配電臺區由于用戶接入隨機性造成三相負荷不平衡，三相線路流過的電流有可能差別很大，零線流過的電流也很大，引起嚴重的供電電壓質量及損耗問題。由于零線上流過很大電流產生壓降較大，末端用戶的中性點發生了偏移，造成有些相電壓過高，用戶用電器絕緣老化，使用壽命減少；有些相用戶電壓過低，部分用電器無法啟動，直接影響了用戶的用電體驗。三相不平衡造成的另一個問題是臺區線損增大。在三相基本平衡的臺區，線路及配變的三相容量能夠得到了充分利用，理論上零線上無電流流過不產生損耗。而在三相不平衡臺區，線路及變壓器三相流過的電流不相等，零線上也流過電流，造成線路及配變損耗增大。

在農村地區由于用戶分散居住的原因，三相四線全覆蓋的成本過高，用戶一般通過單相接入電網的方式進行供電。三相低壓配電網由于用戶用電負荷大小、用電時間等隨機性負荷的影響，不平衡情況嚴重。

現階段對用戶側的不平衡補償一般通過負荷換相裝置或人工調相的方式實現。換相裝置需要在用戶或線路上安裝負荷切換開關，成本較高，切換時會引起電壓瞬時跌落，對用戶用電造成影響；人工調相存在難以獲取用戶側負荷數據，調相工作量大，調相效果不明顯；兩種方法均未大范圍推廣應用。

三相變單相變壓器在低壓大負荷場合有所應用，如論文《低壓大電流三相變單相變壓器研究》提出了一種利用SCOTT變壓器及移相電容器進行三相變單相平衡供電的裝置，可以應用于低壓穩定大電流場合。但在低壓臺區，用戶負荷變化大將會使該裝置頻繁投切，造成裝置投切開關壽命顯著下降，實用性受限。

單相負荷無規劃的直接接入三相線路可能造成三相嚴重不平衡。平衡變壓器可以實現三相變兩相供電，當兩相負荷性質完全相同(即負荷大小相等，功率因數相同)時，原邊三相可以達到完全平衡，功率因數為副邊負荷功率因數。但除某些特定應用場合外，副邊兩相負荷難以完全匹配，仍然造成原邊三相不平衡。

發明內容

本發明的目的是，為了解決單相負荷無規劃的直接接入三相線路可能造成三相嚴重不平衡問題，本發明提出一種三相變單相平衡變壓器控制方法。

本發明實現的技術方案如下：一種三相變單相平衡變壓器控制方法，以三相變單相平衡變壓器為基礎，通過變比設計，將副邊兩相串聯作為單相使用，再以電感、電容及2相3線制逆變器構成綜合補償單元，對無功補償電容器、移相電容電感的投切以及對2相3線逆變器的輸出電流控制實現三相變單相平衡變壓器的無級無差自動平衡。

所述方法以負載電流的檢測為基礎，計算其中的無功電流獲得需要投切的無功補償電容器及逆變器需要補償的無功電流；通過計算負載有功電流的大小獲得需要投切的移相電容電感及逆變器需要補償的移相電流；通過計算逆變器直流電壓指令值與實際直流電壓的偏差，采用PI控制獲得需要從平衡變壓器單相側吸收的有功電流；逆變器需要補償的無功電流與逆變器需要補償的移相電流及逆變器需要從平衡變壓器單相側吸收的有功電流的疊加共同構成了逆變器的指令電流；逆變器輸出電流跟蹤控制采用無差拍控制，實現對指令電流的實時無差跟蹤。

所述逆變器需要補償電流的指令表達式為：