[發明專利]一種低壓配網電能替代場景的電能質量綜合優化系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201910958432.6
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110854867A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 劉標;徐勇;向運琨;陳宏;羅志坤
• 申請（專利權）人: 國網湖南綜合能源服務有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26;H02J3/01
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明提供了一種低壓配網電能替代場景的電能質量綜合優化系統及其控制方法。本發明中的電能質量綜合優化系統包括無源無功補償單元和多個多目標電能質量優化單元。其中，無源無功補償單元包括無源共補型電容器，以及分補型電容器、相間跨接式電容器兩者中的一種或兩種。針對電能替代場景的用電特性，該系統能夠有效治理電能質量的三相不平衡、無功、諧波等多種問題，在大功率快速沖擊性工況下，實現快速動態響應的多目標綜合優化治理，從而提高供電可靠性和電能品質。同時，本發明系統的控制方法能夠根據系統實時運行情況，自動選擇最優工作模式，即在保證系統治理效果的前提下，盡可能最小化系統損耗，是一種高效、節能的控制管理方法。

技術領域

本發明涉及低壓配網電能替代場景下的電能質量綜合優化治理技術，具體涉及一種低壓配網電能替代場景的電能質量綜合優化系統及其控制方法。

背景技術

在低壓配電網，電能質量問題日漸突出，尤其是隨著電能替代工程的推進，電能質量問題將變得異常嚴峻。電能替代場景的電能質量問題具有典型特殊性，低壓配網應用電能替代元件多為單相負荷，且單個負荷功率較大，在低壓負荷中份額比例高；同時，電能替代負荷由于接線、用電差異性，導致三相不平衡問題嚴重，造成電能替代元件在啟動瞬間功率沖擊大，達到額定功率的3倍多；而電能替代元件在啟動瞬間，消耗了大量的無功功率，進一步加劇電壓跌落，尤其是變壓器邊端的電壓跌落情況更為嚴重。而隨著電能替代的場景日益豐富，負荷的多樣性以及電子化趨勢的發展，諧波以及無功問題也越來越突出。針對上述問題，研發新型的電能質量治理系統、裝置迫在眉睫。

申請號為201710279465.9的中國專利文獻提出一種采用有源電力濾波器與換相開關解決配電網電能質量問題，有源電力濾波器主要解決諧波問題以及無功問題，有源電力濾波器容量相對較大，用以滿足低壓配電網無功補償以及濾除諧波的需求，系統的損耗較大。針對電能替代應用背景，換相開關受開關壽命，一般適合于具有規律性的不平衡問題調節，每天最多切換1～2次，但對于電能替代應用場景，負荷頻繁大幅度波動，所以該方式并不適合。

申請號為201610622366.1的中國專利文獻提出一種通過補償無功以及換相開關調節實現低壓配電線路末端低電壓問題，針對感性無功以及三相不平衡治理從而實現解決低電壓的問題。電能替代應用場景存在無功消耗大，但更多是無功沖擊和大幅度的三相不平衡波動。換相開關并不適合于該場景的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種低壓配網電能替代場景的電能質量綜合優化系統及其控制方法，本發明電能質量綜合優化系統包括無源無功補償單元和多個多目標電能質量優化單元，無源無功補償單元包括無源共補型電容器以及分補型電容器、相間跨接式電容器兩者中的一種或兩種。針對電能替代場景的用電特性，該系統能夠有效治理電能質量的三相不平衡、無功、諧波等多種問題，在大功率快速沖擊性工況下，實現快速動態響應的多目標綜合優化治理，從而提高供電可靠性和電能品質。同時，本發明系統的控制方法能夠根據系統實時運行情況，自動選擇最優工作模式，即在保證系統治理效果的前提下，盡可能最小化系統損耗，是一種高效、節能的控制管理方法。

為解決電能質量的三相不平衡、無功、諧波等多種問題，本發明采用的技術方案如下。

本發明提供一種低壓配網電能替代場景的電能質量綜合優化系統，包括無源無功補償單元和多個多目標電能質量優化單元，所述無源無功補償單元包括無源共補型電容器以及分補型電容器、相間跨接式電容器兩者中的一種或兩種，所述多目標電能質量優化單元、無源共補型電容器、分補型電容器、相間跨接式電容器分別與配電網相連。

可選地，所述多目標電能質量優化單元包括相互連接的功率變換單元和儲能電容器組，所述功率變換單元的直流側與儲能電容器相連、交流側三個輸出端并網連接低壓配電網線路中。

可選地，所述功率變換單元為二極管鉗位三電平三相橋式功率變換單元。