三相不平衡调节控制方法、装置及三相不平衡调节系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及三相不平衡调节控制方法、装置及三相不平衡调节系统，通过采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流，得到三相电流不平衡度实际值，并将其送入电压外环，与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压、电流闭环控制，及正负序dq/abc坐标变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的总调制波，调制后生成调整有功功率的控制信号。本发明专利技术按照负载需求情况将三相间的电能进行重新分配，进行不平衡线路间的电能快速转换，实现配电变压器输出侧三相不平衡的快速平滑调节。并且，本发明专利技术可以有效地降低配电线路的损耗、提高配电变压器的出力及提高配电系统安全运行能力，从而改善用户的供电质量。

Three phase unbalance adjustment control method, device and three-phase unbalanced regulation system

The present invention relates to a three-phase unbalance control method, device and three-phase unbalanced three-phase current regulating system, through the largest acquisition in current phase current and minimum current phase current, three-phase current unbalance degree of practical value, and take it to the outer voltage loop, and three-phase current unbalance degree given value difference after the voltage and current closed-loop control, and the positive and negative sequence dq/abc coordinate transformation, the total will generate the maximum current phase modulation wave in three-phase current minimum phase current of active power compensation, the modulation control signal to adjust the active power generation. According to the load demand, the electric power of the three phases is redistributed, the electric energy conversion between the unbalanced lines is rapidly realized, and the fast and smooth regulation of the three-phase unbalance of the output side of the distribution transformer is realized. Moreover, the invention can effectively reduce the loss of the distribution line, improve the output of the distribution transformer and improve the safe operation capability of the distribution system, thereby improving the power supply quality of the users.

【技术实现步骤摘要】
三相不平衡调节控制方法、装置及三相不平衡调节系统
本专利技术属于电力系统配电网自动化
，具体涉及三相不平衡调节控制方法、装置及三相不平衡调节系统。
技术介绍
在电力系统中三相电流或电压幅值的不一致，且幅值差超过规定范围，称为三相不平衡。低压配电网主要是经10KV/0.4KV配电变压器降压供电的电压网络，由于配电网是三相与单相用户混合用电网，因此电压配电网常采用三相四线制线路供电。配电变压器输出侧接三相低压配电网的低压交流母线，低压交流母线经低压配电开关分配出多条低压出线。低压出线结合配电网实际负载情况分为三相用电支线和单相用电支线，或三相与单相混合用电支线。其中，单相用电支线要根据单相负载情况分别分配到三相配电交流母线中的A、B、C三相中的某一项以及N线中，构成单相供电回路。当A、B、C三相中的单相负载不相等时，配电变压器输出就会产生三相不平衡现象。配电网中三相不平衡的存在对配电网线路的正常运行产生很多危害，主要包括增加线路的电能损耗、增加配电变压器的电能损耗、造成三相负载运行效率降低、影响用电设备安全运行、使配电变压器中产生零序电流、降低用电设备的使用寿命、降低变压器出力、增加配电网保护系统误动作造成的断电风险等，影响用户的正常生产与生活用电需求。而且，在接入单相用电负荷时，虽然供电部门按照将单相负荷均匀分配到A、B、C三相中，而实际情况是单相负荷具有用电时间不一致、用电负荷大小不相同等随机性差异的特点，造成电压配电网中配电变压器供电运行过程中时刻存在不平衡现象。因此，低压配电网中配电变压器三相不平衡问题是低压配电网改造与治理的必须要面对的关键问题之一。现有技术中，对于三相不平衡的问题国内学者进行了很多研究，但仍然没有完善的解决方案，目前，解决低压配电网三相不平衡的主要方法包括：第一，人工检测调节负载法。即人工检测单相负荷情况进行调节各项负载，该方法配电网工作人员根据日常的经验，定期手动进行单相负载的平衡调节，首先需要投入大量的配电网工作人员以及工作时间，造成电网运行成本高等问题；其次，反复多次分合配电开关，存在降低开关使用寿命等问题；并且调节效果只能是阶跃式分步量化调节，存在过调节或调节不足等情况，调节精度低。第二，相间无功补偿法。即在配电变压器低压侧采用相间无功补偿装置，使用相间无功补偿装置只能在一定程度上改善配电变压器输出运行情况，不能在根本上解决三相负载不平衡在成的电能需求不平衡问题，并且采用无功补偿会造成功率因数的变化，在实际应用中收到较大的限制，无法做到真正的有效调节。第三，调相负荷开关调节法。即在用电负荷回路先串联调相负荷开关，通过调相负荷开关重新调节负荷在A、B、C三相中的分配，达到调节负荷不平衡的目的。但是要实现负荷的调节，需要串联多个调相负荷开关。若要实现精确的调节则需要很多个开关才能实现，增加了调节成本。此方法同样存在调节效果只能是阶跃式分步量化调节，存在过调节或调节不足等情况，调节精度低。除非串联与线路中所有单相负载一样多的调相负荷开关，才能实现精确调节，但这样需要有一个很庞大的控制系统来控制调相负荷开关的调节运行，会导致总体成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相不平衡调节控制方法、装置及三相不平衡调节系统，用于解决低压配电网配电变压器输出的三相不平衡问题，及现有技术中三相不平衡调节方法存在的调节精度低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种三相不平衡调节控制方法，包括以下步骤：根据采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的调制波。进一步，所述三相电流不平衡度实际值的计算式如下：式中，K为三相电流不平衡度实际值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流。进一步，所述三相电流不平衡度参考值的计算式如下：式中，Kref为三相电流不平衡度给定值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，I为实际的三相电流有效值。进一步，所述三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的补偿值为：式中，P为有功功率的补偿值，U为采集的三相电压有效值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，Kref为三相电流不平衡度给定值。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种三相不平衡调节控制装置，包括以下单元：用于根据采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的调制波。进一步，所述三相电流不平衡度实际值的计算式如下：式中，K为三相电流不平衡度实际值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流。进一步，所述三相电流不平衡度参考值的计算式如下：式中，Kref为三相电流不平衡度给定值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，I为实际的三相电流有效值。进一步，所述三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的补偿值为：式中，P为有功功率的补偿值，U为采集的三相电压有效值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，Kref为三相电流不平衡度给定值。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种三相不平衡调节系统，该系统具有用于分别连接变压器输出侧A、B、C三相交流电和N线的接线端口，所述系统包括连接电网的滤波充电单元，该滤波充电单元与信号采集处理单元、智能控制单元、功率变换单元依次连接，所述智能控制单元用于根据信号采集处理单元采集到的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流，得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的控制信号，并将该控制信号发送至功率变换单元。进一步，所述功率变换单元用于将智能控制单元下发的控制信号转换成IGBT的驱动信号，将三相电流中最大电流相输出的电能存储到所述功率变换单元的存储电容，并将存储电容中的电能转换成与最小电流相具有同频率、同相位、同幅值的并网电能输送到最小电流相。进一步，所述并网电能为：式中，式中，P为有功功率的补偿值，U为采集的三相电压有效值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，Kref为三相电流不平衡度给定值。本专利技术的有益效果是：通过采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流，得到三相电流不平衡度实际值，并将其送入电压外环，与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压、电流闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的总调制波，调制后生成调整有功功率的控制信号。本专利技术按照负载需求情况将三相间的电能进行重新分配，进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相不平衡调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的调制波。

【技术特征摘要】
1.一种三相不平衡调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的调制波。2.根据权利要求1所述的三相不平衡调节控制方法，其特征在于，所述三相电流不平衡度实际值的计算式如下：式中，K为三相电流不平衡度实际值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流。3.根据权利要求1所述的三相不平衡调节控制方法，其特征在于，所述三相电流不平衡度给定值的计算式如下：式中，Kref为三相电流不平衡度给定值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，I为实际的三相电流有效值。4.根据权利要求1所述的三相不平衡调节控制方法，其特征在于，所述三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的补偿值为：式中，P为有功功率的补偿值，U为采集的三相电压有效值，Imax为三相电流中最大电流相的电流，Imin为三相电流中最小电流相的电流，Kref为三相电流不平衡度给定值。5.一种三相不平衡调节控制装置，其特征在于，包括控制单元：用于根据采集的三相电流中最大电流相的电流和最小电流相的电流得到三相电流不平衡度实际值，将三相电流不平衡度实际值送入电压外环，并与三相电流不平衡度给定值作差，经过电压外环、电流内环的闭环控制，及帕克反变换，生成将三相电流中最大电流相向最小电流相进行有功功率补偿的调制波。6.根据权利要求5所述的三相不平衡调节控制装置，其特征在于，所述三相电流不平衡度实际值的计算式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：付明志，王子驰，魏明，孟宪乐，姚颖，秦猛，柴娜，葛媛媛，刘易雄，高楠，郭英杰，彭朝德，禹锦绣，
申请(专利权)人：天津平高智能电气有限公司，平高集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12