CN110086182A - 10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，通过计算三相电流不平衡度，首先要对电网的三相电流进行序分解，计算出电网中的正序、负序和零序电流；为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流尽可能的趋向于零，解得三相电容的最优无功补偿容量；该方法实现了在纯电容补偿的方式下，配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优化运行。该方法基于配变低压侧的实时运行状态计算得出的最优控制策略，不需要依靠不断投切电容器组来慢慢获得最优指标，在不提升现有低压并联电容补偿装置成本的基础上，极大的提升了配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标，经济和社会效益巨大。

Description

10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法

技术领域

本发明涉及一种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法。

背景技术

目前，配变台区的低压补偿主要分为两大类，第一类是以配变低压侧计量关口的出口电压合格为指标的电容补偿，这类补偿方式最大的问题是投切策略过于简单，完全依据配变低压侧计量关口电压情况进行投切，特别是当配变低压侧三相不平衡情况较为明显时，会发生投入某一相电容器导致其他相的电压大幅下跌，从而造成电容器不断重复投切直至闭锁的情况发生，无法有效实现配变台区低压侧的补偿，并大大降低了电容补偿装置的使用寿命。

第二类是以配变低压侧计量关口的三相平衡为指标的静止型无功发生器(SVG)，该类装置为了实现配变台区低压侧的出口电压合格和三相完全平衡进行了过度补偿，装置造价过高，不适用于当前规模十分庞大的低压配电网；而且该类装置为了追求指标的极致性，须装设在配变低压出口侧，对低压电力用户的实际改善功效微乎其微。

上述问题是在配变台区的低压补偿过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法解决现有技术中如何实现在纯电容补偿的方式下，配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优化运行的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，包括以下步骤：

S1、计算三相电流不平衡度，首先要对电网的三相电流进行序分解，计算出电网中的正序、负序和零序电流；

S2、为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流尽可能的趋向于零，解得三相电容的最优无功补偿容量。

进一步地，步骤S1中，计算出电网中的正序、负序和零序电流：

式中，为A相正序电流，为A相负序电流，为零序电流，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相电流，为B相电流，为C相电流。

进一步地，步骤S2中，为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流尽可能的趋向于零，解得三相电容的最优无功补偿容量；具体为，在纯电容补偿的方式下，对补偿的三相电容进行序分解，每相补偿电流为：

式中，为A相补偿电流正序分量，为B相补偿电流正序分量，为补偿电流零序分量，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相补偿电流，为B相补偿电流，为C相补偿电流，Q_a为A相补偿容量，Q_b为B相补偿容量，Q_c为C相补偿容量，U_a为A相电压，U_b为B相电压，U_c为C相电压；为极坐标表达式，转化为直角坐标的表达式为

同理；

合成后三相补偿后电流为：

对该方程进行求解：

得出：

式中，

目标函数即：

解得三相电容的最优无功补偿容量为：

式中Qa、Qb、Qc即为最优无功补偿容量。

本发明的有益效果是：该种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，实现了在纯电容补偿的方式下，配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优化运行。该种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，基于配变低压侧的实时运行状态计算得出的最优控制策略，不需要依靠不断投切电容器组来慢慢获得最优指标，且适用于纯电容补偿的方式的补偿装置，在不提升现有低压并联电容补偿装置成本的基础上，极大的提升了配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标，经济和社会效益巨大。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施例。

实施例

当前绝大多数的低压配电网是经配电变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。

实施例涉及一种配变台区低压侧无功补偿技术，提出了一种在纯电容补偿的方式下，实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优的无功补偿方法。

S1、在电工理论中，要计算三相电流不平衡度，首先要对电网的三相电流进行序分解，计算出电网中的正序、负序和零序电流：

式中，为A相正序电流，为A相负序电流，为零序电流，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相电流，为B相电流，为C相电流。

S2、为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流即Ia-尽可能的趋向于零；具体为，在纯电容补偿的方式下，对补偿的三相电容进行序分解，每相补偿电流为：

式中，为A相补偿电流正序分量，为B相补偿电流正序分量，为补偿电流零序分量，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相补偿电流，为B相补偿电流，为C相补偿电流，Q_a为A相补偿容量，Q_b为B相补偿容量，Q_c为C相补偿容量，U_a为A相电压，U_b为B相电压，U_c为C相电压；为极坐标表达式，转化为直角坐标的表达式为

同理；

合成后三相补偿后电流为：

对该方程进行求解：

得出：

式中，

目标函数即：

解得三相电容的最优无功补偿容量为：

式中Qa、Qb、Qc即为最优无功补偿容量。

在实际工程应用中，由于低压补偿电容器的组合方式有限且为几种固定容量的组合，在对其进行控制投切时，需要将每种投切容量的组合方式代入公式[2]中计算出每相补偿电流，再结合公式[1]中计算得出的电网电流，运用公式[3]进行计算验证，获得最优化的电容器组投切方式。

该种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，基于配变低压侧的实时运行状态计算得出的最优控制策略，不需要依靠不断投切电容器组来慢慢获得最优指标，且适用于纯电容补偿的方式的补偿装置，在不提升现有低压并联电容补偿装置成本的基础上，极大的提升了配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标，经济和社会效益巨大。

Claims (3)

1.一种10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、计算三相电流不平衡度，首先要对电网的三相电流进行序分解，计算出电网中的正序、负序和零序电流；

S2、为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流尽可能的趋向于零，解得三相电容的最优无功补偿容量。

2.如权利要求1所述的10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，其特征在于，步骤S1中，计算出电网中的正序、负序和零序电流：

式中，为A相正序电流，为A相负序电流，为零序电流，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相电流，为B相电流，为C相电流。

3.如权利要求2所述的10kV配电变压器低压侧三相不平衡最优无功补偿方法，其特征在于，步骤S2中，为了实现配变台区低压侧的三相平衡和配变损耗指标最优，需要负序电流尽可能的趋向于零，解得三相电容的最优无功补偿容量；具体为，在纯电容补偿的方式下，对补偿的三相电容进行序分解，每相补偿电流为：

式中，为A相补偿电流正序分量，为B相补偿电流正序分量，为补偿电流零序分量，α为极坐标里逆时针旋转120°，为A相补偿电流，为B相补偿电流，为C相补偿电流，Q_a为A相补偿容量，Q_b为B相补偿容量，Q_c为C相补偿容量，U_a为A相电压，U_b为B相电压，U_c为C相电压；为极坐标表达式，转化为直角坐标的表达式为

同理；

合成后三相补偿后电流为：

对该方程进行求解：

得出：

式中，

目标函数即：

解得三相电容的最优无功补偿容量为：

式中Q_a、Q_b、Q_c即为最优无功补偿容量。