CN113890067A - 基于statcom与换相开关相结合的三相不平衡治理方法 - Google Patents
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Abstract
基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,首先通过对线路中的电压电流进行检测,并实时计算线路中的不平衡度ε;当线路中出现三相不平衡的问题时,控制中心首先向换相开关输送控制指令,换相开关接收到控制指令时,根据最优换相策略进行换相操作,操作完之后再一次进行不平衡度的计算,并将治理后的三相电流不平衡度εx1与阈值εn和阈值ε1比较;若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,当治理后的不平衡度εx2<εn时,三相不平衡的治理结束。本发明在治理三相不平衡问题时可以将三相不平衡度尽可能的降低,对于保证电网安全稳定运行以及提高电网的经济效益都具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及低压配电治理技术领域,具体涉及一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法。
背景技术
在低压配电台区,三相不平衡问题普遍存在,线路中三相不平衡会导致网损增加、变压器出力减少以及用电设备损害等问题,严重影响企业及居民的日常生产生活。当前在一些经济不发达地区,对三相不平衡问题的治理方式大多采用人工换相或是换相开关去解决,但是其仍然存在一些问题:首先,人工换相在调整前需要对配电台区先进行停电,然后人工将负载较大的线路接到负载较小的相上,从而实现三相负荷大致平衡。这种方法会造成换相区域较长时间的停电,无论是对工业片区还是生活片区,都会造成很大的影响;其次,相较于人工换相,采用换相开关可以大大减小人力的浪费,且对于配电台区也不会造成大规模停电,但换相开关在换相过程中会造成短暂停电,这对于一些特殊负荷如医院、银行等地区不适合。
发明内容
针对配电网三相不平衡问题,常用的三种方法:换相开关型三相负荷自动调节装置、配网重构以及电力电子型三相负荷自动调节装置,在单独解决三相不平衡问题时具有一定的局限性。本发明提供一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,该方法采用静止同步补偿器STATCOM与智能换相开关相结合的形式;在治理三相不平衡问题时可以将三相不平衡度尽可能的降低,而不是单单只满足国标所要求的2%。该方法对于保证电网安全稳定运行以及提高电网的经济效益都具有十分重要的意义。
本发明采取的技术方案为:
一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,该方法包括:
控制中心、静止同步补偿器STATCOM、换相开关,控制中心分别连接静止同步补偿器STATCOM、换相开关;
首先,通过换相开关对不平衡度进行进行调整,使不平衡度达到某一数值;然后,采用静止同步补偿器STATCOM对不平衡度进行微调,以保证不平衡度达到一个适合于现场实际的数值。
一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,首先通过对线路中的电压电流进行检测,并实时计算线路中的不平衡度ε;当线路中出现三相不平衡的问题时,控制中心首先向换相开关输送控制指令,换相开关接收到控制指令时,根据最优换相策略进行换相操作,操作完之后再一次进行不平衡度的计算,并将治理后的三相电流不平衡度εx1与阈值εn和阈值ε1比较;若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,当治理后的不平衡度εx2<εn时,三相不平衡的治理结束。
具体包括以下步骤:
步骤1:对线路中的电压电流进行检测;
步骤2:实时计算线路中的不平衡度ε;
步骤3:将步骤2中计算得到的不平衡度ε与设定的阈值εn比较,若ε<εn,则直接到S10;若ε>εn,则进行步骤4;
步骤4:开始换相开关治理,若ε>ε1,进行步骤5;
步骤5:换相开关换相一次,进行步骤6;
步骤6:计算换相后的不平衡度εx1,进行步骤7;
步骤7:与ε1进行比较,若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,进行步骤8;若εx1>ε1,继续进行步骤5;
步骤8:采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,然后进行步骤9;
步骤9:计算补偿之后的不平衡度εx2,进行步骤10;
步骤10:将补偿之后的不平衡度εx2与εn进行比较,若εn<εx2<ε1,则返回步骤8,若εx2<εn,则进入步骤11;
步骤11:三相不平衡的治理结束。
本发明一种三相不平衡治理方法,技术效果如下:
1)本发明可以根据不同场景所对应的不同电能质量要求,可以将三相不平衡度降低到最低的程度,以确保居民以及工厂等对电能质量的满意程度。
2)本发明可以极大地提升电网的安全稳定运行,虽然在前期投入会有较大的的开支,但长时间可以提高电网的经济效益。
3)本发明所提及的三相不平衡治理方案,特别适合于对电能治疗要求较高的地区,如图1所示,其结构由STATCOM与智能换相开关组成,通过两者相结合的方式,对三相不平衡进行更精确地治理。
4)为了实现三相不平衡更精确地治理,如图2所示,首先通过智能换相开关对三相不平衡进行治理,其次在通过STATCOM对三相不平衡进行精确治理,并在该过程中设定几个阈值ε,使得不平衡度尽可能的降低。
5)当前解决配电网三相不平衡问题的主要方式有三种:分别是换相开关型三相负荷自动调节装置、配网重构以及电力电子型三相负荷自动调节装置,这三种方式单独解决三相不平衡问题时具有一定的局限性。因此,将其结合起来对三相不平衡问题进行综合治理,可以尽可能的将不平衡度降到最低,同时也可以减少单个方案所带来的局限性。
附图说明
图1为本发明三相不平衡治理方法部件连接示意图。
图2为本发明三相不平衡治理方法流程图。
图3为最优换相策略流程图。
具体实施方式
一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,主要应用在低压配电台区内,其工作原理如图1所示包括:
控制中心、静止同步补偿器STATCOM、换相开关,控制中心分别连接静止同步补偿器STATCOM、换相开关。
控制中心为云平台,采用边缘计算网关,将检测到的数据通过4G、Wi-Fi等上传者云端。
静止同步补偿器STATCOM包括以下几个单元:电源模块、DSP主控板、信号采样模块、信号调理模块、驱动和保护模块及上位机等。静止同步补偿器STATCOM连接低压配电网的配电台区。静止同步补偿器STATCOM在低压配电网采用的是闭环控制。
换相开关采用的是型号为DZ31-124 4P1S的智能换相开关。换相开关连接低压配电网末端配电箱中,换相开关在低压配电网采用的是闭环控制。
本发明三相不平衡治理方案,采用STATCOM与换相开关相结合的方式,在治理三相不平衡问题时,先通过换相开关对不平衡度进行调整,使不平衡度达到某一数值,该数值根据具体需求来确定。例如医院、银行等一级负荷对电能质量要求较高的地点,应当尽可能地将三相不平衡度降低,而相对于三级负荷,其电能质量应当在满足一级负荷和二级负荷的前提下,在提高其电能质量。
随后,通过STATCOM对不平衡度进行微调,从而使得三相不平衡尽可能降到最低,保证电网安全稳定运行并提高电网的经济效益。
图2为STATCOM和智能换相开关对三相不平衡进行治理的流程图。当三相电流不平衡度ε超出阈值εn时,即ε>εn时,设备对线路中的三相不平衡问题进行治理;
若ε>ε1,则采用换相开关进行治理;
若εn<εx1<ε1时,采用STATCOM进行治理。
采用换相开关进行治理后,将治理后的三相电流不平衡度εx1与阈值εn和ε1比较,若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理;采用STATCOM进行治理,当治理后的不平衡度εx2<εn时,结束三相不平衡的治理。
实施例:
如图1所示,在配电台区,针对三相不平衡问题的解决所采用的的方式为STATCOM与智能换相开关相结合。控制中心通过4G/Wi-Fi等通讯方式对STATCOM与换相开关进行控制,在治理的过程中,首先通过智能换相开关对三相不平度进行大幅度治理,随后采用STATCOM对三相不平衡度进行微调,以保证三相不平衡度可以达到一个适合于现场实际的数值。
图2为三相不平衡治理方案流程图:首先通过智能断路器对线路中的电压电流进行检测,并在边缘计算网关处实时计算线路中的不平衡度ε;当线路中出现三相不平衡的问题时,控制中心首先向换相开关输送控制指令,换相开关接收到控制指令时,根据最优换相策略进行换相操作,操作完之后再一次进行不平衡度的计算,并将治理后的三相电流不平衡度εx1与阈值εn和阈值ε1比较;若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,当治理后的不平衡度εx2<εn时,三相不平衡的治理结束。
阈值εn的含义为:是否进行不平衡治理的界限,将线路中检测的电压电流数值所计算出的不平衡度ε与εn进行比较,若ε<εn,则不需要进行不平衡治理,若ε>εn,则需进行不平衡治理。
阈值ε1的含义为:判断是采用换相开关进行治理还是采用负荷补偿的方式进行治理,若εn<εx1<ε1时,采用负荷补偿的方式进行不平衡治理,若ε>ε1时,采用换相开关进行不平衡治理。
具体包括以下步骤:
步骤1:对线路中的电压电流进行检测;
步骤2:实时计算线路中的不平衡度ε;
步骤3:将步骤2中计算得到的不平衡度ε与设定的阈值εn比较,若ε<εn,则直接到S10;若ε>εn,则进行步骤4;
步骤4:开始换相开关治理,若ε>ε1,进行步骤5;
步骤5:换相开关换相一次,进行步骤6;
步骤6:计算换相后的不平衡度εx1,进行步骤7;
步骤7:与ε1进行比较,若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,进行步骤8;若εx1>ε1,继续进行步骤5;
步骤8:采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,然后进行步骤9;
步骤9:计算补偿之后的不平衡度εx2,进行步骤10;
步骤10:将补偿之后的不平衡度εx2与εn进行比较,若εn<εx2<ε1,则返回步骤8,若εx2<εn,则进入步骤11;
步骤11:三相不平衡的治理结束。
换相开关最优换相策略如图3所示,该控制策略可以分别做到正序换相以及负序换相。正序换相为A相换到B相,B相换到C相,C相换到A相;负序换相为B相换到A相,A相换到C相,C相换到B相。在换相过程中,最优换相策略可以保证在最快的时间内将线路中的不平衡度降低,从而减少损失,保证配电网安全稳定运行。
最优换相策略具体包括以下步骤:
S1:换相开关定时器初始化;
S2:判断是否换相,若是,则进行S3;若否,则进行S28;
S3:选择如何进行换相,若选择A相换到B相,则进行S4;若选择B相换到C相,则进行S8;若选择A相换到C相,则进行S12;若选择C相换到A相,则进行S16;若选择C相换到B相,则进行S20;若选择B相换到A相,则进行S24;
S4:接通A相晶闸管并断开磁保持继电器;
S5:关闭磁保持继电器触发信号并断开A相晶闸管;
S6:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S7:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S8:接通B相晶闸管并断开磁保持继电器;
S9:关闭磁保持继电器触发信号并断开B相晶闸管;
S10:接通C相晶闸管和磁保持继电器;
S11:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S12:接通A相晶闸管并断开磁保持继电器;
S13:关闭磁保持继电器触发信号并断开A相晶闸管;
S14:接通C相晶闸管和磁保持继电器;
S15:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S16:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S17:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S18:接通A相晶闸管和磁保持继电器;
S19:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S20:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S21:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S22:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S23:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S24:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S25:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S26:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S27:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S28:结束换相。
Claims (4)
1.一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,其特征在于该方法包括:控制中心、静止同步补偿器STATCOM、换相开关,控制中心分别连接静止同步补偿器STATCOM、换相开关;首先通过换相开关对不平衡度进行进行调整,使不平衡度达到某一数值;然后采用静止同步补偿器STATCOM对不平衡度进行微调,以保证不平衡度达到一个适合于现场实际的数值。
2.一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,其特征在于:首先对线路中的电压电流进行检测,并实时计算线路中的不平衡度ε;当线路中出现三相不平衡的问题时,控制中心首先向换相开关输送控制指令,换相开关接收到控制指令时,根据最优换相策略进行换相操作,操作完之后再一次进行不平衡度的计算,并将治理后的三相电流不平衡度εx1与阈值εn和阈值ε1比较;若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,当治理后的不平衡度εx2<εn时,三相不平衡的治理结束。
3.根据权利要求2所述一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,其特征在于:最优换相策略具体包括以下步骤:
S1:换相开关定时器初始化;
S2:判断是否换相,若是,则进行S3;若否,则进行S28;
S3:选择如何进行换相,若选择A相换到B相,则进行S4;若选择B相换到C相,则进行S8;若选择A相换到C相,则进行S12;若选择C相换到A相,则进行S16;若选择C相换到B相,则进行S20;若选择B相换到A相,则进行S24;
S4:接通A相晶闸管并断开磁保持继电器;
S5:关闭磁保持继电器触发信号并断开A相晶闸管;
S6:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S7:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S8:接通B相晶闸管并断开磁保持继电器;
S9:关闭磁保持继电器触发信号并断开B相晶闸管;
S10:接通C相晶闸管和磁保持继电器;
S11:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S12:接通A相晶闸管并断开磁保持继电器;
S13:关闭磁保持继电器触发信号并断开A相晶闸管;
S14:接通C相晶闸管和磁保持继电器;
S15:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S16:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S17:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S18:接通A相晶闸管和磁保持继电器;
S19:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S20:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S21:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S22:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S23:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S24:接通C相晶闸管并断开磁保持继电器;
S25:关闭磁保持继电器触发信号并断开C相晶闸管;
S26:接通B相晶闸管和磁保持继电器;
S27:关闭磁保持继电器的触发信号,同时进行S28;
S28:结束换相。
4.一种基于STATCOM与换相开关相结合的三相不平衡治理方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:对线路中的电压电流进行检测;
步骤2:实时计算线路中的不平衡度ε;
步骤3:将步骤2中计算得到的不平衡度ε与设定的阈值εn比较,若ε<εn,则直接到S10;若ε>εn,则进行步骤4;
步骤4:开始换相开关治理,若ε>ε1,进行步骤5;
步骤5:换相开关换相一次,进行步骤6;
步骤6:计算换相后的不平衡度εx1,进行步骤7;
步骤7:与ε1进行比较,若εn<εx1<ε1时,停止用换相开关进行治理,采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,进行步骤8;若εx1>ε1,继续进行步骤5;
步骤8:采用静止同步补偿器STATCOM进行治理,然后进行步骤9;
步骤9:计算补偿之后的不平衡度εx2,进行步骤10;
步骤10:将补偿之后的不平衡度εx2与εn进行比较,若εn<εx2<ε1,则返回步骤8,若εx2<εn,则进入步骤11;
步骤11:三相不平衡的治理结束。
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