CN105119310B - 一种三相不平衡负荷调整快速算法 - Google Patents
一种三相不平衡负荷调整快速算法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种三相不平衡负荷调整快速算法，该算法包括基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别、三相负荷调整范围的确定和负荷调整策略，本发明提出广义三相不平衡度的概念，把中压侧三相不平衡度仅考虑负序电流，扩展到同时考虑负序和零序的范围，采用此定义更好的判别低压配电网络中三相不平衡的情况，建立广义三相不平衡度与三相负荷功率之间的关系方程，并按三相功率因数方向确定各相负荷的范围，并按相确定调整后的各相负荷，确定调整策略。
Description
技术领域：
本发明涉及电力系统自动控制领域，尤其涉及一种三相不平衡负荷调整快速算法。
背景技术：
目前不平衡负荷的大量存在及其对电网造成的巨大危害，有必要研究不平衡电流治理的方法和技术并结合相关设备来消除或者削弱电网中不平衡电流。现有三相不平衡治理的方法有两类，一类根据预估的供电功率分相分配情况对负荷进行调整，使总的不平衡度减小，另一类通过不同的静止开关投切电容器或者电抗器，实现转移有功电流、发出或吸收无功电流等功能。第1类方法需要负荷可以调整，且负荷的调整不可能达到理想的平均组合，需要按照不平衡度来进行调整，这需要一种快速算法来完成，目前的算法包括三相不平衡的定义仅适用于中压配电网络；第2类就是负荷补偿，主要的问题在于成本和容量。
低压配电网是中性点直接接地系统，其零序电流存在通路，且低压配电网存在大量的单相负荷，这导致负序和零序电流存在，负序电流会经变压器流入中压配电网，造成电压的不平衡，零序电流虽然不会经变压器流入中压，但是零序电流流过中性线会造成额外的线损。
发明内容：
为了解决上述问题，本发明提供了一种能够判别低压配电网络中三相不平衡的情况，能够按三相功率因数方向确定各相负荷的范围，并按相确定调整后的各相负荷，确定调整策略的技术方案：
一种三相不平衡负荷调整快速算法，主要包括基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别、三相负荷调整范围的确定和负荷调整策略；
基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别主要包括以下步骤：
A、开始程序，读入电网的静态数据和实时运行数据，静态数据包括：网络架构和参数；实时运行数据包括：三相电压、三相电流、各相负荷；
B、采用对称分量法计算正序、负序和零序电流和电压，电流计算式如公式(1)；电压计算式如公式(2)；
C、设置广义三相不平衡度阈值和三相不平衡度目标值，如果三相不平衡度满足公式εI≥εIse1t则三相不平衡负荷必须调整，如果三相不平衡度满足公式εI≤εIset2则三相不平衡负荷不在调整；
D、计算广义三相不平衡度，广义三相不平衡度定义如公式
E、判别广义三相不平衡度是否超过阈值，没有超过阈值，结束程序，输出三相不平衡度，超过阈值则按负荷和正序电压计算正序电流；
三相负荷调整范围的确定主要包括以下步骤：
A、按负荷和正序电压计算正序电流，正序电流和各相功率之间的关系如公式(3)：
各相电流与电压功率之间的关系如公式(4)：
则：PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc
B、建立三相不平衡度与各相功率的关系方程，根据三相不平衡度的要求，确定负荷功率调整的范围，计算公式如下：
则：
得到：
最后得到：
C、确定负荷的调整方向，三相功率无功与有功的比例如以下公式：
D、按负荷方向求解各相功率的临界值，根据负荷调整方向对进行化简，解出各相的有功功率临界值，确定各相有功功率的调整范围如公式(5)、公式(6)、公式(7)：
E、确定a相负荷，按照确定a相有功功率，按照确定无功功率；
F、确定b相负荷的范围，a相负荷确定以后，b相负荷的范围发生变化如公式(8)：
G、确定b相负荷，按照确定b相有功功率，按照确定无功功率，并按照PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc和计算c相负荷；
H、确定各相负荷的调整值，按步骤E、步骤G确定的调整后负荷减去初始负荷。
本发明的有益效果在于：
本发明提出广义三相不平衡度的概念，把中压侧三相不平衡度仅考虑负序电流，扩展到同时考虑负序和零序的范围，采用此定义更好的判别低压配电网络中三相不平衡的情况，建立广义三相不平衡度与三相负荷功率之间的关系方程，并按三相功率因数方向确定各相负荷的范围，并按相确定调整后的各相负荷，确定调整策略。
具体实施方式：
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
一种三相不平衡负荷调整快速算法，主要包括基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别、三相负荷调整范围的确定和负荷调整策略。
作为优选，基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别主要包括以下步骤：
A、开始程序，读入电网的静态数据和实时运行数据，静态数据包括：网络架构和参数；实时运行数据包括：三相电压、三相电流、各相负荷；
B、采用对称分量法计算正序、负序和零序电流和电压，电流计算式如公式(1)；电压计算式如公式(2)；
负序和零序电压往往在不平衡的负荷节点最高，而低压配电网络的根节点很小，由于零序电流无法穿越变压器，所以根节点零序电压接近0，负序电流会穿越变压器反映到上级电压网络当中，根据其数量的大小，决定配电网根节点电压的三相不平衡度，单条低压线路的负荷很难在根节点形成较大的负序电压，为此本发明采用对称分量法获得正序电压，以排除测量误差造成的干扰；
C、设置广义三相不平衡度阈值和三相不平衡度目标值，如果三相不平衡度满足公式εI≥εIse1t则三相不平衡负荷必须调整，如果三相不平衡度满足公式εI≤εIset2则三相不平衡负荷不在调整；
D、计算广义三相不平衡度，低压配电网是中性点直接接地系统，其零序电流存在通路，为此，且低压配电网存在大量的单相负荷，这导致负序和零序电流存在，负序电流会经变压器流入中压配电网，造成电压的不平衡，零序电流虽然不会经变压器流入中压，但是零序电流流过中性线会造成额外的线损，通常使用的三相不平衡度，仅反映负序电流的大小，不能满足低压配电网络的要求，本发明提出一种广义三相不平衡度的定义如公式：
E、判别广义三相不平衡度是否超过阈值，没有超过阈值，结束程序，输出三相不平衡度，超过阈值则按负荷和正序电压计算正序电流。
三相负荷调整范围的确定主要包括以下步骤：
A、按负荷和正序电压计算正序电流，正序电压和正序电流在负荷调整过程中是不变的，我们需要根据反映电流量的不平衡度来确定负荷功率的调整额度，为此我们需要确定正序电流和各相功率之间的关系，与后续计算保持一致，其计算式如公式(3)：
各相电流与电压功率之间的关系如公式(4)：
则：PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc
B、建立三相不平衡度与各相功率的关系方程，根据三相不平衡度的要求，确定负荷功率调整的范围，计算公式如下：
则：
得到：
最后得到：
C、确定负荷的调整方向，对于根节点而言，绝大多数无功功率都会被补偿掉，正常情况无功补偿都是对称补偿，即使有不对称的补偿，容量也很有限，负荷调整沿着三相功率因数方向，三相功率无功与有功的比例如以下公式：
D、按负荷方向求解各相功率的临界值，根据负荷调整方向对进行化简，解出各相的有功功率临界值，确定各相有功功率的调整范围如公式(5)、公式(6)、公式(7)：
E、确定a相负荷，按照确定a相有功功率，按照确定无功功率；
F、确定b相负荷的范围，a相负荷确定以后，b相负荷的范围发生变化如公式(8)：
G、确定b相负荷，按照确定b相有功功率，按照确定无功功率，并按照PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc和计算c相负荷；
H、确定各相负荷的调整值，按步骤E、步骤G确定的调整后负荷减去初始负荷。
本发明提出广义三相不平衡度的概念，把中压侧三相不平衡度仅考虑负序电流，扩展到同时考虑负序和零序的范围，采用此定义更好的判别低压配电网络中三相不平衡的情况，建立广义三相不平衡度与三相负荷功率之间的关系方程，并按三相功率因数方向确定各相负荷的范围，并按相确定调整后的各相负荷，确定调整策略。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (1)
1.一种三相不平衡负荷调整快速算法，其特征在于：主要包括基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别、三相负荷调整范围的确定和负荷调整策略；基于广义三相不平衡度的三相不平衡判别主要包括以下步骤：
A、开始程序，读入电网的静态数据和实时运行数据，静态数据包括：网络架构和参数；实时运行数据包括：三相电压、三相电流、各相负荷；
B、采用对称分量法计算正序、负序和零序电流和电压，电流计算式如公式(1)；电压计算式如公式(2)；
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C、设置广义三相不平衡度阈值和三相不平衡度目标值，如果三相不平衡度满足公式εI≥εIset1则三相不平衡负荷必须调整，如果三相不平衡度满足公式εI≤εIset2则三相不平衡负荷不在调整；
D、计算广义三相不平衡度，广义三相不平衡度定义如公式
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E、判别广义三相不平衡度是否超过阈值，没有超过阈值，结束程序，输出三相不平衡度，超过阈值则按负荷和正序电压计算正序电流；
三相负荷调整范围的确定主要包括以下步骤：
A、按负荷和正序电压计算正序电流，正序电流和各相功率之间的关系如公式(3)：
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各相电流与电压功率之间的关系如公式(4)：
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则：PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc
B、建立三相不平衡度与各相功率的关系方程，根据三相不平衡度的要求，确定负荷功率调整的范围，计算公式如下：
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则：
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最后得到：
C、确定负荷的调整方向，三相功率无功与有功的比例如以下公式：
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D、按负荷方向求解各相功率的临界值，根据负荷调整方向对进行化简，解出各相的有功功率临界值，确定各相有功功率的调整范围如公式(5)、公式(6)、公式(7)：
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E、确定a相负荷，按照确定a相有功功率，按照确定无功功率；
F、确定b相负荷的范围，a相负荷确定以后，b相负荷的范围发生变化如公式(8)：
<mrow>
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<mo>-</mo>
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<mn>8</mn>
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</mrow>
</mrow>
G、确定b相负荷，按照确定b相有功功率，按照确定无功功率，并按照PΣ＝Pa+Pb+Pc；QΣ＝Qa+Qb+Qc和计算c相负荷；
H、确定各相负荷的调整值，按步骤E、步骤G确定的调整后负荷减去初始负荷。
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