CN107508296A - 一种减小控制不对称电压的调节时间的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小控制不对称电压的调节时间的系统，其特征在于，包括有源补偿装置、消弧线圈，所述有源补偿装置、消弧线圈并联或串联，并接入所测系统的中性点或者三相线路中任意一相；所述有源补偿装置通过输入注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)获得所述消弧线圈的并联电阻和时间常数的正比函数关系，通过减小所述消弧线圈的并联电阻以增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。本发明还公开了一种减小控制不对称电压的调节时间的方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统三相电压不平衡控制领域，具体为一种减小控制不对称电压的调节时间的系统及方法。
背景技术
智能配电网是未来配电网的重点发展方向，系统不对称电压的控制作为其重要内容之一具有重要研究价值和意义。不对称电压虽不会影响用户正常供电，但会对线路、变压器、互感器、避雷器等电气设备造成危害，轻则使其效率和性能下降，重则缩短使用寿命或造成损坏事故。因此，采取有效措施消除这种不对称电压对于提高电网的安全、经济性能具有重要意义。
有源补偿技术主要是用于小电流接地系统中发生单相接地故障时用来消除消弧的一种方法。有源补偿装置实际可等效为一个可调的电流源，利用其能注入任意电流的特点，为系统的零序电流提供一个阻抗无穷大的返回路径，从而消除不对称电压。对不对称电压的控制来说，这是一种新的思路，是一种具有良好性能和实用价值的不对称电压控制方法，对确保电网安全、经济的运行具有重要意义。但是现如今研究利用有源补偿技术来控制系统不对称电压的研究机构还较少。
现有的不对称电压有源补偿控制的主要方法有：直接注入电流法、由两种不同情况下的不对称电压确定注入电流的两点法、注入电流由初值逐渐调节至所需电流值的跟踪随调法以及两点法确定跟踪随调法的初值的综合法。其中综合法调节的稳态效果最好。但目前的不对称电压有源控制的研究重点主要放在了不对称电压有源控制的稳态效果上，几乎没有关于不对称电压有源补偿控制动态特性方面的研究，。对于一个合格的控制装置，在关注系统控制的稳态效果的同时，还应对控制的动态过程加以关注。
发明内容
本发明的目的是：提供一种减小控制不对称电压的调节时间的系统，在有源补偿技术控制谐振接地系统中性点产生的较大位移电压(即不对称电压)时，减小不对称电压的调节时间，促使其尽快达到稳态。
实现上述目的的技术方案是：一种减小有源控制系统控制不对称电压的调节时间的系统，其特征在于，包括有源补偿装置、消弧线圈，所述有源补偿装置、消弧线圈并联或串联，并接入所测系统的中性点或者三相线路中任意一相；所述有源补偿装置通过输入注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
所述有源补偿装置包括三相整流电路，连接于三相输入电源；直流滤波电路，连接于所述三相整流电路；逆变电路，连接于所述直流滤波电路；滤波电路，连接于所述你变电路；电力系统接入电路，连接于所述滤波电路；电力系统连接于所述电力系统接入电路；数据采集系统，用于采集电力系统的测量信号；控制单元，用于处理所述数据采集系统采集的测量信号；驱动电路，连接于所述控制单元，所述控制单元通过驱动电路控制你变电路；电源单元，用于为所述控制单元、驱动电路提供电源；显示屏以及键盘，连接于所述控制单元。
本发明的另一个目的是：提供一种减小有源控制系统控制不对称电压的调节时间的方法。
实现上述目的的技术方案是：一种所述的减小有源控制系统控制不对称电压的调节时间的方法，包括以下步骤，S1)在复数域下，输入振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)；S2)通过所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)、消弧线圈并联电阻Rp和电感Lp之间的函数关系获得时间常数与所述并联电阻Rp之间的正比函数关系；S3)通过减小所述消弧线圈的并联电阻以增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
所述步骤S1)包括在复数域下，谐振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)之间的动态传递函数为为：其中，Rp和Lp分别是消弧线圈并联电阻和电感，Ceq是线路的对地电容之和，Req是线路的对地电阻之和。
所述步骤S1)包括以下步骤：S21)令自然频率阻尼比所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0P(s)的传递函数为一个含有零点的二阶函数：S22)实际电网多运行在欠阻尼状态下，输入单位阶跃函数即则U(s)＝Ii(s)GS(s)，取拉氏反变换得其由稳态分量为0和暂态分量形成以下函数关系：S23)暂态分量的收敛速度由衰减系数决定，对地电阻之和Req趋于无穷大，则时间常数为2RpCeq，减小消弧线圈电阻Rp即增大消弧线圈阻尼率以减小时间常数，从而缩短不对称电压衰减到稳态的时间。
本发明的优点是：本发明的减小控制不对称电压的调节时间的系统及方法，有效的限制了因中压配电网的三相电压不平衡对电气设备乃至电网造成的诸多危害；完善了不对称电压的有源控制技术，可以使不对称电压更快地被控制到稳态，对确保电网安全、经济的运行具有重要意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。
图1为有源补偿装置系统模块图。
图2为不对称电压有源控制系统等值电路图。
图3为消弧线圈阻尼率为4％时利用有源补偿技术控制不对称电压波形图。
图4为消弧线圈阻尼率为6％时利用有源补偿技术控制不对称电压波形图。
其中，
11三相整流电路；12直流滤波电路；13逆变电路；14滤波电路；15电力系统接入电路；16数据采集系统；17控制单元；18驱动电路；19电源单元；10显示屏以及键盘。
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例，一种减小控制不对称电压的调节时间的系统，其特征在于，包括有源补偿装置、消弧线圈，所述有源补偿装置、消弧线圈并联或串联，并接入所测系统的中性点或者三相线路中任意一相；所述有源补偿装置通过输入注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
所述有源补偿装置包括三相整流电路、直流滤波电路、逆变电路、滤波电路、电力系统接入电路、数据采集系统、控制单元、驱动电路、电源单元、显示屏以及键盘。三相整流电路连接于三相输入电源；直流滤波电路连接于所述三相整流电路；逆变电路连接于所述直流滤波电路；滤波电路连接于所述你变电路；电力系统接入电路连接于所述滤波电路；电力系统连接于所述电力系统接入电路；数据采集系统用于采集电力系统的测量信号；控制单元用于处理所述数据采集系统采集的测量信号；驱动电路连接于所述控制单元，所述控制单元通过驱动电路控制你变电路；电源单元用于为所述控制单元、驱动电路提供电源；显示屏以及键盘连接于所述控制单元。
基于有源电力电子器件和脉宽调制技术的有源补偿装置(如附图1所示)主要由控制单元、输入、整流电路、逆变电路、输出单元以及其它辅助单元组成，控制单元根据测量数据和算法控制整流、逆变单元，将三相交流输入电压转换为合适的PWM电压波，后经输出单元输出所需的注入电流。其容量一般1MVA(10kV配电网中)或2MVA(35kV配电网中)即可满足要求，当配合固定补偿消弧线圈时容量可进一步降低。有源补偿装置可向系统注入任意幅值、相位电流，实现对不对称电压的控制。有源补偿装置可与消弧线圈并联或串联后接入系统中性点，也可从三相中任意一相并联或串联接入。
一种所述的减小有源控制系统控制不对称电压的调节时间的方法，包括以下步骤。
S1)在复数域下，输入振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)；谐振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)之间的动态传递函数为为：其中，Rp和Lp分别是消弧线圈并联电阻和电感，Ceq是线路的对地电容之和，Req是线路的对地电阻之和。
S2)通过所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)、消弧线圈并联电阻Rp和电感Lp之间的函数关系获得时间常数与所述并联电阻Rp之间的正比函数关系。
具体的，所述步骤S2)包括以下步骤。
S21)令自然频率阻尼比所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0P(s)的传递函数为一个含有零点的二阶函数：S22)实际电网多运行在欠阻尼状态下，输入单位阶跃函数即则U(s)＝Ii(s)GS(s)，取拉氏反变换得其由稳态分量为0和暂态分量形成以下函数关系：S23)暂态分量的收敛速度由衰减系数决定，对地电阻之和Req趋于无穷大，则时间常数为2RpCeq，减小消弧线圈电阻Rp即增大消弧线圈阻尼率以减小时间常数，从而缩短不对称电压衰减到稳态的时间。
S3)通过减小所述消弧线圈的并联电阻以增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
在ATP中按照附图2搭建10KV小电流接地系统不对称电压有源控制系统仿真模型进行仿真分析。系统中含6条架空线路出线，长度分别为6km、9km、12km、15km、20km，零序电阻为R0＝0.23Ω/km，零序电感为L0＝5.475mH/km，零序对地电容为C0＝5.997nF/km，零序对地电导为零；变压器变比为110kV/10.5kV；消弧线圈参数失谐度v＝-8％，阻尼率d＝4％。线路对地电容不对称度为0.0149-j0.00858；为欠阻尼情况，衰减系数所以时间常数约为0.11s。
中性点注入电流得不对称电压如附图3所示，最终不对称电压调节到稳态值的时间约为0.8s。保持消弧线圈失谐度不变，将消弧线圈的阻尼率增大到d＝6％，仿真结果如附图4所示，不对称电压调节到稳态值的时间约为0.6s。可见，增大消弧线圈的阻尼率可有效减小有源补偿技术控制不对称电压的调节时间，验证了本发明的正确性。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种减小控制不对称电压的调节时间的系统，其特征在于，包括有源补偿装置、消弧线圈，所述有源补偿装置、消弧线圈并联或串联，并接入所测系统的中性点或者三相线路中任意一相；所述有源补偿装置通过输入注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)获得所述消弧线圈的并联电阻和时间常数的正比函数关系，通过减小所述消弧线圈的并联电阻以增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
2.根据权利要求1所述的减小控制不对称电压的调节时间的系统，其特征在于，所述有源补偿装置包括
三相整流电路，连接于三相输入电源；
直流滤波电路，连接于所述三相整流电路；
逆变电路，连接于所述直流滤波电路；
滤波电路，连接于所述你变电路；
电力系统接入电路，连接于所述滤波电路；
电力系统，连接于所述电力系统接入电路；
数据采集系统，用于采集电力系统的测量信号；
控制单元，用于处理所述数据采集系统采集的测量信号；
驱动电路，连接于所述控制单元，所述控制单元通过驱动电路控制你变电路；电源单元，用于为所述控制单元、驱动电路提供电源；
显示屏以及键盘，连接于所述控制单元。
3.根据权利要求1所述的减小控制不对称电压的调节时间的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1)在复数域下，输入振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)；
S2)通过所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)、消弧线圈并联电阻Rp和电感Lp之间的函数关系获得时间常数与所述并联电阻Rp之间的正比函数关系；
S3)通过减小所述消弧线圈的并联电阻以增大所述消弧线圈的阻尼率来使有源补偿技术控制不对称电压达到稳态。
4.根据权利要求3所述的减小控制不对称电压的调节时间的系统的方法，其特征在于，所述步骤S1)包括在复数域下，谐振接地有源补偿装置的注入电流Ii(s)与不对称电压U0p(s)之间的动态传递函数为为：其中，Rp和Lp分别是消弧线圈并联电阻和电感，Ceq是线路的对地电容之和，Req是线路的对地电阻之和。
5.根据权利要求4所述的减小控制不对称电压的调节时间的系统的方法，其特征在于，所述步骤S2)包括以下步骤：
S21)令自然频率阻尼比所述注入电流Ii(s)与不对称电压U0P(s)的传递函数为一个含有零点的二阶函数：
S22)实际电网多运行在欠阻尼状态下，输入单位阶跃函数即则U(s)＝Ii(s)GS(s)，取拉氏反变换得其由稳态分量为0和暂态分量形成以下函数关系：
S23)暂态分量的收敛速度由衰减系数决定，对地电阻之和Req趋于无穷大，则时间常数为2RpCeq。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141991A (zh) * | 2018-11-05 | 2020-05-12 | 李景禄 | 一种适用于提高不对称电网高阻接地故障处理能力的方法 |
| CN113341307A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-09-03 | 云南电网有限责任公司临沧供电局 | 一种开放式接地开关的短路关合能力测试平台和方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300712A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sanken Electric Co Ltd | 交流電力供給装置 |
| CN103715695A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 国家电网公司 | 智能配电网中性点接地有源全补偿控制系统 |
| CN103887805A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-06-25 | 中国石油大学(华东) | 小电流接地系统的不对称电压控制方法 |
| CN104779602A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 基于有源逆变的谐振接地系统零序电压柔性控制方法 |
| CN106385020A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-02-08 | 河北工业大学 | 准零暂态投切阻尼电阻控制装置 |
-
2017
- 2017-07-26 CN CN201710620476.9A patent/CN107508296B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300712A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sanken Electric Co Ltd | 交流電力供給装置 |
| CN103715695A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 国家电网公司 | 智能配电网中性点接地有源全补偿控制系统 |
| CN103887805A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-06-25 | 中国石油大学(华东) | 小电流接地系统的不对称电压控制方法 |
| CN104779602A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 基于有源逆变的谐振接地系统零序电压柔性控制方法 |
| CN106385020A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-02-08 | 河北工业大学 | 准零暂态投切阻尼电阻控制装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141991A (zh) * | 2018-11-05 | 2020-05-12 | 李景禄 | 一种适用于提高不对称电网高阻接地故障处理能力的方法 |
| CN111141991B (zh) * | 2018-11-05 | 2021-12-24 | 李景禄 | 一种适用于提高不对称电网高阻接地故障处理能力的方法 |
| CN113341307A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-09-03 | 云南电网有限责任公司临沧供电局 | 一种开放式接地开关的短路关合能力测试平台和方法 |
| CN113341307B (zh) * | 2021-04-19 | 2023-04-14 | 云南电网有限责任公司临沧供电局 | 一种开放式接地开关的短路关合能力测试平台和方法 |
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