CN107591825A - 一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，所述微电网装置包括智能三相负载匹配装置、微电网单相可控负载和分布式单相并网电源，微电网单相可控负载通过智能三相负载匹配装置接入三相电网，分布式单相并网电源通过智能三相负载匹配装置接入三相电网。其补偿方法是：摘要附图中的智能三相负载匹配装置，通过检测三根相线进线处的电压、电流等电参数的矢量，计算各相线的四象限功率，得出本地三相负载大小，智能三相负载匹配装置实时计算本地三相负载有功功率和无功功率大小，通过智能三相负载匹配装置使微电网单相可控负载总是接入到三相中负荷最小的相线中，补偿该相有功功率和无功功率；同时，智能三相负载匹配装置使分布式单相并网电源总是接入到三相负荷最大的相线中，补偿该相有功功率和无功功率。
Description
技术领域
本发明是属于电力系统中微电网领域，主要涉及到一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法。
背景技术
在低压三相三线制或三相四线制的供电系统中，由于负载多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流，电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，还会增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，最终会造成三相电压的不平衡，三相不平衡会导致中性线过载，过热以及产生电磁干扰，影响供电电压波形，绝缘层破坏，降低功率因数，降低变压器及电器设备的使用寿命等问题。
另一方面，在分布式电源与三相系统并网时，通常存在不均衡负载。分布式单相电源并网时，由于工程实施人员较难全面检测三相负载的不平衡度，因此分式电源较难与实际的负载相匹配；同时，即使在工程安装分布式单相电源并网时，进行了三相负载的不平衡度检查，工程实施人员也将并网点选择到了负载较大的相线，在并网运行后，如空调等负载也会发生短期的起停变换，其他设备也会由于使用年限、更换或维修等原因使已经实现源荷匹配的条件发生变化，造成分布式电源与变动的负载失配，能源使用效率大幅度降低。即使采用三相分布式电源，所采用的全桥SVPWM或SPWM调制方法需要并网输出电流尽量相同，因此也无法较好匹配各相的不平衡负载。
因此，目前的微电网中分布式单相电源或微电网中单相负载，从总体上只是固定接入到三相电网中某一相或对称的三相，没有考虑到动态负载特性对电网三相不平衡的影响，甚至因为微电网的接入加重了三相电网不平衡度，因此亟需一种能够对动态负载特性引起的三相不平衡进行补偿的装置及方法，降低电网不平衡度问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，所述微电网装置包括智能三相负载匹配装置、微电网单相可控负载和分布式单相并网电源，微电网单相可控负载通过智能三相负载匹配装置接入三相电网，分布式单相并网电源通过智能三相负载匹配装置接入三相电网，其特征在于，所述智能三相负载匹配装置实时检测三相线进线处电压，电流矢量，计算出三相本地负载值，使得微电网单相可控负载总是接入到三相负荷最小相线，补偿该相有功功率和无功功率；分布式单相并网电源总是接入到三相负荷最大相线，补偿该相有功功率和无功功率。
所述的微电网装置中的智能三相负载匹配装置实时检测三相线进线处电压、电流矢量，通过软件算法计算出三相各相有功功率值，根据补偿算法，智能三相负载匹配装置通过开关装置在三相之间切换，开关装置可以为继电器、接触器、IGBT、MOSFET、SCR等电子开关或电控开关，开关装置可集成于智能三相负载匹配装置或独立于智能三相负载匹配装置。
所述的微电网装置中的微电网单相可控负载可以为储能电池充电装置、电加热装置、热泵装置或其他单相交流负载，微电网单相可控负载具有输入功率调节功能，由智能三相负载匹配装置通过有线或无线通信方式控制微电网可控负载的输入功率，以补偿三相不平衡度。
所述的微电网装置中的分布式单相并网电源可以为分布式光伏电源、分布式风力发电或柴油机发电等分布式电源，分布式单相并网电源具有输出功率调节功能，由智能三相负载匹配装置通过有线或无线通信方式控制分布式单相并网电源输出功率，以补偿三相不平衡度。
三相电网可以为三相三线制或三相四线制。
与现有技术相比，本发明一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，结构简单，实用性强，具有极强的动态调节特性，降低动态负载对三相不平衡度的影响。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施。
附图说明
图1是本发明智能三相负载匹配装置的结构框图。
图2是本发明一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法的实施例图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面将结合本申请实施例中的附图2，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图2所示为申请实施例提供的一种补偿三相电网不平衡微电网装置的实施例图。
如图2所示，本实施例提供的装置包括智能三相电网2000，储能电池1110，交流充电机（单相）1120，三相负载匹配装置1130/1230,交流继电器或接触器1140/1240，电压电流传感器1400，本地负载1300，光伏板1210，光伏并网逆变器（单相）1220。
如图2中1100所示，本实施例中交流充电机1120通过智能三相负载匹配装置1130接入到三相电网2000中的某一相，给储能电池1110充电，智能三相负载匹配装置1130通过通信线1150与交流充电机1120连接，智能三相负载匹配装置1130通过电压电流传感器1400采集三相电网进线处实时电压、电流矢量，智能三相负载匹配装置1130通过软件算法计算出三相电网实时负荷有功功率PA、PB、PC,如检测到A相负荷实时有功功率最小，则智能三相负载匹配装置1130控制交流继电器/接触器1140闭合1141连接到A相，并通过通信线1150实时调节交流充电机1120的输入功率，使得PA小于PB、PC中较大者，大于PB、PC中较小者，当调节交流充电机1120至输入功率最大时，PA仍然最小，则调节交流充电机1120按最大功率运行。依次类推，智能三相负载匹配装置1130控制交流继电器/接触器1140自动选择A,B,C三相，降低三相不平衡度。
如图2中1200所示，本实施例中光伏板1210通过光伏并网逆变器（单相）1220把直流转换为交流，光伏并网逆变器（单相）1220通过智能三相负载匹配装置1230接入到三相电网2000中的某一相，智能三相负载匹配装置通过电压电流传感器1400采集三相电网实时电压、电流矢量，通过软件算法计算出三相电网实时负荷有功功率PA、PB、PC,如检测到A相负荷实时有功功率最大，则智能三相负载匹配装置1230控制交流继电器/接触器1240闭合1241连接到A相，并通过通信线1250实时调节光伏并网逆变器1220的输出功率，使得PA小于PB、PC中较大者，大于PB、PC中较小者，当调节光伏并网逆变器1220至最大功率运行时，PA仍然最大，则调节光伏并网逆变器1220按最大功率输出。依次类推，智能三相负载匹配装置1230控制交流继电器/接触器1240自动选择A,B，C三相，降低三相不平衡度。
Claims (8)
1.一种补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，所述微电网装置包括智能三相负载匹配装置、微电网单相可控负载和分布式单相并网电源，微电网单相可控负载通过智能三相负载匹配装置接入三相电网，分布式单相并网电源通过智能三相负载匹配装置接入三相电网，其特征在于，所述智能三相负载匹配装置实时检测三相线进线处电压和电流矢量，计算出三相本地负载有功功率和无功功率值，使得微电网单相可控负载总是接入到三相负荷最小相线，补偿该相有功功率和无功功率；分布式单相并网电源总是接入到三相负荷最大相线，补偿该相有功功率和无功功率。
2.如权利要求1所述的补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，其特征在于，所述的微电网装置中的智能三相负载匹配装置实时检测三相线进线处电压、电流矢量，通过软件算法计算出三相各相有功功率值，根据补偿算法，智能三相负载匹配装置通过开关装置在三相之间切换。
3.如权利要求2所述的智能三相负载匹配装置中的开关装置，其特征在于，开关装置可以为继电器、接触器、IGBT、MOSFET、SCR等电子开关或电控开关，开关装置可集成于智能三相负载匹配装置或独立于智能三相负载匹配装置。
4.如权利要求1所述的补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，其特征在于，所述的微电网装置中的微电网单相可控负载可以为储能电池充电装置、电加热装置、热泵装置或其他单相交流负载。
5.如权利要求4所述的微电网单相可控负载，其特征在于，微电网单相可控负载具有输入功率调节功能，由智能三相负载匹配装置通过有线或无线通信方式控制微电网可控负载的输入功率，以补偿三相不平衡度。
6.如权利要求1所述的补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，其特征在于，所述的微电网装置中的分布式单相并网电源可以为分布式光伏电源、分布式风力发电或柴油机发电等分布式电源。
7.如权利要求6所述的分布式单相并网电源，其特征在于，分布式单相并网电源具有输出功率调节功能，由智能三相负载匹配装置通过有线或无线通信方式控制分布式单相并网电源输出功率，以补偿三相不平衡度。
8.如权利要求1所述的补偿三相电网不平衡的微电网装置及方法，其特征在于，三相电网可以为三相三线制或三相四线制。
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