CN110323766A - 一种低压配电网三相电压不平衡治理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种低压配电网三相电压不平衡治理系统及方法,系统包括:短路开关、接入开关、可控电源、控制模块和检测模块,其中,短路开关连接在配变的中性点与地之间;接入开关的一端与配变的中性点连接,接入开关的另一端与可控电源的一端连接之间,可控电源的另一端接地;检测模块与配变的低压侧连接,用于测量低压侧三相电电压;控制模块的输入端与检测模块连接,控制模块的输出端与短路开关、接入开关和可控电源连接,控制模块用于根据低压侧三相电电压分别控制检测模块、短路开关、接入开关和可控电源进行三相电压不平衡补偿。本申请能够有效进行三相电压不平衡治理,具有安装简单、容易控制和成本低的优点。
Description
技术领域
本申请涉及三相不平衡技术领域,尤其涉及一种低压配电网三相电压不平衡治理系统及方法。
背景技术
在低压配电网中,常因三相负荷不平衡造成配电变压器处于不对称运行状态。当配电变压器处于不对称运行状态时,三相电压不平衡,将造成变压器的损耗增大、零序电流过大,局部金属件升温增高,甚至会导致变压器烧毁,严重威胁电力系统安全运行。
相关技术中,采用一种三相调补装置进行三相不平衡电压补偿,三相调补装置为交直交结构,通过实时计算系统功率等参数,通过逆变装置产生三相电压以实现三相调补。然而,上述三相电压不平衡治理系统的控制过程较为复杂,成本也较高,不利于推广和实施。
发明内容
本申请提供了一种低压配电网三相电压不平衡治理系统及方法,以解决现有三相电压不平衡治理系统控制难度大的问题。
第一方面,本申请提供了一种低压配电网三相电压不平衡治理系统,该系统包括:短路开关、接入开关、可控电源、控制模块和检测模块,其中,
所述短路开关连接在配变的中性点与地之间;
所述接入开关的一端与所述配变的中性点连接,所述接入开关的另一端与所述可控电源的一端连接之间,所述可控电源的另一端接地;
所述检测模块与所述配变的低压侧连接,用于测量低压侧三相电电压;
所述控制模块的输入端与所述检测模块连接,所述控制模块的输出端与所述短路开关、接入开关和可控电源连接,所述控制模块用于根据所述低压侧三相电电压分别控制所述检测模块、短路开关、接入开关和可控电源进行三相电压不平衡补偿。
可选地,所述短路开关、接入开关均为电子开关。
可选地,所述可控电源包括幅值可控且相位可控的电源。
第二方面,本申请还提供了一种低压配电网三相电压不平衡治理方法,包括:
在配变中性点与地之间布置第一并联支路和第二并联支路,在配变低压侧布置检测模块,其中,所述第一并联支路包括短路开关,所述第二并联支路包括接入开关、控制模块和可控电源,所述接入开关的一端与所述配变中性点连接,所述接入开关的另一端与所述可控电源的一端连接,所述可控电源的另一端接地,所述检测模块与所述配变的低压侧连接,所述控制模块的输入端与所述检测模块连接,所述控制模块的输出端与所述短路开关、接入开关和可控电源连接;
通过所述控制模块控制所述短路开关闭合,控制所述接入开关断开;
通过所述检测模块检测配变低压侧三相电压;
判断所述配变低压侧三相电压是否三相电压不平衡;
如果所述三相电压平衡,根据所述配变低压侧三相电压与预设最低电压限值的差值、与预设最高电压限值的差值,计算补偿电压的相别和补偿值;
通过所述控制模块控制所述短路开关断开;
延时预设时间,保持所述可控电源的输出为零,控制所述接入开关闭合;
通过所述控制模块控制所述可控电源输出所述补偿电压到所述配变中性点。
可选地,根据所述配变低压侧三相电压与预设最低电压限值的差值、与预设最高电压限值的差值,计算补偿电压的相别和补偿值,包括:
计算目标相电压与预设最低电压限值的第一差值,以及所述目标相电压与预设最高电压限值的第二差值;
选取所述第一差值和第二差值中的较大值;
判断所述较大值是否为所述第一差值;
如果所述较大值是所述第一差值,则确定补偿电压的相别为所述配变的电压最高相;
如果所述较大值不是所述第一差值,则确定补偿电压的相别为所述配变的电压最低相;
根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值。
可选地,根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值,包括:
当补偿相别为电压最低相,所述补偿值计算公式为:
式中,U0为所述补偿值的电压幅值,∠Umin为所述电压最低相的相角。
可选地,根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值,包括:
当补偿相别为电压最高相,所述补偿值计算公式为:
式中,U0为所述补偿值的电压幅值,∠Umin为所述电压最低相的相角。
可选地,所述预设时间在1~5ms范围内。
可选地,所述补偿电压的方向为从地指向配变中性点。
可选地,所述判断所述配变低压侧三相电压是否三相电压不平衡的方法包括:当ΔU大于等于15%时,则三相电压不平衡,其中,
本申请提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统及方法的有益效果包括:
本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统,在配变中性点与地之间设置两条并联支路,其中一条并联支路包括一个接地的短路开关,作为不进行三相电压不平衡治理时的电压信息参考,另一条并联支路包括接入开关、可控电源和控制模块,用于输出补偿电压到配变中性点,另有检测模块设置在配变低压侧,用于获取配变低压侧电压,作为补偿电压计算的基础,利用本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统进行三相电压不平衡治理,具有安装简单、容易控制和成本低的优点。本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理方法,通过检测配变低压侧电压最高相和电压最低相,确定需要进行电压补偿的相别和补偿值,通过可控电源向配变中性点进行电压补偿,实现了三相电压不平衡治理,能够满足供电电压标准要求和用户使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种低压配电网三相电压不平衡治理系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种低压配电网三相电压不平衡治理方法的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种补偿电压计算方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,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,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
参见图1,为本申请实施例提供的一种低压配电网三相电压不平衡治理系统的结构示意图,如图1所示,本申请实施例提供的一种低压配电网三相电压不平衡治理系统,包括:短路开关1、接入开关2、可控电源3、控制模块5和检测模块4。
图1中,H表示配电变压器的高压母线侧,L表示配电表面压器的低压母线侧,其中,本实施例中,高压母线侧的电压为6kV~10kV,低压母线侧的电压为0.4kV。
短路开关1连接在配变的中性点N与地之间,接入开关2的一端与配变的中性点N连接,接入开关2的另一端与可控电源3的一端连接之间,可控电源3的另一端接地,检测模块4与配变的低压侧连接,用于测量低压侧三相电电压,控制模块5的输入端与检测模块4连接,控制模块5的输出端与短路开关1、接入开关2和可控电源3连接,控制模块5用于根据低压侧三相电电压分别控制检测模块4、短路开关1、接入开关2和可控电源3进行三相电压不平衡补偿。
短路开关1和接入开关2均为电子开关,可通过控制模块5进行控制实现闭合或断开。
可控电源3包括幅值可控且相位可控的电源,可通过控制模块5进行控制实现一定幅值和相位的补偿电压输出。
为对上述低压配电网三相电压不平衡治理系统的工作过程进行说明,本申请实施例还提供了一种低压配电网三相电压不平衡治理方法,参见图2,为本申请实施例提供的一种低压配电网三相电压不平衡治理方法的流程示意图,如图2所示,本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理方法,包括以下步骤:
步骤S110:在配变中性点与地之间布置第一并联支路和第二并联支路,在配变低压侧布置检测模块,其中,第一并联支路包括短路开关,第二并联支路包括接入开关、控制模块和可控电源,接入开关的一端与配变中性点连接,接入开关的另一端与可控电源的一端连接,可控电源的另一端接地,检测模块与配变的低压侧连接,控制模块的输入端与检测模块连接,控制模块的输出端与短路开关、接入开关和可控电源连接。
第一并联支路即图1中左侧包含短路开关1的支路,第二并联支路即图1中右侧包含接入开关2、可控电源3和控制模块5的支路。
步骤S120:通过控制模块控制短路开关闭合,控制接入开关断开。
通过控制模块5控制闭合短路开关1,断开接入开关2,相当于未将本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统接入配电变压器。
步骤S130:通过检测模块检测配变低压侧三相电压。
通过控制模块5控制检测模块4检测配变低压侧三相电压。从配变低压侧三相电压中选取一相电压作为目标相。
步骤S140:判断配变低压侧三相电压是否三相电压不平衡。
三相电压不平衡根据常规方法来判断,判断公式为:
(1)式中,ΔU为电压不平衡程度,根据ΔU大于等于15%,可判定三相电压不平衡。
步骤S150:如果三相电压平衡,根据配变低压侧三相电压与预设最低电压限值的差值、与预设最高电压限值的差值,计算补偿电压的相别和补偿值。
根据GB 12325-2008电能质量供电电压偏差第4.3条规定的低压电压标称电压为220V,其范围为198V~235.4V,确定预设最低电压限值为198V,预设最高电压限值为235.4V。
补偿电压的计算方法参见图3,为本申请实施例提供的一种补偿电压计算方法的流程示意图,如图3所示,本申请实施例提供的补偿电压计算方法,包括以下步骤:
步骤S501:计算目标相电压与预设最低电压限值的第一差值,以及目标相电压与预设最高电压限值的第二差值。
将步骤S130中获取的目标相电压与预设最低电压限值做差,得到第一差值,将目标相电压与预设最高电压限值做差,得到第二差值。
步骤S502:选取第一差值和第二差值中的较大值。
步骤S503:判断较大值是否为第一差值。
步骤S504:如果较大值是第一差值,则确定补偿电压的相别为配变的电压最高相。
步骤S505:如果较大值不是第一差值,则确定补偿电压的相别为配变的电压最低相。
步骤S506:根据补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值。
补偿值计算公式如下:
当补偿相别为电压最低相,补偿值计算公式为:
(2)式中,U0为补偿值的电压幅值,为补偿电压的相位,∠Umin为电压最低相的相角。
当补偿相别为电压最高相,补偿值计算公式为:
(3)式中,U0为补偿值的电压幅值,为补偿电压的相位,∠Umin为电压最低相的相角。
本实施例中,补偿电压的方向为从地指向配变中性点。
进一步的,如果三相电压平衡,则返回至步骤S120,继续监测。
步骤S160:通过控制模块控制短路开关断开。
通过控制模块5控制断开短路开关1。
步骤S170:延时预设时间,保持可控电源的输出为零,控制接入开关闭合。
本实施例中,延时的预设时间在1~5ms范围内。保持可控电源3的输出为零,再通过控制模块5控制接入开关2闭合。
步骤S180:通过控制模块控制可控电源输出补偿电压到配变中性点。
通过控制模块5控制可控电源3输出补偿电压到配变中性点,其中,补偿电压的电压幅值和相位根据步骤S150得到,补偿电压的方向为从地指向配变中性点。
由上述实施例可见,本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统,在配变中性点与地之间设置两条并联支路,其中一条并联支路包括一个接地的短路开关,作为不进行三相电压不平衡治理时的电压信息参考,另一条并联支路包括接入开关、可控电源和控制模块,用于输出补偿电压到配变中性点,另有检测模块设置在配变低压侧,用于获取配变低压侧电压,作为补偿电压计算的基础,利用本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理系统进行三相电压不平衡治理,具有安装简单、容易控制和成本低的优点。本申请实施例提供的低压配电网三相电压不平衡治理方法,通过检测配变低压侧电压最高相和电压最低相,确定需要进行电压补偿的相别和补偿值,通过可控电源向配变中性点进行电压补偿,实现了三相电压不平衡治理,能够满足供电电压标准要求和用户使用需求。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明,不同实施例之间均具有相同的部分,本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是,在本说明书中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,有语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后,将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (10)
1.一种低压配电网三相电压不平衡治理系统,其特征在于,包括:短路开关(1)、接入开关(2)、可控电源(3)、控制模块(5)和检测模块(4),其中,
所述短路开关(1)连接在配变的中性点与地之间;
所述接入开关(2)的一端与所述配变的中性点连接,所述接入开关(2)的另一端与所述可控电源(3)的一端连接之间,所述可控电源(3)的另一端接地;
所述检测模块(4)与所述配变的低压侧连接,用于测量低压侧三相电电压;
所述控制模块(5)的输入端与所述检测模块(4)连接,所述控制模块(5)的输出端与所述短路开关(1)、接入开关(2)和可控电源(3)连接,所述控制模块(5)用于根据所述低压侧三相电电压分别控制所述检测模块(4)、短路开关(1)、接入开关(2)和可控电源(3)进行三相电压不平衡补偿。
2.如权利要求1所述的低压配电网三相电压不平衡治理系统,其特征在于,所述短路开关(1)、接入开关(2)均为电子开关。
3.如权利要求1所述的低压配电网三相电压不平衡治理系统,其特征在于,所述可控电源(3)包括幅值可控且相位可控的电源。
4.一种低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,包括:
在配变中性点与地之间布置第一并联支路和第二并联支路,在配变低压侧布置检测模块,其中,所述第一并联支路包括短路开关,所述第二并联支路包括接入开关、控制模块和可控电源,所述接入开关的一端与所述配变中性点连接,所述接入开关的另一端与所述可控电源的一端连接,所述可控电源的另一端接地,所述检测模块与所述配变的低压侧连接,所述控制模块的输入端与所述检测模块连接,所述控制模块的输出端与所述短路开关、接入开关和可控电源连接;
通过所述控制模块控制所述短路开关闭合,控制所述接入开关断开;
通过所述检测模块检测配变低压侧三相电压;
判断所述配变低压侧三相电压是否三相电压不平衡;
如果所述三相电压平衡,根据所述配变低压侧三相电压与预设最低电压限值的差值、与预设最高电压限值的差值,计算补偿电压的相别和补偿值;
通过所述控制模块控制所述短路开关断开;
延时预设时间,保持所述可控电源的输出为零,控制所述接入开关闭合;
通过所述控制模块控制所述可控电源输出所述补偿电压到所述配变中性点。
5.如权利要求4所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,根据所述配变低压侧三相电压与预设最低电压限值的差值、与预设最高电压限值的差值,计算补偿电压的相别和补偿值,包括:
计算目标相电压与预设最低电压限值的第一差值,以及所述目标相电压与预设最高电压限值的第二差值;
选取所述第一差值和第二差值中的较大值;
判断所述较大值是否为所述第一差值;
如果所述较大值是所述第一差值,则确定补偿电压的相别为所述配变的电压最高相;
如果所述较大值不是所述第一差值,则确定补偿电压的相别为所述配变的电压最低相;
根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值。
6.如权利要求5所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值,包括:
当补偿相别为电压最低相,所述补偿值计算公式为:
式中,U0为所述补偿值的电压幅值,∠Umin为所述电压最低相的相角。
7.如权利要求5所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,根据所述补偿电压相别对应的补偿值计算公式,计算得到补偿值,包括:
当补偿相别为电压最高相,所述补偿值计算公式为:
式中,U0为所述补偿值的电压幅值,∠Umin为所述电压最低相的相角。
8.如权利要求4所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,所述预设时间在1~5ms范围内。
9.如权利要求4所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,所述补偿电压的方向为从地指向配变中性点。
10.如权利要求4所述的低压配电网三相电压不平衡治理方法,其特征在于,所述判断所述配变低压侧三相电压是否三相电压不平衡的方法包括:当ΔU大于等于15%时,则三相电压不平衡,其中,
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