CN110707732A - 低压配电网电能质量综合优化控制系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低压配电网电能质量综合优化控制系统以及方法。低压配电网电能质量综合优化控制系统包括：优化控制模块，包括控制单元以及效果检验单元；控制单元内存储有解决各种电能质量的控制策略；效果检验单元用于对控制策略的治理效果进行检验，并判断治理效果是否达到预期标准，若治理效果达到预期标准，则结束控制系统的控制，若治理效果未达到预期标准，则控制单元继续输出相关控制策略，直至治理效果达到预期标准，结束控制。多个补偿模块，分散在同一配电台区的不同位置，各补偿模块用于根据控制策略对低压配电网进行相关补偿。本申请可以解决低压配电网各位置的各种电能质量问题。

Description

低压配电网电能质量综合优化控制系统以及方法

技术领域

本申请涉及电网技术领域，特别是涉及一种低压配电网电能质量综合优化控制系统以及方法。

背景技术

在低压配电网中，受单相用电负荷用电时间差异性、负荷分布不均匀、负荷增长不规律等因素的影响，三相不平衡问题时有发生。三相不平衡问题严重制约变压器出力，造成变压器损耗增大、过载损坏等问题，另外造成配电线路损耗增大，甚至出现低电压问题，严重影响低压配电网运行安全，降低配电网运行效率；此外，随着经济发展，非线性负荷越来越多，谐波以及无功问题也越来越突出。

以上配电网中存在的电能质量问题严重影响接入配电网的设备的运行可靠性和安全性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决配电网中存在的各种电能质量问题的低压配电网电能质量综合优化控制系统以及方法。

一种低压配电网电能质量综合优化控制系统，包括：

优化控制模块，包括控制单元以及效果检验单元；所述控制单元内存储有解决各种电能质量的控制策略；所述效果检验单元用于对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准，若所述治理效果达到预期标准，则结束控制系统的控制，若所述治理效果未达到预期标准，则所述控制单元继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制；

多个补偿模块，分散在同一配电台区的不同位置，各所述补偿模块用于根据所述控制策略对所述低压配电网进行相关补偿。

在其中一个实施例中，所述效果检验单元包括：

采集子单元，用于采集并传输相关的电流、电压实时数据；

运算子单元，用于接收所述采集子单元采集到的数据，并将所述数据进行计算，得出电能相关参数，且判断所述电能相关参数是否达到预设范围；

若所述电能相关参数在预设范围内，则结束控制系统的控制；

若所述电能相关参数不在预设范围内，则所述控制单元继续输出相关控制策略至所述补偿模块。

在其中一个实施例中，所述电能相关参数包括三相不平衡度、功率因数、各次谐波。

在其中一个实施例中，所述采集子单元包括三相互感器，所述三相互感器用于采集三相电流、电压实时数据。

在其中一个实施例中，所述优化控制模块还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块将所述控制策略发送至各所述补偿模块。

在其中一个实施例中，所述补偿模块的补偿方式为有源补偿。

在其中一个实施例中，所述补偿模块包括三相四线三电平有源补偿单元。

在其中一个实施例中，所述补偿模块包括SiC宽禁带半导体器件。

一种低压配电网电能质量综合优化控制方法，包括：

根据各种电能质量问题输出相关控制策略；

根据所述控制策略在电能质量问题所在位置执行相关补偿控制；

对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准；

若所述治理效果达到预期标准，则结束控制；

若所述治理效果未达到预期标准，则继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制。

在其中一个实施例中，

对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准，包括：对各种电能相关参数进行检验，并判断各种电能相关参数是否在预设范围内；

若所述治理效果达到预期标准，则结束控制，包括：若所述电能相关参数在预设范围内，则结束控制；

若所述治理效果未达到预期标准，则继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制，包括：若所述电能相关参数不在预设范围内，则继续输出相关控制策略，直至所述电能相关参数在预设范围内，结束控制。

上述低压配电网电能质量综合优化控制系统，在优化控制模块的控制单元内预先存储了解决各种电能质量的控制策略。并且，在同一配电台区的不同位置分散设置有多个补偿模块。因此，本申请中的低压配电网电能质量综合优化控制系统，可以解决低压配电网各位置的各种电能质量问题(例如三相不平衡问题、谐波问题、无功问题以及低电压问题)。

附图说明

图1为一个实施例中的低压配电网电能质量综合优化控制系统示意图；

图2为一个实施例中的低压配电网电能质量综合优化控制方法示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的低压配电网电能质量综合优化控制系统，可以解决低压配电网各位置的各种电能质量问题(例如三相不平衡问题、谐波问题、无功问题以及低电压问题)。在一个实施例中，低压配电网电能质量综合优化控制系统包括优化控制模块100以及多个补偿模块200。多个补偿模块200分散安装在同一配电台区的不同位置，以分散治理不同位置的电能质量问题。

优化控制模块100包括控制单元110以及效果检验单元120。控制单元110内存储有解决各种电能质量的控制策略。控制单元110的控制策略最终被发送至各补偿模块200，进而使得各补偿模块200根据控制策略对低压配电网进行相关补偿。

效果检验单元120用于对控制策略的治理效果进行检验，并判断治理效果是否达到预期标准。这里的预期标准为可以认为低压配电网处于正常工作的一个标准。

若治理效果达到预期标准，则结束控制系统的控制。若治理效果未达到预期标准，则控制单元继续输出相关控制策略，直至治理效果达到预期标准，结束控制。

具体地，例如低压配电网的某一位置存在某种电能质量问题(例如三相不平衡问题或谐波问题或无功问题等)时，控制单元110将相应控制策略发送至该位置的补偿模块200。而该位置的补偿模块200根据接受到的控制策略对该位置的低压配电网进行相关补偿。然后，效果检验单元120对该位置的治理效果进行检验，并判断对治理效果是否达到预期标准。若治理效果达到预期标准，则结束控制系统的控制。当若该位置的治理未达到预期标准，则优化控制模块100的控制单元110继续输出相关控制策略，直至治理效果达到预期标准，结束控制。

在本实施例中，在优化控制模块100的控制单元110内预先存储了解决各种电能质量的控制策略。并且，在同一配电台区的不同位置分散设置有多个补偿模块200。因此，本实施例中的低压配电网电能质量综合优化控制系统，可以解决低压配电网各位置的各种电能质量问题(例如三相不平衡问题、谐波问题、无功问题以及低电压问题)。这里的电能质量问题可以通过其他检测仪器检测而出。

在一个实施例中，效果检验单元120包括采集子单元121以及运算子单元122。采集子单元121采集并传输相关的电流、电压实时数据。具体地，采集子单元121可以包括三相互感器等。三相互感器用于采集三相电流、电压实时数据，进而可以解决三相不平衡问题。

运算子单元122接收采集子单元121采集到的数据，并将数据进行计算，得出电能相关参数，且判断电能相关参数是否达到预设范围。电能相关参数是与电能质量相关的参数，例如三相不平衡度、功率因数、各次谐波等。本实施例效果检验单元120对治理效果的检测为对各种电能相关参数(例如三相不平衡度、功率因数、各次谐波等)进行检验。此时，判断治理效果是否达到预期标准为判断各种电能相关参数是否在预设范围内。预设范围为低压配电网正常运行时所允许的各种电能相关参数的正常范围。

效果检验单元120判断治理效果是否达到预期标准为判断各种电能相关参数是否在预设范围内后，若电能相关参数在预设范围内，则结束控制系统的控制。若电能相关参数不在预设范围内，则控制单元110继续输出相关控制策略至补偿模块200。

在一个实施例中，优化控制模块还包括无线通讯模块130。无线通讯模块130将控制策略发送至各补偿模块300。即控制单元110将控制策略通过无线通讯模块130发送至各补偿模块300，进而使得控制策略的传输更加便利。

在一个实施例中，补偿模块200的补偿方式为有源补偿方式，进而便于对各种电能质量问题进行补偿。具体地，补偿模块200可以包括三相四线三电平有源补偿单元。三相四线三电平有源补偿单元具体可以包括二极管钳位三电平三相桥式功率变换单元，直流母线中点与电网系统N线连接。三电平三相桥式功率变换单元连接逆变电感器以及滤波电感器并网连接低压配电网，在并网端形成LCL型滤波网络。在滤波支路与电容器串联有阻尼电阻，不仅可以有效滤除开关纹波，而且还能避免与系统发生谐振。该三相四线三电平有源补偿单元可以治理三相不平衡问题、无功问题、谐波问题等多种电能质量问题。

并且，进一步地，补偿模块包括SiC宽禁带半导体器件。SiC宽禁带半导体器件的开关频率可达到100kHz。由于其开关频率高，所以可以实现微型化。因此，此时便于提高补偿模块200的功率密度，减小补偿模块200体积。同时，SiC自身的损耗比普通硅管要低很多，因此能有效降低系统的功率损耗。

在一个实施例中，提供一种低压配电网电能质量综合优化控制方法，参考图，包括：

步骤S1，根据各种电能质量问题输出相关控制策略。

这里的电能质量问题可以为三相不平衡问题、谐波问题、无功问题以及低电压问题等。

步骤S2，根据控制策略在电能质量问题所在位置执行相关补偿控制。

步骤S3，对控制策略的治理效果进行检验，并判断治理效果是否达到预期标准。

具体地，本步骤可以为对各种电能相关参数(例如三相不平衡度、功率因数、各次谐波等)进行检验，并判断各种电能相关参数是否在预设范围内。

步骤S4，若治理效果达到预期标准，则结束控制。

具体地，本步骤可以为若电能相关参数在预设范围内，则结束控制。

步骤S5，若治理效果未达到预期标准，则继续输出相关控制策略，直至治理效果达到预期标准，结束控制。

具体地，本步骤可以为若电能相关参数不在预设范围内，则继续输出相关控制策略至补偿模块，直至电能相关参数在预设范围内，结束控制。

本实施例方法，通过针对各种电能质量问题的控制策略，可以解决低压配电网各位置的各种电能质量问题(例如三相不平衡问题、谐波问题、无功问题以及低电压问题)。有效提高低压配电网对电能质量问题的解决能力。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低压配电网电能质量综合优化控制系统，其特征在于，包括：

优化控制模块，包括控制单元以及效果检验单元；所述控制单元内存储有解决各种电能质量的控制策略；所述效果检验单元用于对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准，若所述治理效果达到预期标准，则结束控制系统的控制，若所述治理效果未达到预期标准，则所述控制单元继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制；

多个补偿模块，分散在同一配电台区的不同位置，各所述补偿模块用于根据所述控制策略对所述低压配电网进行相关补偿。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述效果检验单元包括：

采集子单元，用于采集并传输相关的电流、电压实时数据；

运算子单元，用于接收所述采集子单元采集到的数据，并将所述数据进行计算，得出电能相关参数，且判断所述电能相关参数是否达到预设范围；

若所述电能相关参数在预设范围内，则结束控制系统的控制；

若所述电能相关参数不在预设范围内，则所述控制单元继续输出相关控制策略至所述补偿模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电能相关参数包括三相不平衡度、功率因数、各次谐波。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集子单元包括三相互感器，所述三相互感器用于采集三相电流、电压实时数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述优化控制模块还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块将所述控制策略发送至各所述补偿模块。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述补偿模块的补偿方式为有源补偿。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述补偿模块包括三相四线三电平有源补偿单元。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述补偿模块包括SiC宽禁带半导体器件。

9.一种低压配电网电能质量综合优化控制方法，其特征在于，包括：

根据各种电能质量问题输出相关控制策略；

根据所述控制策略在电能质量问题所在位置执行相关补偿控制；

对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准；

若所述治理效果达到预期标准，则结束控制；

若所述治理效果未达到预期标准，则继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

对所述控制策略的治理效果进行检验，并判断所述治理效果是否达到预期标准，包括：对各种电能相关参数进行检验，并判断各种电能相关参数是否在预设范围内；

若所述治理效果达到预期标准，则结束控制，包括：若所述电能相关参数在预设范围内，则结束控制；

若所述治理效果未达到预期标准，则继续输出相关控制策略，直至所述治理效果达到预期标准，结束控制，包括：若所述电能相关参数不在预设范围内，则继续输出相关控制策略，直至所述电能相关参数在预设范围内，结束控制。

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