CN111987728A - 一种低压分支线路不平衡补偿方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种低压分支线路不平衡补偿方法、装置和系统，该方法包括：获取低压配电台区的线路参数；其中，线路参数包括线路的电阻和电感；采集低压分支线路的负载电流，并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态；根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，对低压分支线路进行电流补偿；根据线路参数和补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，并根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件。本发明实施例提供的技术方案在对三相负载电流进行补偿之后，通过根据获取到的线路参数以及补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，以量化降损效益。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无功补偿技术领域，尤其涉及一种低压分支线路不平衡补偿方法、装置和系统。
背景技术
随着国民经济的发展，电力网负荷不断增加，其中非线性、冲击性及不对称负荷不断增多，电网谐波、无功、三相不平衡等质量问题日益严重。
三相不平衡是指在电力系统中三相电流、电压的幅值或相位差不一致，且超过规定范围。当前对于三相不平衡治理方法有三种：换相开关，电容器及电力电子式。电力电子式的精度高，安装方便，具有明显的优势。电力电子式不平衡治理装置在变压器端进行集中补偿，虽然能保证三相出力均衡，但是设备安装笨重，损耗大，在实际应用中阻力重重。
发明内容
本发明实施例提供一种低压分支线路不平衡补偿方法、装置和系统，以实现三相平衡，且有利于降低线路损耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种低压分支线路不平衡补偿方法，包括：
获取低压配电台区的线路参数；其中，所述线路参数包括线路的电阻和电感；
采集低压分支线路的负载电流，并根据所述负载电流确定所述低压分支线路是否处于不平衡状态；
根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿；
根据所述线路参数和所述补偿电流计算所述低压分支线路的功率损耗，并根据所述功率损耗确定所述补偿电流是否满足预设条件。
可选地，所述根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿包括：
根据所述负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流；
根据所述负序电流和零序电流计算所述补偿电流。
可选地，所述补偿电流等于所述负序电流与所述零序电流之和。
可选地，在计算出处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流后，对所述低压分支线路的末端进行电流补偿。
第二方面，本发明实施例还提供了一种低压分支线路不平衡补偿装置，该低压分支线路不平衡补偿装置用于执行第一方面所述的低压分支线路不平衡补偿方法，该低压分支线路不平衡补偿装置包括：
线路参数获取模块，用于获取低压配电台区的线路参数；其中，所述线路参数包括线路的电阻和电感；
负载电流计算及不平衡状态确定模块，用于根据所述线路参数计算低压分支线路的负载电流，并根据所述负载电流确定所述低压分支线路是否处于不平衡状态；
电流补偿模块，用于根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿；
功率计算处理模块，用于根据所述线路参数和所述补偿电流计算所述低压分支线路的功率损耗，并根据所述功率损耗确定所述补偿电流是否满足预设条件。
可选地，所述电流补偿模块具体用于：
根据所述负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流；
根据所述负序电流和零序电流计算所述补偿电流。
可选地，还包括电流监测模块；
所述电流监测模块用于监测所述负载电流，所述负载电流计算及不平衡状态确定模块通过对所述负载电流进行计算以确定低压分支线路的不平衡状态。
可选地，所述电流补偿模块还用于：
根据所述负载电流计算及不平衡状态确定模块输出的负载电流输出驱动信号，并根据所述驱动信号生成补偿电流。
第三方面，本发明实施例还提供了一种低压分支线路不平衡补偿系统，包括第二方面所述的低压分支线路不平衡补偿装置。
可选地，所述低压分支线路不平衡补偿系统为分布式不平衡补偿系统。
本发明实施例提供的技术方案通过采集低压分支线路的负载电流、并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态；然后根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，以对低压线路的分支处对低压线路进行电流补偿。在对三相负载电流进行补偿之后，通过根据获取到的线路参数以及补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件，以量化降损效益。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种低压分支线路不平衡补偿方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种低压分支线路不平衡补偿方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种低压分支线路不平衡补偿装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种低压分支线路不平衡补偿系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种低压分支线路不平衡补偿方法的流程图，参考图1，该补偿方法包括：
S110、获取低压配电台区的线路参数；其中，线路参数包括线路的电阻和电感。
具体地，低压配电台区指的是某台低压变压器的供电区域，如10kV/0.4kV配电系统。在城乡配电网中，通常采用三相四线制的接线方式，由于电力用户多数为单相负荷或者单相负荷与三相负荷混用，并且每相的负荷大小不一致，导致低压配电台区系统中的三相负载处于不平衡状态。分别获取每相线路的线路参数，并根据获取到的线路参数绘制线路拓扑，以便对三相负载的不平衡状态进行补偿。示例性地，可以现场勘查某一台区，统计该台区各电力用户的用电量，并分析各个低压分支线路的用电情况，建立带有线路参数的配电线路拓扑。其中，线路参数包括线路的电阻和电感，线路的电阻和电感可以根据线路的材质、线径以及线路的长度进行计算。
S120、采集低压分支线路的负载电流，并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态。
具体地，可以通过电流传感器采集低压线路的三相负载电流，如A相电流IA，B相电流IB和C相电流IC。当IA≠IB≠IC时，即三相负载电流不相等，此时可以认为低压线路处于三相不平衡状态，如果不平衡度，也即三相负载电流的差值，超过10％时，则认为该低压线路处于严重三相不平衡状态。
S130、根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，对低压分支线路进行电流补偿。
具体地，当低压线路处于不平衡状态时，可以在该低压线路的分支处安装不平衡补偿装置进行补偿，以使低压分支线路的三相负载电流处于平衡状态。示例性地，不平衡补偿装置可以为电压型逆变器，将电压型逆变器经电抗器与交流电网进行并联，电压型逆变器根据采集到的负载电流生成PWM控制信号，调整电压型逆变器输出的电压的幅值和相位，以使电压型逆变器能够发出满足补偿要求的补偿电流，实现快速补偿负载的无功功率以及不平衡电流。
S140、根据线路参数和补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，并根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件。
具体地，当电流流过低压分支线路的导线时，因导线存在阻抗必定会产生电能损耗，损耗值与电流的平方成正比。当三相负载不平衡运行时，中性线上也会有电流流过，使得变压器损耗、线路损耗增加，而且中性线上也会产生损耗，从而增大了低压线路的损耗。示例性地，当三相负载处于不平衡状态时，A相电流为2A，B相电流为10A，C相电流为18A，则根据功率计算公式P＝I2R，可知三相不平衡下的线路损耗为428R；当三相负载处于平衡状态时，ABC三相电流均为10A，则三相平衡下的线路损耗为300R，其中R为线路电阻。因此，通过对三相负载电流进行补偿，能够降低线路损耗，进而提高降损效益。此外，通过对补偿后的低压分支线路的线路损耗进行分析，可以确定根据负载电流计算出的补偿电流是否满足预设条件，其中预设条件为低压分支线路A相、B相和C相的负载电流相等，可以进一步量化降损效益。
本发明实施例提供的技术方案通过采集低压分支线路的负载电流、并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态；然后根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，以对低压线路的分支处对低压线路进行电流补偿。在对三相负载电流进行补偿之后，通过根据获取到的线路参数以及补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件，以量化降损效益。
实施例二
图2为本发明实施例提供的另一种低压分支线路不平衡补偿方法的流程图，在上述实施例的基础上，参考图2，该补偿方法包括：
S210、获取低压配电台区的线路参数；其中，线路参数包括线路的电阻和电感。
S220、采集低压分支线路的负载电流，并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态。
S230、根据负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流。
S240、根据负序电流和零序电流计算补偿电流。
具体地，处于三相不平衡状态的低压线路中不仅存在正序分量，还包括负序分量和零序分量，因此，可以通过对称分量法将三相不对称系统分解为相序分别为正序、负序和零序的三个独立的对称系统的叠加。根据三相负载电流分别计算出三相负载电流对应的正序电流、负序电流和零序电流，其中三相的正序电流大小相等、相位互差120°，与正常运行相序相同；三相的负序电流大小相等、相位互差120°，与正常运行相序相反；三相的零序电流大小相等、相位相同。以A相电流为例进行说明，通过对称分量法将A相电流分解为正序电流、负序电流和零序电流，将A相的负序电流和零序电流之和作为A相电流的输出参考值，其中，输出参考值为A相的负序电流和零序电流的向量和，此时，A相的补偿电流的大小与A相的输出参考值的大小相同，方向相反。然后根据三相相位关系计算B相和C相电流的输出参考值，B相的补偿电流的大小与B相的输出参考值的大小相同，方向相反；C相的补偿电流的大小与A相的输出参考值的大小相同，方向相反。
S250、根据线路参数和补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，并根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件。
进一步地，在计算出三相的补偿电流后，可以通过电压型逆变器内部的控制器发出控制信号，以控制逆变器输出相应的补偿电流。由于每相的补偿电流均是由该相的零序电流和负序电流计算得到的，因此可以同时消除不平衡电流中的零序电流和负序电流，使得负载电流中仅存在正序电流，从而实现三相不平衡电流的补偿，使得电压分支线路运行在三相平衡状态，进而降低线路损耗。
可选地，在计算出处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流后，对低压分支线路的末端进行电流补偿。这样设置的好处是，使得低压分支线路末端的补偿点前端的所有三相不平衡线路都能够得到补偿，使得补偿效果最大化。
实施例三
图3为本发明实施例提供的一种低压分支线路不平衡补偿装置的结构示意图。在上述各实施例的基础上，参考图3，该低压分支线路不平衡补偿装置包括：
线路参数获取模块31，用于获取低压配电台区的线路参数；其中，线路参数包括线路的电阻和电感；
负载电流计算及不平衡状态确定模块32，用于根据线路参数计算低压分支线路的负载电流，并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态；
电流补偿模块33，用于根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，对低压分支线路进行电流补偿；
功率计算处理模块34，用于根据线路参数和补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，并根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件。
可选地，电流补偿模块33具体用于：
根据负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流；
根据负序电流和零序电流计算补偿电流。
可选地，本发明实施例提供的低压分支线路不平衡补偿装置还包括电流监测模块35；
电流监测模块35用于监测负载电流，负载电流计算及不平衡状态确定模块32通过对负载电流进行计算以确定低压分支线路的不平衡状态。
可选地，电流补偿模块33还用于：
根据负载电流计算及不平衡状态确定模块32输出的负载电流输出驱动信号，并根据驱动信号生成补偿电流。
实施例四
本发明实施例还提供了一种低压分支线路不平衡补偿系统，包括上述任意实施例所提供的低压分支线路不平衡补偿装置，本发明实施例提供的低压分支线路不平衡补偿系统通过采集低压分支线路的负载电流、并根据负载电流确定低压分支线路是否处于不平衡状态；然后根据负载电流计算处于不平衡状态的低压分支线路的补偿电流，以对低压线路的分支处对低压线路进行电流补偿。在对三相负载电流进行补偿之后，通过根据获取到的线路参数以及补偿电流计算低压分支线路的功率损耗，根据功率损耗确定补偿电流是否满足预设条件，以量化降损效益。
可选地，本发明实施例提供的低压分支线路不平衡补偿系统为分布式不平衡补偿系统。通常情况下，对于因用户负荷接入分配不均衡或低压线路(设备)接地漏电导致的三相负荷不平衡问题，可及时安排运维检修力量通过人工调相及故障消缺处理。而对于因特殊负荷随机变化引起三相负荷不平衡，或采取运维管控措施后仍难以治理的配电台区，可采用本发明实施例提供的分布式不平衡补偿系统进行补偿。图4为本发明实施例提供的一种低压分支线路不平衡补偿系统的结构示意图，在上述各实施例的基础上，参考图4，图中的实线箭头为负载电流方向，虚线箭头为补偿电流方向。主干线L1提供10kV电压，经变压器输出400V电压至分干线L2上，分干线L2再将400V电压传输至分支线l1-l7，供用户使用，每一用户组中的用电设备数量可以不同。获取低压分支线路l1-l7的线路参数，如线路的电阻值和电感值，通过电流互感器采集低压分支线路l1-l7的三相负载电流，并根据采集到的三相负载电流确定处于三相不平衡状态的低压分支线路，例如，根据采集到的三相负载电流确定低压分支线路l1、l3和l5为三相不平衡分支线路，则将补偿装置100分别设置于低压分支线路l1、l3和l5的末端，进行不平衡就地补偿，其中，补偿装置100为上述实施例提供的低压分支线路不平衡补偿装置。补偿装置100根据负载电流计算对应的低压分支线路的补偿电流的大小，并生成驱动信号，驱动逆变器输出相应的补偿电流，以平衡三相负载电流，其中，补偿电流的方向与采集到的负载电流的方向相反。通过对补偿后的低压分支线路的线路损耗进行分析，可以确定根据负载电流计算出的补偿电流是否满足预设条件，可以进一步量化降损效益。
本发明实施例提供的分布式不平衡补偿系统适用于通过运维管控无法治理的或因敏感负荷引起的三相不平衡，补偿装置安装于低压线路主干线和分支处，通过平衡主干线和各分支处电流，实现变压器、配变出口、主干线和分支线的“四级平衡”。
当然，在其他实施例中，补偿装置100也可以仅设置在变压器的出口处，对三相不平衡电流进行集中补偿，适用于运维管控无法解决或因特殊负荷造成的三相不平衡，只需在一个点进行安装，可实现安装点到变压器的线路平衡。
本发明实施例提供的低压分支线路不平衡补偿系统包括上述任意实施例提供的低压分支线路不平衡补偿装置，以及采用上述任意实施例所提供的低压分支线路不平衡补偿方法进行三相不平衡补偿，因此，本发明实施例提供的低压分支线路不平衡补偿系统也具备上述任意实施例所描述的有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种低压分支线路不平衡补偿方法，其特征在于，包括：
获取低压配电台区的线路参数；其中，所述线路参数包括线路的电阻和电感；
采集低压分支线路的负载电流，并根据所述负载电流确定所述低压分支线路是否处于不平衡状态；
根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿；
根据所述线路参数和所述补偿电流计算所述低压分支线路的功率损耗，并根据所述功率损耗确定所述补偿电流是否满足预设条件。
2.根据权利要求1所述的低压分支线路不平衡补偿方法，其特征在于，所述根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿包括：
根据所述负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流；
根据所述负序电流和零序电流计算所述补偿电流。
3.根据权利要求2所述的低压分支线路不平衡补偿方法，其特征在于，所述补偿电流等于所述负序电流与所述零序电流之和。
4.根据权利要求1所述的低压分支线路不平衡补偿方法，其特征在于，在计算出处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流后，对所述低压分支线路的末端进行电流补偿。
5.一种低压分支线路不平衡补偿装置，其特征在于，用于执行如权利要求1-4任一项所述的低压分支线路不平衡补偿方法，所述低压分支线路不平衡补偿装置包括：
线路参数获取模块，用于获取低压配电台区的线路参数；其中，所述线路参数包括线路的电阻和电感；
负载电流计算及不平衡状态确定模块，用于根据所述线路参数计算低压分支线路的负载电流，并根据所述负载电流确定所述低压分支线路是否处于不平衡状态；
电流补偿模块，用于根据所述负载电流计算处于不平衡状态的所述低压分支线路的补偿电流，对所述低压分支线路进行电流补偿；
功率计算处理模块，用于根据所述线路参数和所述补偿电流计算所述低压分支线路的功率损耗，并根据所述功率损耗确定所述补偿电流是否满足预设条件。
6.根据权利要求5所述的低压分支线路不平衡补偿装置，其特征在于，所述电流补偿模块具体用于：
根据所述负载电流采用对称分量法计算负载侧的负序电流与零序电流；
根据所述负序电流和零序电流计算所述补偿电流。
7.根据权利要求5所述的低压分支线路不平衡补偿装置，其特征在于，还包括电流监测模块；
所述电流监测模块用于监测所述负载电流，所述负载电流计算及不平衡状态确定模块通过对所述负载电流进行计算以确定低压分支线路的不平衡状态。
8.根据权利要求7所述的低压分支线路不平衡补偿装置，其特征在于，所述电流补偿模块还用于：
根据所述负载电流计算及不平衡状态确定模块输出的负载电流输出驱动信号，并根据所述驱动信号生成补偿电流。
9.一种低压分支线路不平衡补偿系统，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的低压分支线路不平衡补偿装置。
10.根据权利要求9所述的低压分支线路不平衡补偿系统，其特征在于，所述低压分支线路不平衡补偿系统为分布式不平衡补偿系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201124 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |