CN113193562A - 一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，通过设定负载电压的触发阈值、恢复阈值、母线上限、母线下限以及两次母线补偿之间的最小间隔td，通过当前负载电压和触发阈值大小关系，判定是否开启母线补偿，在母线补偿过程中，根据母线电压与母线下限的关系，判定是进行放电还是正常补偿，在负载电压达到恢复阈值后，逐渐升高母线，直至母线电压达到母线上限，在经过td时间后，再进行下一次判定，过程中补偿电压连续，从而使得电机有更高的概率正常启动。

Description

一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法
技术领域
本发明涉及电能质量治理领域，具体涉及一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法。
背景技术
在农网台区，尤其是偏远山区，可能会由于末端线路过长或者前端用户负载率过高等原因，使得末端的用户出现供电电压低的问题。对于此类用户低电压问题，需要用到低电压治理装置进行治理。
然而低电压治理装置本身的容量是一定的，同时线路容量也是一定的，因此低电压治理装置在一条特定线路上的电压最大补偿能力是相对确定的，一般只能带动额定功率10kW或者20kW，这对于治理常见的家用电器是可行的，但是有些用户家中会有一些不常见的电机设备，如水泵、打米机等，在电机设备刚启动时等效为数倍于正常工作时的额定功率，而当前的低电压治理装置，受制于线路容量和设备容量，启动时电机两端的电压可能达不到一定值，进而电机便会无法启动，影响了用户使用和电机设备的安全。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，利用母线储能的特性，在电机刚启动的数个周波内，通过母线电容能量实现电压补偿，最大程度提高电机两端的电压，其后在低母线电压的工况下进行正常补偿，补偿电压连续，从而使得电机有更高的概率正常启动。
为实现上述目的，本发明提出了一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，通过设定负载电压的触发阈值ULoadMin、恢复阈值ULoadMax、母线上限UdcMax、母线下限UdcMin以及两次母线补偿之间的最小间隔td，通过当前负载电压和触发阈值ULoadMin大小关系，判定是否开启母线补偿，在母线补偿过程中，根据母线电压与母线下限UdcMin的关系，判定是进行放电还是正常补偿，在负载电压达到恢复阈值ULoadMax后，逐渐升高母线，直至母线电压达到母线上限UdcMax，在经过td时间后，再进行下一次判定。
具体包括以下内容：
步骤1：根据电网环境设定末端低电压治理装置中的负载电压触发阈值ULoadMin、负载电压恢复阈值ULoadMax、母线上限UdcMax、母线下限UdcMin以及与两次母线补偿之间的最小间隔td；
步骤2：计算母线电压有效值、负载电压有效值，读取当前的补偿状态，当补偿状态为正常电压补偿时，进入步骤3，当补偿状态为母线补偿放电状态时，进入步骤4，当补偿状态为低母线电压补偿时，进入步骤5；
步骤3：当补偿状态为正常电压补偿时，若判定负载电压低于ULoadMin且母线电压高于UdcMax时，则进入母线补偿的放电过程，停止充电，返回步骤2重复运行，否则持续保持正常电压补偿状态并返回步骤2重复运行；
步骤4：当补偿状态为母线补偿放电时，若判定处母线电压即将低于UdcMin时，进入低母线电压补偿过程，此时同时进行整流和逆变，然后返回步骤2重复运行，否则持续保持母线补偿放电状态并返回步骤2重复运行；
步骤5：当补偿状态为低母线电压补偿时，此时若负载电压大于恢复阈值ULoadMax，则持续保持低母线电压补偿状态并返回步骤2重复运行，否则进入正常电压补偿状态，提高母线电压，直到母线电压高于母线上限UdcMax，开始计时，在计时没有达到td时，不断重复计时，直到计时达到td后，停止计时，返回步骤2重复运行。
进一步地，为良好控制对母线电压的控制，考虑到母线是缓慢变化的直流电压，因此母线电压有效值计算的点数尽可能少，采用10个点滑动平均的方式计算母线电压有效值；
在负载电压达到恢复阈值，需要抬升母线电压时，整流侧的母线电压目标值要缓慢放开，同时进行整流及逆变，既保证补偿电压的稳定性，又保证母线电压逐渐升高至稳定。
本发明的有益技术效果：借助于母线电容储能的性能，在电压过低时，可以用电容的能量对负载进行一定的电压支撑，而且在整个过程中补偿电压连续，因而使得负载电压连续，可以持续给电机提供足够的励磁以支撑电机启动。
附图说明
图1为本发明末端低电压治理装置降压式母线补偿方法的过程示意图；
图2为本发明末端低电压治理装置降压式母线补偿方法的算法流程图；
图3为本发明末端低电压治理装置降压式母线补偿方法的母线拉低过程波形图；
图4为本发明末端低电压治理装置降压式母线补偿方法的母线抬高过程波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示是降压式母线补偿过程示意图，在判定达到母线补偿阶段的条件时，先进入母线过程S1，在母线电压达到下限后，开启低母线补偿过程，母线维持较低的电压值；在负载电压达到恢复阈值后，逐渐提高母线电压，同时进行电压补偿，直至恢复正常的母线补偿。
如图2所示是降压式母线补偿方法算法流程图，包括以下步骤：
步骤1：根据电网环境设定末端低电压治理装置中的负载电压触发阈值ULoadMin、负载电压恢复阈值ULoadMax、母线上限UdcMax、母线下限UdcMin以及与两次母线补偿之间的最小间隔td；
步骤2：计算母线电压有效值、负载电压有效值，读取当前的补偿状态，当补偿状态为正常电压补偿时，进入步骤3，当补偿状态为母线补偿放电状态时，进入步骤4，当补偿状态为低母线电压补偿时，进入步骤5；
步骤3：当补偿状态为正常电压补偿时，若判定负载电压低于ULoadMin且母线电压高于UdcMax时，则进入母线补偿的放电过程，停止充电，返回步骤2重复运行，否则持续保持正常电压补偿状态并返回步骤2重复运行；
步骤4：当补偿状态为母线补偿放电时，若判定处母线电压即将低于UdcMin时，进入低母线电压补偿过程，此时同时进行整流和逆变，然后返回步骤2重复运行，否则持续保持母线补偿放电状态并返回步骤2重复运行；
步骤5：当补偿状态为低母线电压补偿时，此时若负载电压大于恢复阈值ULoadMax，则持续保持低母线电压补偿状态并返回步骤2重复运行，否则进入正常电压补偿状态，提高母线电压，直到母线电压高于母线上限UdcMax，开始计时，在计时没有达到td时，不断重复计时，直到计时达到td后，停止计时，返回步骤2重复运行。
为良好控制对母线的充电与放电，而且母线电压本身变化较慢，母线电压有效值计算的点数尽可能少，采用10个点滑动平均的方式计算母线电压有效值；在判定母线补偿的启动条件时，除需要保证电压达到阈值外，还需要保证此时处于动态平衡状态，即该状态下电压已尽最大的能力进行补偿，无法再通过本身的电压补偿方式进一步提高负载电压；在负载电压达到恢复阈值，需要抬升母线电压时，整流侧的母线电压目标值要缓慢放开，同时进行整流及逆变，既保证补偿电压的稳定性，又保证母线电压逐渐升高至稳定。
如图3所示是降压式母线补偿过程中母线拉低过程波形图，从图中可知，每个母线补偿阶段，母线电压从较高的电压值降低至较低值，母线降低过程约为0.15s。在0.15s之后，母线电压维持在较低的程度，这时候负载电压维持在一个比较恒定的水平。
如图4所示是降压式母线补偿过程中母线抬高过程波形图，从图中可知，在母线恢复的过程中，母线电压缓慢升高，在UdcMin恢复至UdcMax的时间大约为0.2s，这期间负载电压逐渐连续升高，0.2s之后母线稳定，此时处于正常补偿的过程。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，设定负载电压的触发阈值ULoadMin、恢复阈值ULoadMax、母线上限UdcMax、母线下限UdcMin以及两次母线补偿之间的最小间隔td，通过当前负载电压和触发阈值ULoadMin大小关系，判定是否开启母线补偿，并进而判定母线的充放电状态，实现母线补偿功能，最大程度提高用户的电压，具体包含以下内容：
步骤1：根据电网环境设定末端低电压治理装置中的负载电压触发阈值ULoadMin、负载电压恢复阈值ULoadMax、母线上限UdcMax、母线下限UdcMin以及与两次母线补偿之间的最小间隔td；
步骤2：计算母线电压有效值、负载电压有效值，读取当前的补偿状态，当补偿状态为正常电压补偿时，进入步骤3，当补偿状态为母线补偿放电状态时，进入步骤4，当补偿状态为低母线电压补偿时，进入步骤5；
步骤3：当补偿状态为正常电压补偿时，若判定负载电压低于ULoadMin且母线电压高于UdcMax时，则进入母线补偿的放电过程，停止充电，返回步骤2重复运行，否则持续保持正常电压补偿状态并返回步骤2重复运行；
步骤4：当补偿状态为母线补偿放电时，若判定处母线电压即将低于UdcMin时，进入低母线电压补偿过程，此时同时进行整流和逆变，然后返回步骤2重复运行，否则持续保持母线补偿放电状态并返回步骤2重复运行；
步骤5：当补偿状态为低母线电压补偿时，此时若负载电压大于恢复阈值ULoadMax，则持续保持低母线电压补偿状态并返回步骤2重复运行，否则进入正常电压补偿状态，提高母线电压，直到母线电压高于母线上限UdcMax，开始计时，在计时没有达到td时，不断重复计时，直到计时达到td后，停止计时，返回步骤2重复运行。
2.根据权利要求1所述的一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，其特征在于，所述计算母线电压有效值采用10个点滑动平均的方式进行计算。
3.根据权利要求1所述的一种末端低电压治理装置降压式母线补偿方法，其特征在于，所述提高母线电压，需要整流侧的母线参考值缓慢放开，同时进行整流及逆变，既保证补偿电压的稳定性，又保证母线电压逐渐升高至稳定。
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