[发明专利]一种配电台区的电能质量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量控制技术领域，尤其涉及一种配电台区的电能质量控制方法。

背景技术

随着经济与社会的发展，380V/220V配电网负荷的多样性越来越强。首先，随着空调、洗衣机等大量电机驱动家用电器的应用，配电网功率因数趋于降低，例如洗衣机所使用的单相感应电机的功率因数不足0.7，其工作时需要从电网吸收大量的无功功率，不仅增加了线损，而且拉低了系统电压，影响客户正常用电。其次，为了提高性能、效能，家用电器的变频化程度越来越高。变频器在工作过程中会产生谐波，特别是采用晶闸管整流的变频器，3次、5次等低次谐波含量大；3次谐波呈现零序特性，在中性线叠加可能造成中性线过载，造成中性线烧毁，进而导致过电压导致用户电器损毁。最后，低压负荷是单相负荷与三相负荷的集合，更以单相负荷居多。负荷分配不均匀、用户用电的随机性大等，造成三相负荷不平衡，不仅导致中性点电位漂移、过电压、低电压问题，而且造成损耗增加。

综上，解决低功率因数、谐波、三相负荷不平衡等电能质量问题，对于提高配电网的安全、优质、经济运行具有现实意义。

对于配电台区而言，进行电能质量控制的设备基本是低压无功补偿装置，安装在配变低压侧。低压无功补偿装置是由电容器组、投切开关(接触器、晶闸管、复合开关等)和控制器组成。控制器通过采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，根据控制目标(功率因数、无功功率、无功电流)自动投切电容器，实现无功功率补偿和电压质量改善。

低压无功补偿装置在实际运行中存在诸多问题。一是故障率高。部分电容器组不能实现过零投切，投切过程中存在过电压、过电流冲击；部分台区负荷波动大，电容器组需要频繁投切，但由于电容器组在下一次投入之前必须进行充分放电，无法满足频繁投切的要求。此外，随着配网谐波含量越来越高，电容器组谐振问题越来越多，谐振过电压、过电流也是导致电容器故障的主要原因之一。二是控制效果不佳。目前，低压无功补偿装置容量一般按配变容量的40％配置，分2-4组，有级调节。当配变轻载运行时，电容器可能存在无法投入，或反复投入(即投入后超调，未投入欠调)问题，导致配变经济运行能力下降。

近年来，采用电力电子技术的电能质量控制技术取得飞速发展，如SVG(静止无功发生器)、APF(有源滤波器)、DVR(动态电压恢复器)等，并在工业、厂矿、新能源发电等领域得到越来越广泛的应用。上述技术具有电能质量控制效果好、动态响应速度快等优点，但也存在一定的不足，影响了其在配电台区的应用，主要障碍就是价格高，虽然近年来电力电子器件的价格持续降低，但其价格仍高出电容器等无源器件数倍，无法在供电企业广泛应用。

因此，把传统的低压无功补偿装置与电力电子技术的有点有机结合，并针对配电台区的特点，设计新的电路结构，对于解决目前配电台区存在的低功率因数、谐波、三相不平衡问题具有创新价值。

发明内容

本发明实施例提供了一种配电台区的电能质量控制方法，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。

本发明实施例提供的一种配电台区的电能质量控制方法，包括：

有源电路、无源电路、二次控制系统，有源电路与无源电路并联连接于台区配电和负荷间的配电线路，二次控制系统与有源电路、无源电路连接；

有源电路包括电压源变流器，无源电路包括滤波器；

方法步骤包括：检测配电线路的负载电流和电压，并根据负载电流和电压计算负载功率因数、负序电流、零序电流和谐波电流；

将负载功率因数的有级调节部分作为无源电路的投切指令，对无源电路的投切进行控制；

将负载功率因数的无级调节部分、负序电流、零序电流和谐波电流作为有源电路的控制指令电流，对有源电路的变流器进行控制。

可选地，对无源电路的投切进行控制包括：

对无源电路的投切按照先投后切的顺序进行控制。

可选地，对有源电路的投切进行控制包括：

对有源电路的投切根据补偿量的预设的优先级进行控制。

可选地，预设的优先级的顺序为：零序电流、负序电流、2次谐波电流及4次～10次谐波电流、3次谐波电流、无功电流。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：