[发明专利]一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法

说明书

本发明公开了属于降低配电网络电压不平衡度技术领域的一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法。所述方法通过收集含有电力电子变压器的交直流混合配电网络运行参数，建立优化模型，并以交流网络各节点负序电压和零序电压平方和最小为目标函数，进行优化计算，从而求解电力电子变压器的端口控制值。本发明是针对基于电力电子变压器形成的交直流混合配电网络，直流网络可以为交流网络提供能量支撑。本发明以降低交流网络所有节点的电压不平衡度为目标，且同时考虑了负序电压和零序电压，既可以降低负序电压不平衡度也可以降低零序电压不平衡度，可以综合抑制多节点的电压不平衡，相比现有的降低电压不平衡度方法更加经济、准确、可靠。

技术领域

本发明属于降低配电网络电压不平衡度技术领域，尤其涉及一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法。

背景技术

低压配电网通常采用四线制供电模式，单、三相负荷并存，三相不平衡问题将难以避免，不平衡负载的接入导致三相电压失衡，会给电网安全和效率带来不利影响。一个不平衡的配电系统将产生更多的损耗和热效应，三相电压不平衡也会对感应电动机、电力电子变流器和调速驱动器等设备产生负面影响甚至危害。除此之外，三相不平衡产生的负序电流可能引起电网负序保护动作，影响供电安全。

目前，针对三相不平衡问题，治理措施主要分为负荷补偿和负荷相序平衡两大类。负荷补偿主要是通过在配网电源侧或负荷侧增设补偿装置，对三相不对称负荷进行调补，从而降低三相电压不平衡度。如基于Steinmetz理论的无源补偿方式，即在不平衡负载旁安装特定参数的无源设备，将其变为一个等效三相平衡负载，此方式主要适合于补偿固定不平衡负载，适用范围有限；有源补偿方式，如采用SVC、SVG、STATCOM等设备，其补偿指令可以灵活调节，具有响应速度快，补偿精度高等特点，但需要加装额外的电能质量调节器，且都只是针对电网局部不平衡进行补偿，当待治理区域有多个分散不平衡源时，需要多台补偿设备协同运行，控制的难度和成本都将大大增加。负荷相序平衡法是指在不改变电网原有拓扑结构的前提下，通过对线路的运行情况进行检测分析，依靠人工换相或自动换相，将不平衡负荷合理地平均分配到各相上，从而减小三相电压不平衡度。然而由于负荷使用的随机性，人工换相调整滞后、不准确，实际效果并不理想；而由晶闸管构成的换相开关虽然能够快速安全的换相，但需要设计复杂的驱动装置，换相成本过高。这种方法只能做到暂时性的三相平衡，换相过程又可能导致重要负荷断电，因此可靠性太差。总体来说对于降低配电网络电压不平衡度的问题，目前缺少一种经济、准确、可靠的解决方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集含有电力电子变压器的交直流混合配电网络运行参数；

步骤2：考虑低压交流系统的三相四线制供电模式，建立四线制网络的功率平衡方程，以配电网中交流系统所有节点的负序电压和零序电压平方和最小为目标函数，以网络安全稳定运行作为约束条件建立优化模型；

步骤3：对步骤2建立的优化模型求解，得到的各分布式电源出力、电力电子变压器的端口电压和功率，并将求解得到的结果反馈给各控制系统；

步骤4：各控制系统以优化计算后的变量作为参考值，控制可控设备的实际值跟踪参考值；

步骤5：检测优化控制后各交流节点的三相电压，计算电压不平衡度，评判优化效果。

所述含有电力电子变压器的交直流混合配电网络运行参数包括网络的拓扑结构、母线编号、名称、负荷有功、交流系统负荷无功、配电线路支路号、首端节点和末端节点编号、电力电子变压器的交直流端口编号。

所述方法依据电力电子变压器交流端口的电压幅值和相位独立可控，通过引入电力电子变压器对低压交流网络的三相电压幅值和相位进行分相控制，以保持三相电压的相对独立性，不受网络潮流的影响，能够综合降低全网多节点的电压不平衡度；其中，三相电压幅值和相位满足以下约束条件：