[发明专利]一种低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统及其控制方法

权利要求书

1.一种低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，包括无源无功补偿单元（1）和多个多目标电能质量优化单元（2），所述无源无功补偿单元（1）包括无源共补型电容器，以及分补型电容器、相间跨接式电容器两者中的一种或者两种，所述多目标电能质量优化单元（2）、无源共补型电容器、分补型电容器、相间跨接式电容器分别与配电网相连。

2.根据权利要求1所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述多目标电能质量优化单元（2）包括相互连接的功率变换单元和储能电容器组，所述功率变换单元的直流侧与储能电容器相连、交流侧三个输出端并网连接低压配电网线路中。

3.根据权利要求2所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述功率变换单元为二极管钳位三电平三相桥式功率变换单元。

4.根据权利要求3所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述二极管钳位三电平三相桥式功率变换单元的直流母线中点与配电网 N线连接，且交流侧三个输出端分别通过逆变电感器、滤波电感器并网连接低压配电网线路中，所述二极管钳位三电平三相桥式功率变换单元的并网端和与配电网 N线之间并联布置有LCL型滤波网络。

5.根据权利要求4所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述LCL型滤波网络包括并联的滤波支路与电容器支路，所述滤波支路包括串联连接的电感器和电容器，所述电容器支路包括串联连接的电容器和阻尼电阻，所述并联的滤波支路与电容器支路一端和配电网线路中的对应相线路相连、另一端和配电网 N线连接。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述多个多目标电能质量优化单元（2）包括并联布置在电能替代元件与配电网相连的支路上的第一多目标电能质量优化单元、以及直接连接在配电网线路上的第二多目标电能质量优化单元。

7.根据权利要求1所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述无源共补型电容器采用配电网A、B、C相之间角接方式连接，三相之间的电容器同步投入切除；所述分补型电容器两端连接于配电网A、B、C各相与中性线N之间且具备独立控制投切各电容器的功能；所述相间跨接式电容器两端跨接于配电网A、B、C两相之间且具备独立控制投切各电容器的功能。

8.根据权利要求1所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，还包括系统优化控制器（3），所述无源无功补偿单元（1）的投切控制端以及多目标电能质量优化单元（2）的控制端分别与系统优化控制器（3）相连。

9.根据权利要求8所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，其特征在于，所述系统优化控制器（3）包括依次相连的采样单元、运算单元、控制单元以及通讯单元，所述采样单元采集配电网的三相电流电压数据并输出给运算单元，所述运算单元根据配电网的三相电流电压数据计算出功率因数、三相不平衡度以及各次谐波电流，所述控制单元根据运算单元输出结果生成控制参数分别控制多目标电能质量优化单元（2）、无源共补型电容器、分补型电容器、相间跨接式电容器的工作状态以实现低压配网电能替代场景的电能质量综合优化。

10.一种权利要求1～9中任意一项所述的低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统的控制方法，其特征在于实施步骤包括：

1）采集配电网的电流、电压；

2）根据配电网的电流、电压分别计算出配电网的功率因数、三相不平衡度以及各次谐波电流的谐波电流畸变率；

3）如果功率因数、三相不平衡度、谐波电流畸变率均合格，则判定不需要进行低压配网电能替代场景的电能质量综合优化；如果功率因数合格且三相不平衡度或谐波电流畸变率不合格，由多目标电能质量优化单元（2）补偿治理；如果功率因数不合格且三相不平衡度合格，优先投入无源共补型电容器，剩余容量由多目标电能质量优化单元（2）补偿治理；如果功率因数不合格且三相不平衡度不合格，优先投入分补型电容器或者相间跨接式电容器，剩余容量由多目标电能质量优化单元（2）补偿治理。