[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

说明书

本发明提供了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。本发明中的电能质量综合优化系统包括无源无功补偿单元和多个多目标电能质量优化单元。其中，无源无功补偿单元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两种。针对电能替代场景的用电特性，该系统能够有效治理电能质量的三相不平衡、无功、谐波等多种问题，在大功率快速冲击性工况下，实现快速动态响应的多目标综合优化治理，从而提高供电可靠性和电能品质。同时，本发明系统的控制方法能够根据系统实时运行情况，自动选择最优工作模式，即在保证系统治理效果的前提下，尽可能最小化系统损耗，是一种高效、节能的控制管理方法。

技术领域

本发明涉及低压配网电能替代场景下的电能质量综合优化治理技术，具体涉及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。

背景技术

在低压配电网，电能质量问题日渐突出，尤其是随着电能替代工程的推进，电能质量问题将变得异常严峻。电能替代场景的电能质量问题具有典型特殊性，低压配网应用电能替代元件多为单相负荷，且单个负荷功率较大，在低压负荷中份额比例高；同时，电能替代负荷由于接线、用电差异性，导致三相不平衡问题严重，造成电能替代元件在启动瞬间功率冲击大，达到额定功率的3倍多；而电能替代元件在启动瞬间，消耗了大量的无功功率，进一步加剧电压跌落，尤其是变压器边端的电压跌落情况更为严重。而随着电能替代的场景日益丰富，负荷的多样性以及电子化趋势的发展，谐波以及无功问题也越来越突出。针对上述问题，研发新型的电能质量治理系统、装置迫在眉睫。

申请号为201710279465.9的中国专利文献提出一种采用有源电力滤波器与换相开关解决配电网电能质量问题，有源电力滤波器主要解决谐波问题以及无功问题，有源电力滤波器容量相对较大，用以满足低压配电网无功补偿以及滤除谐波的需求，系统的损耗较大。针对电能替代应用背景，换相开关受开关寿命，一般适合于具有规律性的不平衡问题调节，每天最多切换1～2次，但对于电能替代应用场景，负荷频繁大幅度波动，所以该方式并不适合。

申请号为201610622366.1的中国专利文献提出一种通过补偿无功以及换相开关调节实现低压配电线路末端低电压问题，针对感性无功以及三相不平衡治理从而实现解决低电压的问题。电能替代应用场景存在无功消耗大，但更多是无功冲击和大幅度的三相不平衡波动。换相开关并不适合于该场景的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供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，本发明电能质量综合优化系统包括无源无功补偿单元和多个多目标电能质量优化单元，无源无功补偿单元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两种。针对电能替代场景的用电特性，该系统能够有效治理电能质量的三相不平衡、无功、谐波等多种问题，在大功率快速冲击性工况下，实现快速动态响应的多目标综合优化治理，从而提高供电可靠性和电能品质。同时，本发明系统的控制方法能够根据系统实时运行情况，自动选择最优工作模式，即在保证系统治理效果的前提下，尽可能最小化系统损耗，是一种高效、节能的控制管理方法。

为解决电能质量的三相不平衡、无功、谐波等多种问题，本发明采用的技术方案如下。

本发明提供一种低压配网电能替代场景的电能质量综合优化系统，包括无源无功补偿单元和多个多目标电能质量优化单元，所述无源无功补偿单元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两种，所述多目标电能质量优化单元、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。

可选地，所述多目标电能质量优化单元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。

可选地，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。