[发明专利]基于储能装置分相平衡的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于储能装置分相平衡的控制系统及方法，该系统包括控制装置以及三个储能模块，三个储能模块的一端相连，三个储能模块的另一端分别通过单相桥式变换器与三相母线对应连接，控制装置的输入端与用于采集每相电流的电流采集装置连接，控制装置的输出端与各单相桥式变换器的控制端连接，所述控制装置用于通过采集每相电流并对其数据进行分析处理后控制单相桥式变换器，实现每相功率差异性的输入或输出。本发明利用储能装置功率的双向流动性以及单相桥式电路实现分相的控制，从而尽可能的减少由于三相不平衡产生的负序电流对发电机的冲击。

技术领域

本发明涉及电力系统中负荷三相平衡的控制领域，特别是一种基于储能装置分相平衡的控制系统及方法。

背景技术

电网中三相系统最佳的运行方式为三相对称运行，该种情况下的三相系统较为稳定，电气量的统计与计算、外部的控制也更为方便。但在实际工程中，由于每相所接负荷的差异性以及工况的转换往往导致三相线路存在一定时间的不对称运行，根据对称分量法可知，任何不对称的三相电气量均可以换算成对称的正负零序分量，而负序及零序分量的存在将会对变压器及发电机的正常运行产生较大的影响，具体表现为：

对于变压器而言，三相电流的不平衡会使得变压器每相绕组的发热量不同，为了保证变压器设备的安全，绕组的温升将直接限制了其接入系统的可用容量。

对于发电机而言，三相不平衡产生的负序电流会形成与转子旋转方向相反的旋转磁场，从而使得转子的附加损耗快速增加，转子的发热量也急剧增加，不利于发电机的安全稳定运行。此外，对于一些凸极式结构的发电机，负序产生的旋转磁场因为定转子之间的气隙距离的不同导致之间的作用力发生快速变化，从而导致发电机的震动，产生较大的噪音，长时间的振动直接影响了发电机的使用寿命。过大的负序电流也会导致发电机的负序保护动作，目前市场主流发电机正常运行的要求为I₂/I_e≤8％(I₂为不对称运行情况下的负序电流，I_e为发电机的额定电流)，因此控制三相不平衡度在合理范围内是保证发电机正常工作的重要组成部分。

为了降低三相不平衡对电力系统稳定运行的影响，目前在配网中常用的做法为采用无功补偿装置，但该种方法只适用于长期的非突变性的三相不平衡情况；为了应对工业中快速且持续时间较短的三相不平衡，现有的方法包括在三相中接入水电阻，但该种方式在实施时大量浪费电能，因此针对该种工况下需要一个能快速即时的三相负荷平衡控制方法。

发明内容

本发明针对工业电网由于负荷的波动导致的快速且持续时间较短的三相不平衡问题提出了一种基于储能装置分相平衡的控制系统及方法，该方法利用储能装置功率的双向流动性以及单相桥式电路实现分相的控制，从而尽可能的减少由于三相不平衡产生的负序电流对发电机的冲击。

本发明是这样实现的：本发明公开了一种基于储能装置分相平衡的控制系统，包括控制装置以及三个储能模块，三个储能模块的一端相连，三个储能模块的另一端分别通过单相桥式变换器与三相母线对应连接，控制装置的输入端与用于采集每相电流的电流采集装置连接，控制装置的输出端与各单相桥式变换器的控制端连接，所述控制装置用于通过采集每相电流并对其数据进行分析处理后控制单相桥式变换器，实现每相功率差异性的输入或输出。

进一步地，所述单相桥式变换器包括串联在储能模块与相线之间的偶数个桥臂，桥臂由晶闸管和二极管并联构成，桥臂的晶闸管的阳极与二极管的阴极连接，桥臂的晶闸管的阴极与二极管的阳极连接，各晶闸管的控制极分别与控制装置连接。桥臂成对出现。

进一步地，所述单相桥式变换器还包括串联在储能模块与相线之间的两个电容，设置电容是起稳压的作用，两个电容之间连接零线N，相当于作为零点，因此就会出现电压的正负电平，等同于交流电。