基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法与流程

1.本发明属于电力系统三相电压调压技术领域，具体涉及基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法。


背景技术：

2.近年来，社会经济高速发展，能源需求量在现代社会越来越大，电能所具有的安全、经济、清洁、高效的特点使得其在能源的利用中有着不可替代的地位，配电网是我国经济和社会发展的重要公共基础设施，随着“泛在电力物联网”等战略的提出，保障配电网供电质量越发重要，其中，三相不平衡在电能质量指标中占有重大的地位，在电力系统中，三相不平衡是指在三相电压或者电流中含有负序、零序分量，从而使得三相电压或电流的波形变化，不再是标准的正弦波或者相位差也不再是120
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，或两者都存在，随着电力系统的升级与改革，不管是农村还是城市的低压配电网，电力系统的用电负荷类型变得多种多样，家用电器的功率逐渐增大，这些大多数采用都是单相负荷，虽然在配线时工作人员会将所有的负荷尽可能的按照a、b、c三相均衡分配，但是由于用户的用电习惯不同，各种单相负荷大量而又不定时的投入与切出，使得所有负荷很难做到a、b、c三相均衡分配，导致三相不平衡；另一方面，用电高峰时期具有季节性强且昼夜峰谷差较大的特点，这也是出现三相不平衡问题的重要原因；三相不平衡问题的研宄对于降低整个配电网系统线路的损耗、减少配电变压器以及其他设备的局部过热情况而增加其使用寿命、提高的寿命保障人民群众的财产安全具有重要的意义；因此，提供一种能控制三相电压对称、提供三相调压功能、绝缘要求低、补偿容量需求小、可扩展储能应用的基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法是非常有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种能控制三相电压对称、提供三相调压功能、绝缘要求低、补偿容量需求小、可扩展储能应用的基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法。
4.本发明的目的是这样实现的：基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，它包括储能型串联加压器，所述的储能型串联加压器包括串联互感器、ac-dc变换器、dc-dc变换器以及储能装置，所述的储能装置经dc-dc变换器分别与三个ac-dc变换器串联，再通过串联互感器分别连接对应的配电网三相线路。
5.所述的串联互感器对三相不平衡电压进行补偿；所述的ac-dc变换器进行分相交直流电能变换，直流侧形成多端结构；所述的dc-dc变换器接入储能装置为串联互感器提供能量支撑。
6.所述的储能型串联加压器具有储能装置，一方面为加压器改善三相电压不平衡提供能量支撑，另一方面可起到短时调压作用，可维持负荷端电压恒定，同时可兼顾储能站的作用。
7.所述的方法采用两种控制模式，第一种控制模式为：控制负荷端点三相电压平衡，且其电压为额定值，储能主要负责功率缓冲；第二种控制负荷端点三相电压平衡，且满足储能充放电整定要求。
8.所述的模式一的控制流程为：首先比较u
dc
与u
dcn
，若有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出的数值经pwm调制后得到一个新的信号pwmd，将pwmd输入dc-dc变换器，通过储能装置提供功率，使得电容电压u
dc
恒定；所述的模式一中的信号pwma与pwmb、pwmc类似，因此仅对pwma进行分析：将负荷电压相角φa与配电网额定电压相角φ
an
进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出一个数值；将|ua|和|u
an
|进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，得到另一个数值；将两个数值同时进行dq-abc变换再通过pwm调制得到一个调制信号pwma，将pwma输入到ac-dc变换器中，因u
dc
保持恒定，即可对线路中的有功无功进行控制，从而控制a相串联互感器上的补偿电压δua，实现负荷点三相电压的平衡，且可以使得a相负荷点电压ua保持额定电压u
an
，则电网电压与负荷电压、补偿电压的关系为：式中，u
sa
、u
sb
、u
sc
为电网电压；ua、ub、uc为负荷点电压；δua、δub、δuc为补偿电压；u
dc
为电容c的两端电压；u
dcn
为设置的电容额定电压。
9.所述的模式二的控制流程为：其中dc-dc变换器的控制与模式一相同；首先可任意设定三相平衡的电压u
aref
、u
bref
和u
cref
，一般设定为补偿前三相平均电压，其满足以下关系：式中，φ
aref
、φ
bref
、φ
cref
为设定的平衡电压相角；在模式二中，pwma与pwmb、pwmc类似，因此仅对pwma进行分析：将|ua|和|u
an
|进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，得到一个数值；同时，要考虑功率的影响，将ps与设定的储能功率p
sref
进行比较，若不相同，则将偏差值输入pi控制器后输出一个数值，将两个数值叠加得到一个新的数值；再将负荷点电压相角φa与设置的平衡电压相角φ
aref
进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出的数值与上述叠加后的数值一起经dq-abc变换后再通过pwm调制得到一个调制信号pwma，该信号可以使得ac-dc变换器对线路上的有功和无功功率进行控制，从而控制a相串联互感器上的补偿电压δua，实现负荷点三相电压的平衡，且使得储能装置的储能功率ps保持为p
sref
。
10.本发明的有益效果：本发明为基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，在使用中，本发明提出了一种储能型串联加压器，将储能装置经dc-dc变换器，ac-dc变换器与串联互感器串联，该储能型串联加压器采用两种控制模式，第一种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且其电压为额定值，储能主要负责功率缓冲；第二种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且满足储能充放电整定要求；本发明采用串联互感器对三相不平衡电压进行补偿；采用三个独立的ac-dc变换器进行分相交直流电能变换，直流侧形成多端结构；采用dc-dc变换器接入储能装置为串联互感器提供能量支撑；能够通过储
能型串联加压器对三相不平衡电压进行分相补偿，维持治理点三相电压平衡，使局部的不对称问题不扩散到节点以外，甚至可以进一步起到调压作用，有效应对配电网发生的三相电压不平衡；由于采用串联型结构，绝缘要求低，补偿容量需求小，可扩展储能应用，因此易于推广；本发明具有能控制三相电压对称、提供三相调压功能、绝缘要求低、补偿容量需求小、可扩展储能应用的优点。
附图说明
11.图1为本发明基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法的储能型串联加压器结构示意图。
12.图2为本发明基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法的模式一的控制流程示意图。
13.图3为本发明基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法的模式二的控制流程示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
15.实施例1
16.如图1-3所示，基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，它包括储能型串联加压器，所述的储能型串联加压器包括串联互感器、ac-dc变换器、dc-dc变换器以及储能装置，所述的储能装置经dc-dc变换器分别与三个ac-dc变换器串联，再通过串联互感器分别连接对应的配电网三相线路。
17.本发明为基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，在使用中，本发明提出了一种储能型串联加压器，将储能装置经dc-dc变换器，ac-dc变换器与串联互感器串联，该储能型串联加压器采用两种控制模式，第一种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且其电压为额定值，储能主要负责功率缓冲；第二种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且满足储能充放电整定要求；本发明采用串联互感器对三相不平衡电压进行补偿；采用三个独立的ac-dc变换器进行分相交直流电能变换，直流侧形成多端结构；采用dc-dc变换器接入储能装置为串联互感器提供能量支撑；能够通过储能型串联加压器对三相不平衡电压进行分相补偿，维持治理点三相电压平衡，使局部的不对称问题不扩散到节点以外，甚至可以进一步起到调压作用，有效应对配电网发生的三相电压不平衡；由于采用串联型结构，绝缘要求低，补偿容量需求小，可扩展储能应用，因此易于推广；本发明具有能控制三相电压对称、提供三相调压功能、绝缘要求低、补偿容量需求小、可扩展储能应用的优点。
18.实施例2
19.如图1-3所示，基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，它包括储能型串联加压器，所述的储能型串联加压器包括串联互感器、ac-dc变换器、dc-dc变换器以及储能装置，所述的储能装置经dc-dc变换器分别与三个ac-dc变换器串联，再通过串联互感器分别连接对应的配电网三相线路。
20.所述的串联互感器对三相不平衡电压进行补偿；所述的ac-dc变换器进行分相交
直流电能变换，直流侧形成多端结构；所述的dc-dc变换器接入储能装置为串联互感器提供能量支撑。
21.所述的储能型串联加压器具有储能装置，一方面为加压器改善三相电压不平衡提供能量支撑，另一方面可起到短时调压作用，可维持负荷端电压恒定，同时可兼顾储能站的作用。
22.在本实施例中，储能型串联加压器结构示意图如图1所示，由三个串联互感器、三个ac-dc变换器、一个dc-dc变换器和一个储能装置组成；三个ac-dc变换器一端并联与dc-dc变换器和储能装置串联，另一端分别与串联互感器连接，串联互感器再分别与对应的配电网三相线路连接，该储能型串联加压器采用两种控制模式。
23.所述的方法采用两种控制模式，第一种控制模式为：控制负荷端点三相电压平衡，且其电压为额定值，储能主要负责功率缓冲；第二种控制负荷端点三相电压平衡，且满足储能充放电整定要求。
24.所述的模式一的控制流程为：首先比较u
dc
与u
dcn
，若有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出的数值经pwm调制后得到一个新的信号pwmd，将pwmd输入dc-dc变换器，通过储能装置提供功率，使得电容电压u
dc
恒定；所述的模式一中的信号pwma与pwmb、pwmc类似，因此仅对pwma进行分析：将负荷电压相角φa与配电网额定电压相角φ
an
进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出一个数值；将|ua|和|u
an
|进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，得到另一个数值；将两个数值同时进行dq-abc变换再通过pwm调制得到一个调制信号pwma，将pwma输入到ac-dc变换器中，因u
dc
保持恒定，即可对线路中的有功无功进行控制，从而控制a相串联互感器上的补偿电压δua，实现负荷点三相电压的平衡，且可以使得a相负荷点电压ua保持额定电压u
an
，则电网电压与负荷电压、补偿电压的关系为：式中，u
sa
、u
sb
、u
sc
为电网电压；ua、ub、uc为负荷点电压；δua、δub、δuc为补偿电压；u
dc
为电容c的两端电压；u
dcn
为设置的电容额定电压。
25.所述的模式二的控制流程为：其中dc-dc变换器的控制与模式一相同；首先可任意设定三相平衡的电压u
aref
、u
bref
和u
cref
，一般设定为补偿前三相平均电压，其满足以下关系：式中，φ
aref
、φ
bref
、φ
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为设定的平衡电压相角；在模式二中，pwma与pwmb、pwmc类似，因此仅对pwma进行分析：将|ua|和|u
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|进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，得到一个数值；同时，要考虑功率的影响，将ps与设定的储能功率p
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进行比较，若不相同，则将偏差值输入pi控制器后输出一个数值，将两个数值叠加得到一个新的数值；再将负荷点电压相角φa与设置的平衡电压相角φ
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进行比较，若两者有差异，则将偏差值输入pi控制器，输出的数值与上述叠加后的数值一起经dq-abc变换后再通过pwm调制得到一个调制信号pwma，该信号可以使得ac-dc变换器对线路上的有功和无功功率进
行控制，从而控制a相串联互感器上的补偿电压δua，实现负荷点三相电压的平衡，且使得储能装置的储能功率ps保持为p
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。
26.本发明为基于储能型串联加压器的配电网三相不平衡电压补偿方法，在使用中，本发明提出了一种储能型串联加压器，将储能装置经dc-dc变换器，ac-dc变换器与串联互感器串联，该储能型串联加压器采用两种控制模式，第一种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且其电压为额定值，储能主要负责功率缓冲；第二种控制模式能够控制负荷端点三相电压平衡，且满足储能充放电整定要求；本发明采用串联互感器对三相不平衡电压进行补偿；采用三个独立的ac-dc变换器进行分相交直流电能变换，直流侧形成多端结构；采用dc-dc变换器接入储能装置为串联互感器提供能量支撑；能够通过储能型串联加压器对三相不平衡电压进行分相补偿，维持治理点三相电压平衡，使局部的不对称问题不扩散到节点以外，甚至可以进一步起到调压作用，有效应对配电网发生的三相电压不平衡；由于采用串联型结构，绝缘要求低，补偿容量需求小，可扩展储能应用，因此易于推广；本发明具有能控制三相电压对称、提供三相调压功能、绝缘要求低、补偿容量需求小、可扩展储能应用的优点。