[发明专利]一种可控相间功率转移的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电能传输与电力电子变流技术领域，具体涉及一种可控相间功率转移实现中线电流治理的方法及系统。

背景技术

在我国城乡电网中，多采用三相四线制配电方式。目前的配电网大都运行在三相不平衡的情况下。特别是近年来中高档、大功率电器（大功率空调、带烘干滚筒洗衣机等）进入寻常百姓家。在单相大功率用户迅速增长的情况下，由于用户同时使用电气设备的几率不一致，从而导致三相不平衡现象越来越严重。

由于三相负载不平衡随时存在，中线电流的存在不可避免。中线电流随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡越严重，则中线电流越大。过大的中线电流将会使配电变压器的绕组绝缘因过热而加快老化，降低设备寿命。过大的中线电流流过接地电阻将发出热量，对变压器的安全运行造成威胁。据某供电局调查，仅中线电流引起的损耗造成每台变压器每年损耗掉3万多度电，给国民经济造成巨大的经济损失。因此，研究一种能够在3相负载不平衡的情况下，提高输电线的电能传输效率，降低中线电流的方法和系统已经得到电力相关部门的普遍关注。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种利用可控相间功率转移实现中线电流治理，提高输电线传输效率的方法及系统。本发明通过可控相间功率转移的方法实现对电力系统中电能传输进行连续实时监测，动态调整3相输电线之间的电能传输，提高3相负载不平衡时的输电效率、并有效抑制中线电流，降低电力系统中的线损和电力设备的运行风险

本发明的目的之一是提出一种可控相间功率转移实现中线电流治理的方法；本发明的目的之二是提出一种可控相间功率转移实现中线电流治理的系统。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种可控相间功率转移的方法，包括以下步骤：

S1：用户根据配电变压器容量及输电线参数，设定负载电流不平衡度阈值EA_max，中线电流的上限阈值I_omax和下限阈值I_omin；

S2：间隔获取一次输电线各相电压电流的取样信号，并对取样的4路电压与电流信号进行滤波预处理；

S3：计算各相线之间的负载电流不平衡度EA和中线电流I_o，根据当前负载电流不平衡度EA与设定阈值EA_max的关系，中线电流I_o与设定中线电流的上、下限阈值I_omax，I_omin的关系，判断是否需要进行相间功率转移控制，如果需要进行相间功率转移，根据取样的电压电流信号计算得到相间最优的转移功率：

ΔP_opt＝ΔI_opt·U；

其中，ΔI_opt表示相间转移电流，U表示相电压，并确定三相输电线中负载电流最小的相线为转移功率输出相，负载电流最大的相线为转移功率输入相；

S4：实时监测转移功率输出相的电压过零点，确定投切时间，通过控制投切开关在该相的下一个电压过零点进行投切，将取出的电压经过隔离变压器进行升压，经过桥式二级管整流滤波后，通过BUCK变换器输出稳定的直流电压；

S5：实时监测转移功率待输入相的电压过零点，通过控制BUCK变换器和全桥逆变器的逆变电压与待接入相的电压相位同步，并控制投切开关在该相电压的下一个电压过零点进行转移功率的接入；

S6：间隔取样3相输电线电压电流的信号和逆变器输出的电压电流信号，根据以下公式计算当前相间转移功率的大小：

ΔP＝ΔI_oU_o；

其中，ΔP表示当前相间转移功率，ΔI_o表示全桥逆变器的输出电流；U_o表示全桥逆变器的输出电压；

S7：将当前相间转移功率ΔP与最优的相间转移功率ΔP_opt进行比较，调整当前相间转移功率ΔP的大小，返回步骤S5循环重复动态调节3相输电线之间的功率平衡，直至使当前相间转移功率ΔP逼近ΔP_opt。

进一步，所述输电线电压电流取样信号的获取是通过设置于输电线上的电压互感器和电流互感器来得到的，所述电压互感器用于分别测量相线与零线之间的电压，以及用于测量逆变器的输出电压；所述电流互感器用于测量相线的电流和逆变器的输出电流；所述取样信号的预处理包括以下步骤：

S21：将4路电压和4路电流信号输入过压保护电路；