[发明专利]智能平衡补偿方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种解决电网三相不平衡的方法，并涉及实施该方法所采用的平衡补偿装置。

背景技术

随着工业的发展，包括电力电子装置在内的各类用电设备不断地增加，一方面是引入了更多的干扰源，另一方面，更多的用电设备却需要高质量的电能，因此造成了供求关系上的矛盾。在中、低压配电网中，三相线路的非线性负荷具有很大的随机性，而且也不可能是完全平衡的。配电变压器的不平衡运行会带来变压器运行损耗及三相配电电压偏差，而在此运行状态中，产生了负序分量，负序分量将会引起旋转电机的附加发热，增加系统损耗，降低系统运行效率。

城乡10kV及以下配电网三相功率不对称主要是由于大部分电力用户用电时从三相电网中任取一相而引起的，目前解决的主要方法是电力运营部门根据各相负载的分布情况，调整用电大户的某个用电单位的用电，使该区域配电网三相负载趋于基本平衡。但这种方法费时费力，且仅能使配电网趋于三相平衡，影响正常工业生产。

专利号为200910087456.5、发明名称为“10kV及以下配电网的平衡配电系统”的发明专利申请，与本专利有所不同：

1）装置所采用的电流源模块不同，专利7456中采用的是三相模块组合型多电平变换器，三相三角形接线的级联多电平变换器的一种。而本装置是采用三线四线制的三电平逆变器，在硬件上有本质的不同。

2）在算法上，差额电流的算法不一样。

3）整体装置的组成不一样。专利7456中采用的是三相模块组合型多电平变换器构成的电流源；而本装置除了可单独使用三线四线制的三电平逆变器构成的可调电流源来达到平衡补偿效果外，还可以在此基础上增加一次电容补偿单元，电容滤波单元来构成装置。

专利号为201210214840.9、发明名称为“一种适用于低压配电网的在线治理三相负荷不平衡的方法”的发明专利申请，与本专利有所不同：

1)该装置调节负荷的设备在终端负荷侧，通过调节负荷开关在A、B、C三相间的不同转换来达到用电负荷侧的三相平衡。而本装置是通过可调电流源调节低压配变0.4kV侧各相的电流来达到配压输出侧的三相电流电压平衡。

2)由于负荷侧的负荷大小，时间变化均很迅速，通过分节开关把负荷在各相之间切换无法跟上负荷的变化。

3)由于可调负荷的电流是固定的，而负荷侧的三相不平衡电流的大小变化多样，因此通过调整相间固定负载来达到三相电流完全平衡是无法完成的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是电网三相不平衡的问题，提供一种智能平衡补偿方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术手段：

一种智能平衡补偿方法，它包括以下步骤：

①、在三相四线制电源与负载间设置平衡补偿装置，平衡补偿装置采集电源侧和负载侧的电压电流值；

②、平衡补偿装置根据采集到的电压电流值，计算得出基准电流值；将每相电流与基准电流进行比对，比对得到每相差额电流；

③、利用多电平逆变器可调电流源产生差额电流，并将差额电流并入每相电流中，从而使得电网三相电流电压平衡。

在步骤②中，所述的基准电流是这样获取的：i）幅值确定：基准电流幅值为采集到的三相电流值平均值；ii）相位确定：以采集到的其中一相电压中的相位为基准相位。

在步骤②中，每相的差额电流是这样获取的：将采集到的各相电流与各相基准电流进行向量合成得到差额电流。

一种智能平衡补偿装置，它包括微处理器，微处理器的输入端连接电源侧和负载侧的电压电流互感器，它还包括设置在微处理器输出端的多电平逆变器以及连接在逆变器输出端的输出电抗器和滤波电路。它还包括位于多电平逆变器侧、与多电平逆变器并联运行的无功补偿模块和无源滤波模块。

与多电平逆变器并联运行的无功补偿模块、无源滤波模块采用控制设备及投切电容器开关进行控制。

所述的投切电容器开关为晶闸管、接触器、负荷开关中的任意一种。

所述的投切电容器开关为并联设置的一个、两个、三个或甚至更多个。

投切电容器开关与多电平逆变器共用一个控制设备；或者，投切电容器开关与多电平逆变器分别采用各自的控制设备进行控制。

所述的无功补偿模块为采用三角形接法或星形接法或三角形接法和星形接法混合接法连接在一起的补偿电容器组。