配电网三相不平衡负荷调补控制系统的研究

摘要

现代电力系统中，大量冲击性不对称负荷所导致的三相不平衡问题对配电网的安全稳定运行产生了较大的危害，严重影响了系统的供电电能质量。全电容不平衡补偿技术较之传统的静止无功补偿装置(SVC)，具有成本低、体积小、损耗低等优势。因此，研究基于电容器组的不平衡补偿控制策略，对于解决配电网三相不平衡问题具有重要的意义。
　　本文在分析现有三相不平衡补偿技术的基础上，提出了一种基于不等容电容器组的补偿控制新算法，有效解决了配电变压器处三相有功和无功电流不平衡问题。该算法在硬件上利用分组开关，实现电力电容器在三相配电线路的相线与相线之间以及相线与零线之间的任意投切。基于相量分析的方法，建立了不等容电容器组调补网络相量模型，分析了相间有功功率转移关系和各相无功功率补偿关系，最终推导出相与相、相与地之间的电容补偿量，并给出了算法的实现流程。算法具有如下特点和优势:
　　(1)能够转移和平衡相间的有功功率，从本质上解决配电变压器三相电流不平衡问题。
　　(2)补偿步距精细，即算法能够合理分配不等容电容器的接入位置和接入数量，以最少的补偿容量达到最佳补偿精度。
　　(3)由于采用全电容补偿，算法在硬件实现上成本很低。
　　为给各种先进补偿控制算法提供验证环境，提出并搭建了一套不平衡负荷调补控制技术试验平台。试验平台硬件系统包括配电柜、控制柜、SVC补偿柜、电容补偿柜和负载柜，完成了各电气柜电气原理图的设计和各电气元件的参数计算，并列出详细的元件选型结果。完成了上位机软件监控系统的设计与实现。实验结果表明，针对多种类型的不平衡负载，补偿装置能够有效降低电流不平衡度，使其符合国家标准，并提高功率因数，论文所提出的补偿控制算法是可行的。
　　本文最后研究了含有分布式电源的配电网不平衡潮流分布。建立了典型静态负荷模型，并基于此模型，从理论上分析了当三相负荷不平衡时分布式电源对配电网电压分布的影响，并给出仿真验证，为配电网不平衡调补的全局规划提供一定的依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外三相不平衡补偿技术研究现状

1．2．1 固定并联电容器

1．2．2 静止无功补偿器

1．2．3 静止无功发生器

1．3 本文主要工作

第2章 基于SVC的三相不平衡负荷补偿方法

2．1 三相不平衡系统原理分析

2．1．1 三相不平衡产生的原因

2．1．2 三相不平衡的危害

2．1．3 电力工程中三相不平衡的基本处理方法

2．2 三相不平衡负荷分相补偿原理

2．2．1 三相平衡化基本原理

2．2．2 基于对称分量法的不平衡负荷补偿方法

2．2．3 基于瞬时功率理论的负荷补偿方法

2．3 本章小结

第3章 基于不等容电容器组的补偿控制新算法

3．1 基于不等容电容器组的不平衡补偿策略

3．1．1 传统的全电容低压无功补偿方法

3．1．2 不等容电容器组灵活投切补偿方法

3．2 灵活分组复合开关

3．3 补偿控制算法理论分析

3．3．1 补偿网络模型的建立

3．3．2 补偿容量的确定

3．4 算法流程

第4章 不平衡负荷调补控制技术试验平台的设计

4．1 硬件系统设计

4．1．1 试验平台总体结构

4．1．2 控制柜设计

4．1．3 配电柜设计

4．1．4 SVC补偿柜设计

4．1．5 电容补偿柜设计

4．1．6 负载柜设计

4．2 控制系统软件设计

4．2．1 控制系统的模块结构

4．2．2 基于VB．NET上位机监控系统的实现

4．3 实验结果与分析

4．3．1 实验条件简介

4．3．2 三相不平衡阻感性负载补偿效果

4．3．3 实验结果分析

4．4 本章小结

第5章 含分布式电源的配电网三相不平衡潮流分析

5．1 分布式电源的并网

5．2 三相不平衡潮流算法分析

5．3 典型静态负荷模型的建立

5．3．1 模型的假设

5．3．2 模型的建立

5．4 分布式电源对三相不平衡潮流分布的影响

5．4．1 馈线电压分布表达式的推导

5．4．2 仿真分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表论文