一种分布式发电变流器不平衡抑制方法

摘要

本发明提供一种分布式发电变流器不平衡抑制方法，能够有效降低电力系统电能质量控制装置的成本及复杂度，实现对电网三相不平衡问题的补偿。该分布式发电变流器不平衡抑制方法，利用分布式发电系统在向电网注入有功能量的同时实现补偿系统不平衡，包括以下步骤：1)根据电压采样、电流采样以及电网电压上下限设定值，计算输出有功正序/负序电流和无功正序/负序电流指令；2)将有功正序/负序电流和无功正序/负序电流指令进行两相静止/三相静止坐标系的变换；3)将变换得到的三相静止坐标系下的电流指令，作为变流器三相输出电流控制的指令值。

说明书

技术领域

本发明属于电能质量控制技术领域，具体涉及一种电力系统中零序电压的补偿方法。

背景技术

电力系统中三相负荷不平衡问题日益严重。不平衡问题会导致三相电压的偏移，导致电压越界，影响系统的正常运行。目前，一般是利用静止无功设备补偿系统的三相不平衡问题。这种方式仅向电网注入无功能量。

近年来，分布式发电系统快速发展。利用分布式发电系统的变流器补偿系统的不平衡问题，可以在向电网注入有功能量的同时实现补偿系统不平衡的功能。此种应用极大的拓展了分布式发电系统的应用范围，在未来的电力系统有非常广泛的应用前景。

发明内容

本发明目的是提供一种分布式发电变流器不平衡抑制方法，能够有效降低电力系统电能质量控制装置的成本及复杂度，实现对电网三相不平衡问题的补偿。

本发明的技术解决方案是：

该分布式发电变流器不平衡抑制方法，主要包括以下步骤：

1)根据电压采样值V、电流采样值I、电网电压上限设定值电网电压下限设定值计算输出有功正序电流有功负序电流无功正序电流和无功负序电流的指令；

2)将计算出的有功正序电流有功负序电流无功正序电流和无功负序电流的指令进行两相静止/三相静止坐标系的变换；

3)将变换得到的三相静止坐标系下的电流指令，作为变流器三相输出电流控制的指令值。

其中，步骤1)可按照以下具体方法实现：

1.1)根据电压采样V和电流采样I，并进行正序负序检测，计算电网正序电压和电网负序电压

1.2)根据电压采样V、电网电压上限设定值电网电压下限设定值计算正序电压设定值V⁺和负序电压设定值V^-；

1.3)根据V⁺、V^-，计算输出有功正序电流有功负序电流无功正序电流和无功负序电流的指令。

进一步的，步骤1.2)可按照以下具体方法实现：

1.2.1)根据电压采样V，进行正序负序检测，得到零序电压幅值V°、正负序相位差γ、零正序相位差γ°；γ＝δ⁺-δ^-，γ°＝δ°-δ⁺，δ⁺为正序电压相位，δ^-为负序电压相位，δ°为零序电压相位；

再对γ、γ°进行相位计算，得到电压相位最大值λ_max、电压相位最小值λ_min、零序电压相位最大值零序电压相位最小值具体如下式

1.2.2)根据电压采样V，进行上限、下限计算得到Vmax、Vmin；再根据Vmax、Vmin、电网电压运行上限和电网电压运行下限进行电压指令上限下限计算，得到电网电压上限设定值电网电压下限设定值具体如下式：

1.2.3)根据上限下限计算结果和电压指令上限下限计算结果，进行电压指令正序负序计算，得到正序电压设定值V⁺和负序电压设定值V^-，具体如下式：

进一步的，步骤1.3)可按照以下具体方法实现：

R_g为电网线路等效电阻；

X_g为电网线路等效电抗；

为正序电压指令，

为负序电压指令，

本发明的有益效果：

本发明充分利用分布式发电系统的变流器，通过对输出有功正序/负序电流和无功正序/负序电流的控制，增加分布式发电系统对三相不平衡问题的补偿功能。这样就可以实现对电力系统中设备的充分利用，有效降低电力系统电能质量控制装置的成本及复杂度。

附图说明

图1是变流器输出电流指令生成环节原理。

具体实施方式

目前电力系统中接入了大量的分布式发电系统。这些分布式发电系统主要向电网中注入有功能量。在此基础上，本发明利用分布式发电系统补偿系统三相不平衡，是通过控制分布式发电系统变流器输出的有功正序/负序电流和无功正序/负序电流实现的。

本发明分布式发电变流器不平衡抑制方法，变流器输出有功正序/负序电流和无功正序/负序电流的指令生成环节如图1所示。根据图1中生成的输出电流指令，再经过两相静止/三相静止坐标系的变换，就可以得到三相静止坐标系下的电流指令，进而作为变流器三相输出电流控制的指令值。

输出有功正序/负序电流和无功正序/负序电流指令计算方法如下：

在公式(1)-(4)中：

R_g为电网线路等效电阻；

X_g为电网线路等效电抗；

为正序电压指令；

为负序电压指令。

正序电压指令和负序电压指令的计算公式分别如下：

在公式(5)、(6)中：

V⁺为正序电压设定值；

V-为负序电压设定值；

为电网正序电压；

为电网负序电压。

正序电压设定值和负序电压设定值的计算方法如下：

在公式(7)、(8)中：

系数A的表达式如下：

系数B的表达式如下：

在公式(9)、(10)中：

为电网电压上限设定值；

为电网电压下限设定值；

V°为零序电压幅值，

λ_max为电压相位最大值；

λ_min为电压相位最小值；

为零序电压相位最大值；

为零序电压相位最小值。

其中，和的计算方法如下：

在公式(11)、(12)中：为电网电压运行上限；为电网电压运行下限；

电压相位最大值和最小值λ_max和λ_min以及零序电压相位最大值和最小值和的计算方法如下：

在公式(13)-(15)中：

γ为正负序相位差：γ＝δ⁺-δ^-(16)

γ°为零正序相位差：γ°＝δ°-δ⁺(17)

在公式(16)-(17)中：

δ⁺为正序电压相位；δ^-为负序电压相位；δ°为零序电压相位。