不对称电压下不平衡负载的平衡化补偿方法

研究电力系统电压不对称情况下不平衡负载的补偿方法,指出非理想系统电压下Steinmetz平衡分量补偿方法无法实现三相不平衡负载电流平衡补偿。在Steinmetz理想补偿理论基础上增加一个无功补偿自由度,提出在系统电压不对称情况下将三相负载电流补偿为单位功率因数或正序补偿电流2种情况下补偿导纳的计算方法。在此基础上给出了用于三角接STATCOM在任意系统电压下补偿不平衡负载的系统控制方案,具有快速动态响应性能并保持系统稳定,通过PSCAD/EMTDC仿真及现场工程试验证明了所提方法的有效性。     

不平衡负荷负序加权等效模型及其平衡化补偿方法

补偿负荷不平衡时,通常以理想三相电压源电势作为公共连接点(point of common coupling,PCC)参考电压,实际系统中据此设计的补偿网络并不能完全平衡。对此,针对负荷不平衡的三相三线制电路,为更符合PCC处三相电压不对称的实际情形,该文考虑系统导纳,将系统侧等效为戴维南模型后,建立了不平衡负荷的负序加权等效模型;基于等效负荷参数,运用Steinmetz平衡化理论给出了相间补偿网络电纳的负序加权计算公式。网络参数是以加权系数为变量的函数,可兼容已有的针对三相三线制电路设计的平衡化补偿网络方法,为补偿的优化提供了理论基础。结合具体算例,该文给出了负序加权系数和补偿容量的三维关系图,以补偿容量最小为目标,确定出平衡化补偿的最优方案,仿真与物理实验验证了所提模型和平衡化方法的正确性。     

基于Steinmetz理论的三相四线制不平衡电流补偿

由于零序分量的存在,三相四线制电路的不平衡补偿问题较三相三线制电路更复杂。该文基于Steinmetz理论的对称分量分析法考虑三相三线制系统负荷的平衡化补偿思路给出了三相四线制系统负荷不平衡电流的补偿方法,并给出3种约束方程下的补偿电纳模型。在三相四线制系统中,在已找到的3种约束方程条件下,对Y型联接的负荷进行零、负序电流补偿,并使系统功率因数提高到1。最后通过Matlab仿真表明,所提补偿理论不仅能实现不平衡电流的平衡化,还能使系统总功率因数接近于1,证明了所提补偿理论的正确性。     

配电台区无功功率及三相不平衡电容调节的研究

针对我国配电台区普遍存在无功不足和三相不平衡的问题,通过相间电容和分相电容来实现无功功率和三相不平衡的调节。分析了相间和分相跨接电容进行无功功率和三相不平衡调节的原理。以补偿后系统三相不平衡度最小为目标,采用非线性约束优化算法计算出最优的补偿容量配置。并以功率因数为0.4～0.9、不平衡度为0～50%、负载率为40%～70%的400 kVA配电台区变压器为验证模型,给出了不同变压器工况下补偿电容容量的选择方案。通过仿真和工程应用验证了该电容调节方法的正确性,最后给出了电容调节方法的适用范围。     

不平衡负载的平衡分量法分解及补偿方法

为了更好地对三相不平衡负荷进行平衡化补偿,对不平衡负载进行详细分析,提出一种新的基于平衡分量法的无功补偿导纳计算方法。首先,将任何中性点不接地的三相负载分解为平衡负载和一个线间负载之和,通过将三相负载进行分解,可以得到负载所需要补偿的导纳值。补偿导纳的计算可分为平衡负载功率因数补偿、线间负载功率因数补偿以及线间线阻性负载平衡化补偿3部分。然后,对系统电压不对称时的Steinmetz理想补偿网络算法进行修正,根据控制目标和修正后的理想补偿网络算法,计算出系统电压不对称时所需的补偿导纳值。通过算例、仿真分析及实验验证,证明了所提无功补偿导纳计算方法的合理性和正确性,该方法具有计算简单、便于实现的优点。     

组合式同相供电系统的网侧功率因数和不平衡度分析

组合式同相供电系统容量配置对补偿效果和工程造价至关重要,在牵引负荷无功和负序全补偿、欠补偿的情况下,分析了单相以及单三相组合式同相供电系统中,补偿后电网侧的功率因数和不平衡度与补偿装置和牵引变压器的容量比、无功补偿度、以及牵引负荷功率因数之间的关系。以补偿后网侧功率因数和不平衡度是否满足国标作为满意补偿的约束条件,分别以补偿装置容量、补偿装置以及牵引变压器容量和最小为目标函数,建立2种优化模型。最后,通过Matlab/Simulink仿真结果验证了建立的目标函数、设置约束条件以及优化结果的正确性。计算和仿真结果分析表明,相同牵引负荷条件下,单三相组合式补偿后的网侧功率因数高于单相组合式;单三相组合式同相供电系统的网侧电流不平衡度高于单相组合式;牵引变压器和补偿装置的容量比为1时,网侧负序不平衡度为0。     

星形链式STATCOM不对称负荷补偿策略

星形链式静止同步补偿器(STATCOM)受中性点的约束,三相输出电流之和必须为零。STATCOM在输出负序电流补偿系统不对称负荷时,可通过输出零序电压来维持STATCOM相间有功和直流电压的平衡。推导星形链式STATCOM补偿不平衡电流所需输出零序电压的数学表达式,结合相间直流电压平衡策略,给出电流解耦控制下星形链式STATCOM不对称负荷补偿策略。仿真和实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于负荷功率的三相不平衡度的计算方法

三相不平衡度的估算是贯彻国家标准、提高电能质量的基础,故提出一种三相三线配电系统中由不对称负荷引起的三相不平衡度的实用计算方法.在引入了三相不对称负荷的序容量的概念之后,负荷电流不平衡度等于负荷负序容量与正序容量之比,由该不对称负荷在某公共连接点引起的三相电压不平衡度等于负荷负序容量与系统短路容量之比;建立了三相不对称...     

三相不平衡治理技术研究及装置研制

为应对电力系统中易产生的三相不平衡问题,研制了一种基于电力电子技术的三相不平衡治理装置.该装置通过计算各相电流的不平衡度控制变换电路和自身电容,实现系统不平衡电流的重新调整与均衡分配,控制晶闸管输出补偿电流,实现对三相不平衡电流的补偿.试验结果表明,装置能均衡三相交流供电系统内的不平衡电流,并可通过产生容性电流和感性电流,起到无功补偿作用,具有一定的应用价值.     

基于不对称参数补偿的同塔六回输电线路不平衡问题抑制

为了解决同塔六回输电线路存在的三相不平衡问题,首先对线路阻抗矩阵进行解耦计算,推导出负序、零序电流表达式,然后提出基于线路不对称参数补偿的不平衡抑制方法,理论计算了补偿电容参数,最后以广东某同塔六回输电线路为例,在PSCAD环境下进行仿真分析。结果表明,对于同塔六回输电线路,优化导线间距、优化相序布置等方法仍无法使不平衡度达到要求时,考虑合理配置补偿电容补偿线路不对称参数能够进一步减小线路不平衡度,该结论对同塔六回或更高回输电线路的不平衡抑制问题有实际指导意义。     

New control approach for capacitor supported DSTATCOM in three-phase four wire distribution system under non-ideal supply voltage conditions based on synchronous reference frame theory

A large number of single-phase linear and non-linear loads may be supplied from three phase ac mains with neutral conductor. They cause excessive neutral current, harmonics and reactive power burden and unbalance. A four wire DSTATCOM (distribution static compensator) is used for neutral current compensation along with reactive power compensation, harmonics elimination and load balancing. A novel control approach is proposed for the control of four wire DSTATCOM under non-ideal supply voltage conditions. A four-leg voltage-source converter (VSC) with a dc capacitor is used as a four wire DSTATCOM. The proposed control approach is based on synchronous reference frame (SRF) theory and an indirect current control technique. The switching signals for the voltage-source converter (VSC) of the DSTATCOM are derived from the estimated reference supply currents. The load balancing, harmonics elimination and the neutral current compensation are demonstrated along with unity power factor (UPF) and zero voltage regulation (ZVR) modes of operation. Simulation results based on MATLAB software with its Simulink and power system blockset (PSB) toolboxes are presented to validate the control strategy. The DSTATCOM is able to maintain the self-supported dc bus under various disturbances.     

用于不平衡负荷的D-STATCOM数学建模与系统仿真

不平衡负荷无功补偿及分相控制的配电系统用静止同步补偿器(D-STATCOM)动态性能好、谐波含量小、功率密度大,可实现无功功率的实时、就地以及不平衡负荷平衡化补偿。为研究其特性和在系统中的应用,首先定义了二值逻辑开关函数,分别建立D-STATCOM在abc三相坐标系下的微分方程与传递函数动态数学模型;然后根据瞬时无功功率理论建立了不平衡负荷指令电流检测系统与D-STATCOM的直接电流控制方式;最后分别基于数学模型及装置器件模型,应用不平衡负荷指令电流检测方法与直接电流控制建立D-STATCOM双闭环系统,在三相四线制配电系统中对D-STATCOM系统的静态、动态性能进行了仿真分析。仿真结果验证了所建数学模型的正确性以及指令电流检测系统和直接电流控制方式的有效性,表明用于不平衡负荷动态无功补偿的D-STATCOM具有良好的动态性能与静态补偿效果。     

辅助互感器串联补偿技术在供电型电压互感器电压调整中的应用

针对供电型电压互感器供电电压随负荷而变化的实际情况,介绍了一种基于辅助互感器串联补偿技术的供电电压补偿方法。以一台额定一次电压为110√3 kV,额定容量为60 kV·A的单相供电型电压互感器为例,计算了其供电电压及供电容量随负荷容量及功率因数的变化率。依据变化率,设计了基于辅助互感器的供电电压自动补偿回路,可实现对供电电压±4.4 V、±8.8 V、±13.2 V、±17.6 V、±22.0 V、±26.4及±30.8 V的补偿量。分别对功率因数cos φ=1和cos φ=0.89（感性）2种情况的不同负荷容量下供电电压补偿效果进行验证,试验结果表明：增加了辅助互感器自动串联补偿回路后,供电型电压互感器的供电电压变化率由–1.80%~11.36%提高到了–3.000%~0.045%,完全满足标准对单相220 V供电电压质量的要求。采用辅助互感器的自动串联补偿技术,可以实现对供电型电压互感器供电电压的补偿,解决了由于农村负荷功率因数低,高峰负荷期供电电压偏低的问题,对提高用户电压质量提供了保障。     

基于DSTATCOM的点焊机无功功率补偿研究

为了更好地解决点焊机负荷引起三相负荷不平衡、系统功率因数低等电能质量问题,提出了基于静止同步补偿器（DSTATCOM）的无功功率补偿方法。首先给出了配电静止同步补偿器的主电路结构,然后利用改进的基于瞬时无功理论的电流检测方法检测出谐波和无功电流,分析了配电静止同步补偿器平衡三相不平衡负荷的原理。最后根据点焊机在实际工作中的情况,通过Matlab/Simulink仿真验证了采用的补偿方法可以平衡三相电流,提高系统功率因数和缓解电压跌落。该研究表明用于不平衡负荷的配电静止同步补偿器具有良好的动态性能和静态补偿效果。     

基于二阶锥松弛的三相不平衡配电网最优潮流研究

电动汽车与光伏发电系统大规模接入配电网使其内部的单相电源增加,负荷加重,加剧了单相运行问题。为保证电网供电质量,大量可调节单、三相补偿调节设备在电网中得到应用,因此对三相不平衡配电网最优潮流展开研究。对配电网三相不平衡条件下的最优潮流进行求解分析,建立了以有功损耗最小为优化目标的多时段配电网最优潮流模型。通过二阶锥规划将非凸非线性最优潮流模型变换为线性模型,在不损失精确度的情况下,降低求解难度,提高了求解效率。采用Pyomo建模工具以及Gurobi算法包对所建模型求解,并分析了潮流误差,验证了该方法的可行性与有效性。     

MMC-HVDC对交流线路电流相位差动保护的影响分析

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)具有高度的可控性,其故障电流特性与传统的同步电源差别较大,可能影响电流相位差动保护的动作性能。推导了故障线路换流站侧和电网侧电流相量的表达式,对故障电流特性进行了深入分析;在此基础上,推导得了到单相接地故障和相间短路故障条件下故障线路两侧电流相角差的解析表达式;分析了故障类型、电压不平衡度、功率参考值等因素对故障线路电流相角差的影响,进而指出MMC-HVDC对电流相位差动保护动作性能的影响机理。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于电网电压定向矢量变换的SVC平衡化补偿策略

冲击性负荷会引起供电系统严重的电压波动和三相不平衡,对其进行平衡化补偿具有重要的意义。将矢量控制思想移植到动态无功补偿中,建立晶闸管控制电抗器(TCR)型静止无功补偿器(SVC)平衡化补偿策略。该策略通过在电网电压稳定条件下对负荷电流进行矢量变换,实现其基波正序、负序分量的分离以及基波有功、无功分量的解耦,最后利用低通滤波器检出有用直流信号并计算出补偿电纳。仿真及实验表明,该策略具有较高的精度和优良的动态性能,其补偿效果不受负荷谐波电流的影响。     

Study of the power system harmonic response in the presence of the Steinmetz circuit

The Steinmetz circuit is constituted by single-phase loads, e.g. traction systems, delta-connected with reactances to load the network with balanced currents. A parallel resonance between the capacitive reactance of the Steinmetz circuit and the power system reactances can be produced, and therefore harmonic voltage distortion in the presence of non-linear loads increases. The paper studies this resonance analytically and presents an expression to locate it. Experimental measurements have also been made to validate the obtained analytical results.     

配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法

配电静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)用于负荷补偿时,补偿电流指令信号的检测环节对其补偿性能有着重要的影响。该文提出了一种基于同步旋转坐标变换的谐波、无功和负序电流综合检测方法。该方法利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,然后以对称三相电压形成的合成矢量作为同步旋转坐标系中的 轴,将负荷电流矢量投影到电网电压矢量上,通过低通滤波器后便可得到要检测的补偿电流指令信号。与传统的同步旋转坐标变换法相比较,该方法计算简单,且在电网电压不对称条件下,仍能很好地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序分量,满足DSTATCOM负荷补偿的要求。同时还根据功率平衡准则对文中所提检测方法的原理进行了简单的分析。理论分析和仿真结果证明了该文所提检测方法的正确性和有效性。