一種三相負(fù)載自動平衡調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬電力工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三相負(fù)載自動平衡調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前低壓配電網(wǎng)的供電方式主要采用三相四線制，大部分用戶采用相線與中性線 連接的負(fù)載方式。由于連接的三相負(fù)載很難做到相等均衡，因此，在三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡 時，必然導(dǎo)致各相電流大小不相等、三相電流的相位互差不接近120度、三相電流與相電壓 的相位差較大的三相電流不平衡的情況。三相電流不平衡導(dǎo)致中性線電流不接近零，加大 無功損耗，增加線損和變壓器附加損耗、降低變壓器輸出容量，末端某一相或某二相電壓嚴(yán) 重偏低等影響電能質(zhì)量的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是設(shè)計一種三相負(fù)載自動平衡調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化方法，以克服在三相 負(fù)載出現(xiàn)不平衡時，導(dǎo)致各相電流大小不相等、三相電流的相位互差不接近120度、三相電 流與相電壓的相位差較大的三相電流不平衡的情況，三相電流不平衡導(dǎo)致中性線電流不為 零，加大無功損耗，增加線損和變壓器附加損耗、降低變壓器輸出容量，末端某一相或某二 相電壓嚴(yán)重偏低等影響電能質(zhì)量的缺點。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種三相負(fù)載自動平衡調(diào)節(jié)參數(shù) 的優(yōu)化方法，其特征為：在三相相線與中性線之間和相線與相線之間接入不等容量的電容 或電感元件，根據(jù)測出各相當(dāng)前的有功功率與無功功率，計算三相相線與中性線之間和相 線與相線之間接入不等容量的電容或電感元件的數(shù)值；三相相線與中性線之間接入不等容 量的電容或電感元件數(shù)值的計算方法為：三相與中性線連接支路的電流與負(fù)載支路的電流 進(jìn)行矢量相加得出中性線電流，然后令中性線電流為0,使中心線電流的實部與虛部均為 〇,得到含有三個相線與中性線之間電流變量的二個線性方程組，由于方程組有無數(shù)組解， 設(shè)某一相與中性線之間接入的電容或電感元件容量值為0,由此解得三相相線與中性線之 間連接的調(diào)節(jié)電容或電感元件容量參數(shù)值；相線與相線之間接入不等容量的電容或電感元 件的數(shù)值計算方法為：低壓配電網(wǎng)輸出的某一相電流為該相與中性線連接支路的電流與該 相負(fù)載支路的電流進(jìn)行矢量相加，再和相線與相線之間輸出的線電流進(jìn)行矢量相加，和相 線與相線之間輸入的線電流進(jìn)行矢量相減；令某一相電流的虛部為0,順次相序的一相虛 部為實部的3平方根，再往下順次相序的的一相虛部為實部的3平方根的負(fù)值，得到含有三 個相線與相線之間電流變量的三個線性方程組，解方程組得到相線與相線之間連接的調(diào)節(jié) 電容或電感元件容量參數(shù)值。
[0005] 采取以上措施的本發(fā)明，克服了在三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡時，導(dǎo)致各相電流大小不 相等，三相電流的相位互差不是120度，三相電流與相電壓的相位不相等，出現(xiàn)三相電流不 平衡的情況，三相電流不平衡導(dǎo)致中性線電流不為零，加大無功損耗，增加線損和變壓器附 加損耗、降低變壓器輸出容量，末端某一相或某二相電壓嚴(yán)重偏低等影響電能質(zhì)量的缺點?！靖綀D說明】
[0006] 附圖1是低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載及自動調(diào)節(jié)電路連接圖。
[0007] 以下再結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
【具體實施方式】
[0008] 本發(fā)明的目的是使在相線與中性線之間產(chǎn)生無功補償電流、相線之間產(chǎn)生有功功 率轉(zhuǎn)移和無功調(diào)整電流，導(dǎo)致流入流出三相輸出線路的電流相角和幅值產(chǎn)生變化，達(dá)到三 相電流大小趨于相等，三相電流的相位互差趨于120度，三相電流與相電壓的相位差趨于 〇,使三相負(fù)載達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0009] 本發(fā)明的三相相線與中性線之間接入不等容量的電容或電感元件數(shù)值的計算方 法是根據(jù)中性線電流可表示為各相電流矢量和的特點，利用相線與中性線之間連接支路的 電流流入中性線，而相線之間的連接支路的電流不流入中性線，不對中性線電流產(chǎn)生影響 的特點，計算出合適的三相與中性線連接的電容或電感元件，使相線與中性線之間所產(chǎn)生 的補償電流與原有三相負(fù)載的電流進(jìn)行矢量相加，達(dá)到使中性線電流為零的目的；相線與 相線之間接入不等容量的電容或電感元件數(shù)值的計算方法是利用低壓配電網(wǎng)輸出的三相 電流平衡時，輸出的三相電流與對應(yīng)相電壓應(yīng)無相位差，各相電流值應(yīng)大致相等的特點。計 算合適的相線與相線之間連接的電容或電感元件，使相線與相線之間所產(chǎn)生的調(diào)整電流與 三相電流進(jìn)行矢量相加，使三相輸出線路的電流相角和幅值產(chǎn)生變化，達(dá)到三相電流大小 趨于相等，三相電流的相位互差趨于120度，三相電流與相電壓的相位差趨于0,使三相負(fù) 載達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0010] 低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載及自動調(diào)節(jié)電路連接圖見圖1。相線與中性線連接的三相負(fù) 載電路A相有功負(fù)載Paz、無功負(fù)載Qaz，B相有功負(fù)載Pbz、無功負(fù)載Qbz，C相有功負(fù)載 Pcz、無功負(fù)載Qcz;相線與中性線連接的調(diào)節(jié)電路A相容量Qa、B相容量Qb、C相容量Qc; 相線與相線連接的調(diào)節(jié)電路AB相容量Qab、BC相容量Qbc、CA相容量Qca。
[0011] 采用這種連接方法時，由于所連接的調(diào)節(jié)電容和電感元件有6組容量參數(shù)，也可 根據(jù)中性線電流可表示位各相電流矢量和和配電變壓器損耗最小為目標(biāo)函數(shù)，采用非線性 最優(yōu)化計算方法求取這6組容量參數(shù)數(shù)據(jù)。但這種計算方法計算量大，計算復(fù)雜，很難滿足 實時自動調(diào)節(jié)的要求。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)化計算方法，只要測出各相當(dāng)前的有功功率與無功功率，就可以直接 計算得出在三相與中性線之間和相線與相線之間接入電容或電感元件的容量參數(shù)優(yōu)化值， 實時自動驅(qū)動投入相應(yīng)的電容或電感元件，可以實現(xiàn)三相電流趨于平衡的目標(biāo)。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)化計算方法是：
[0014] (1)根據(jù)中性線電流可表示位各相電流矢量和的特點，利用相線與中性線之間連 接支路的電流流入中性線，而相線之間的連接支路的電流不流入中性線，不對中性線電流 產(chǎn)生影響的特點，計算出合適的三相與中性線連接的電容或電感元件，使相線與中性線之 間所產(chǎn)生的補償電流與原有三相負(fù)載的電流進(jìn)行矢量相加，達(dá)到使中性線電流為零的目 的。
[0015] (2)利用相線與相線之間連接支路的電流只對三相電流的幅值和相位產(chǎn)生影響， 不對中性線電流產(chǎn)生影響的特點，計算合適的相線與相線之間連接的電容或電感元件，使 相線與相線之間所產(chǎn)生的調(diào)整電流與三相電流進(jìn)行矢量相加，使三相輸出線路的電流相角 和幅值產(chǎn)生變化，達(dá)到三相電流大小趨于相等，三相電流的相位互差趨于120度，三相電流 與相電壓的相位差趨于〇,使三相負(fù)載達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0016] 下面給出本發(fā)明三相負(fù)載自動平衡調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化方法的計算步驟：
[0017] 根據(jù)低壓配電網(wǎng)運行規(guī)程，設(shè)相電壓為：
[0018]Ua= 220Z0° ,Ub= 220Z-120° ,Uc= 220Z120° ,
[0019] 線電壓為：
[0020]
[0021] 設(shè)A相負(fù)載對應(yīng)