本發(fā)明涉及電能質(zhì)量控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及控制方法，是針對光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合治理的一種優(yōu)化裝置及控制方法，能夠有效解決農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量問題，顯著提升低壓臺區(qū)的電能質(zhì)量運(yùn)行水平，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也能夠降低低壓臺區(qū)電能質(zhì)量建設(shè)改造的成本。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司對配電網(wǎng)建設(shè)改造的持續(xù)投入，配電網(wǎng)的供電可靠性和低電壓問題得到了一定程度的改善。但農(nóng)村地區(qū)地廣人稀、負(fù)荷分散，考慮到配網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，臺區(qū)布點(diǎn)少、配電距離長、線徑設(shè)計(jì)偏小的情況較為普遍，特別是隨著國家光伏扶貧項(xiàng)目在農(nóng)村地區(qū)的廣泛推進(jìn)，進(jìn)一步惡化了農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量問題。光伏扶貧項(xiàng)目接入農(nóng)網(wǎng)后的電能質(zhì)量問題主要有以下幾個(gè)方面：

1)電壓偏差問題。由于農(nóng)村地區(qū)地廣人稀，用電負(fù)荷分散，考慮到配網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，臺區(qū)布點(diǎn)少、配電距離長、線徑設(shè)計(jì)偏小的情況較為普遍，造成配電線路壓降偏大，供電末端電壓偏低現(xiàn)象較為嚴(yán)重。此外，光伏扶貧項(xiàng)目接入農(nóng)網(wǎng)后，會改變配電網(wǎng)的功率潮流，造成一些負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓被抬高，造成電壓偏高問題。電壓抬高多少與接入分布式光伏的位置和容量有關(guān)。電壓偏低或偏高，都不利于低壓臺區(qū)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2)無功不足問題。農(nóng)村電網(wǎng)中存在的異步電動(dòng)機(jī)和配電變壓器等阻感性負(fù)載，占用無功比例較大，當(dāng)阻感性負(fù)載運(yùn)行所需的無功功率不能就地平衡時(shí)，就會從上級電網(wǎng)中汲取，造成配電線路的供電功率因數(shù)偏低、無功損耗增加，加劇了供電末端的低電壓問題。

3)三相不平衡問題。隨著農(nóng)村地區(qū)生活水平的提高，農(nóng)村電網(wǎng)接入的大功率家用電器數(shù)量不斷增加，這些家用電器的無序接入導(dǎo)致了農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷用電的不平衡問題。且隨著單相光伏扶貧在低壓配電網(wǎng)的無序接入，進(jìn)一步加劇了農(nóng)網(wǎng)三相功率潮流的不平衡問題。而低壓農(nóng)網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)對三相不平衡問題考慮較少，中性線線徑選擇往往偏小，導(dǎo)致零序電流回路阻抗較大，三相用電的不平衡很容易造成三相供電電壓的不平衡。三相不平衡會增加低壓電網(wǎng)損耗，惡化供電末端的低電壓問題。

4)諧波問題。農(nóng)網(wǎng)中的諧波源主要是具有非線性特性的用電設(shè)備，一是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器等，由于其非線性勵(lì)磁特性，會產(chǎn)生諧波電流；二是節(jié)能燈具和家用電器等設(shè)備，數(shù)量多且分散，同樣會對系統(tǒng)產(chǎn)生諧波污染。電力諧波不僅造成電壓波形畸變、電力損耗增大，而且會影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行甚至破壞電力設(shè)備。隨著光伏扶貧項(xiàng)目在農(nóng)網(wǎng)中的應(yīng)用，光伏逆變器產(chǎn)生的高次諧波電流還可能會造成家用電器的電磁兼容問題。

可見，農(nóng)網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題往往是多因素并存，且相互影響，在電能質(zhì)量治理時(shí)需要多措并舉，而目前市場上的常規(guī)電能質(zhì)量治理裝置功能往往較為單一，在實(shí)際應(yīng)用中治理效果不盡理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有開展光伏扶貧項(xiàng)目農(nóng)網(wǎng)中，電能質(zhì)量問題往往是多因素并存，且相互影響，在電能質(zhì)量治理時(shí)需要多措并舉，而目前市場上的常規(guī)電能質(zhì)量治理裝置功能往往較為單一，在實(shí)際應(yīng)用中治理效果不盡理想的問題，提供一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及方法。

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的第一方面，一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置，應(yīng)用于低壓臺區(qū)連接有扶貧光伏裝置的農(nóng)網(wǎng)，其特征在于，包括：

電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器，其連接在所述農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線位置的ABC三相，檢測ABC三相的電能質(zhì)量，并發(fā)送所述電能質(zhì)量信息；

單相電能質(zhì)量治理裝置，包括IGBT開關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路和控制電路，所述逆變電路的直流側(cè)連接一儲能裝置，所述逆變電路的交流側(cè)連接ABC三相中的一相線和零線，控制電路與逆變電路的交流側(cè)連接的ABC三相中一相線以及零線連接，檢測接入點(diǎn)的電能質(zhì)量信息，同時(shí)接收所述電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器發(fā)送的電能質(zhì)量信息，控制所述IGBT開關(guān)器件進(jìn)行電流輸出。

本發(fā)明中，所述單相電能質(zhì)量治理裝置至少為3個(gè)，分別與ABC三相中的每一相線和零線對應(yīng)連接。

本發(fā)明中，所述單相電能質(zhì)量治理裝置，設(shè)置在所述農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)供電線路距離總進(jìn)線1/2至2/3處。

本發(fā)明中，所述電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測并發(fā)送的電能質(zhì)量信息，包括無功功率信息和三相不平衡信息。

本發(fā)明的第二方面，一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

1)確定單相電能質(zhì)量治理裝置需要具備的控制功能模塊；

2)根據(jù)農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)配電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的含量，所述單相電能質(zhì)量治理裝置的控制功能，計(jì)算單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流或補(bǔ)償容量；

3)電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測ABC三相的電能質(zhì)量，并發(fā)送電能質(zhì)量信息至控制電路，控制電路控制所述IGBT開關(guān)器件的開關(guān)，進(jìn)而控制單相電能質(zhì)量治理裝置是否向所述農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化控制。

本發(fā)明中，單相電能質(zhì)量治理裝置需要具備的控制功能模塊，通過以下內(nèi)容的一項(xiàng)或者一項(xiàng)以上組合確定：

1)光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；

2)光扶貧農(nóng)網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)；

3)光扶貧農(nóng)網(wǎng)的負(fù)荷類型；

4)光扶貧農(nóng)網(wǎng)現(xiàn)有存在的電能質(zhì)量問題。

本發(fā)明中，農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)配電網(wǎng)各電能質(zhì)量指標(biāo)的含量，包括：單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量、無功功率含量、三相負(fù)荷電流所指代的三相不平衡含量和農(nóng)網(wǎng)接入扶貧光伏裝置的最大發(fā)電功率。

所述單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量和無功功率含量，通過直接測量或者估算獲取。

所述單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量通過接入點(diǎn)的最大負(fù)荷容量、用電設(shè)備的電流總諧波畸變率和諧波補(bǔ)償率進(jìn)行估算。

所述無功功率含量通過各相的最大負(fù)荷有功功率、無功補(bǔ)償前后的功率因數(shù)進(jìn)行估算。

本發(fā)明中，單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流其中，I_H為單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量所需的諧波補(bǔ)償電流，I_Q為電能質(zhì)量治理裝置針對無功功率含量所需的無功補(bǔ)償電流，三相不平衡所需的補(bǔ)償電流I_ε，I_P為農(nóng)網(wǎng)接入扶貧光伏裝置的最大發(fā)電功率，所需的有功補(bǔ)償電流。

單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償容量其中U_N是單相電能質(zhì)量治理裝置接入點(diǎn)的標(biāo)稱線電壓，I_PQ為單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流。

本發(fā)明中，所述農(nóng)網(wǎng)的供電末端的電壓控制在198V至235V，當(dāng)單相電能質(zhì)量治理裝置接入點(diǎn)的母線電壓低于205V時(shí)，控制電路控制IGBT開關(guān)器件開關(guān)使得儲能裝置開始放電；當(dāng)單相電能質(zhì)量治理裝置接入點(diǎn)的母線電壓高于230V時(shí)，控制電路控制IGBT開關(guān)器件開關(guān)使得儲能裝置開始充電。

本發(fā)明中，電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測到三相電流不平衡時(shí)，向控制電路發(fā)送三相不平衡補(bǔ)償電流指標(biāo)，進(jìn)而將計(jì)算的不平衡電流分配給單相電能質(zhì)量治理裝置。

本發(fā)明中，電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測到農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線的供電功率因數(shù)小于0.98時(shí)，向控制電路發(fā)送無功補(bǔ)償電流指標(biāo)，進(jìn)而將計(jì)算的無功補(bǔ)償電流分配給單相電能質(zhì)量治理裝置。

本發(fā)明基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及方法，是針對光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合治理提出的，能夠有效解決農(nóng)網(wǎng)的電能質(zhì)量問題，顯著提升低壓臺區(qū)的電能質(zhì)量運(yùn)行水平，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也能夠降低低壓臺區(qū)電能質(zhì)量建設(shè)改造的成本；通過單相電能質(zhì)量治理裝置的自治控制和電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)低壓臺區(qū)諧波、無功、有功、電壓和三相不平衡的控制，達(dá)到多電能質(zhì)量指標(biāo)綜合控制的目標(biāo)，克服了傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理裝置功能單一的缺點(diǎn)，提升了低壓臺區(qū)電能質(zhì)量運(yùn)行水平，同時(shí)也降低了低壓臺區(qū)電能質(zhì)量建設(shè)改造的成本。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為單相電能質(zhì)量治理裝置的設(shè)計(jì)流程圖。

圖3為單相電能質(zhì)量治理裝置的參數(shù)計(jì)算流程。

圖4為電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器與單相電能質(zhì)量治理裝置的協(xié)同自治控制策略流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的主旨在于，通過對現(xiàn)有開展光伏扶貧項(xiàng)目農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量問題影響因素的分析，發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題往往是多因素并存，且相互影響，在電能質(zhì)量治理時(shí)需要多措并舉，而目前市場上的常規(guī)電能質(zhì)量治理裝置功能往往較為單一，在實(shí)際應(yīng)用中治理效果不盡理想的問題，通過本發(fā)明提供一種基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置及方法以解決上述問題。

參見圖1，本發(fā)明的基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置，應(yīng)用于低壓臺區(qū)連接有扶貧光伏裝置的農(nóng)網(wǎng)，包括電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器，其連接在農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線位置的ABC三相，檢測ABC三相的電能質(zhì)量，并發(fā)送電能質(zhì)量信息，電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器發(fā)送的電能質(zhì)量信息包括農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線位置的無功功率信息和三相不平衡信息。電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器是一個(gè)信號處理單元，可以由硬件和軟件構(gòu)成，硬件負(fù)責(zé)對采集的信號進(jìn)行預(yù)處理，軟件是對預(yù)處理的信號進(jìn)行電能質(zhì)量計(jì)算分析。主要功能是采集低壓臺區(qū)母線電壓和總進(jìn)線電流數(shù)據(jù)，計(jì)算出不平衡補(bǔ)償電流和無功補(bǔ)償電流，并發(fā)送指令給單相電能質(zhì)量治理裝置。單相電能質(zhì)量治理裝置在接收到控制信號后，發(fā)出指定大小的不平衡電流和無功電流，實(shí)現(xiàn)各單相電能質(zhì)量治理裝置協(xié)同控制的目的。

發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的主要改進(jìn)點(diǎn)在于，設(shè)置了單相電能質(zhì)量治理裝置圖1中以A相進(jìn)行實(shí)例性說明，在A相(單相)的電能質(zhì)量質(zhì)量治理裝置，包括IGBT開關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路和控制電路，逆變電路的直流側(cè)連接一儲能裝置，安裝儲能裝置是為了進(jìn)行有功電流控制和不平衡電流控制，儲能裝置根據(jù)需要可選用超級電容、蓄電池等儲能元件，根據(jù)儲能元件的需要直流側(cè)也可加裝DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)能量的充分利用。

逆變電路的交流側(cè)連接ABC三相中的一相線和零線，通過IGBT開關(guān)器件的快速關(guān)斷和導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)諧波濾波、無功補(bǔ)償、有功控制、電壓調(diào)節(jié)和三相不平衡治理的功能。而IGBT開關(guān)器件的快速關(guān)斷和導(dǎo)通則是通過A相(單相)的控制電路進(jìn)行控制的，具體而言，A相(單相)的控制電路與逆變電路的交流側(cè)連接的ABC三相中一相線以及零線連接，電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器發(fā)送的電能質(zhì)量信息，A相(單相)的控制電路控制IGBT開關(guān)器件的開關(guān)。單相電能質(zhì)量治理裝置的結(jié)構(gòu)類似于單相APF或SVG的結(jié)構(gòu)，可以通過PWM調(diào)制控制IGBT的通斷，將直流電轉(zhuǎn)換成需要補(bǔ)償?shù)碾娏麟?同時(shí)包括諧波電流、無功電流、不平衡電流和有功電流)。

在較為理想的狀態(tài)下，農(nóng)網(wǎng)的ABC三相均設(shè)置單相電能質(zhì)量治理裝置，B/C相也設(shè)置單相電能質(zhì)量治理裝置，B/C相電能質(zhì)量治理裝置的控制電路應(yīng)當(dāng)與其逆變電路的交流側(cè)所連接的ABC三相中的一相和零線對應(yīng)連接，即單相電能質(zhì)量治理裝置至少為3個(gè)，分別與ABC三相中的每一相線和零線對應(yīng)連接。

當(dāng)然，根據(jù)調(diào)研結(jié)果和電能質(zhì)量控制功能需求，在實(shí)際操作時(shí)在低壓臺區(qū)各相配電線路的首末端之間選擇一個(gè)合適的位置安裝單相電能質(zhì)量治理裝置，電能質(zhì)量治理裝置的安裝位置應(yīng)能保證其控制功能的實(shí)現(xiàn)，工程上處于優(yōu)選，單相電能質(zhì)量治理裝置的安裝位置較好是設(shè)置在農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)供電線路距離總進(jìn)線1/2至2/3處。

參見圖2至圖4，本發(fā)明的基于協(xié)同自治的光伏扶貧農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化裝置在進(jìn)行電能質(zhì)量優(yōu)化控制時(shí)，采用了以下的方式：

首先，調(diào)研設(shè)有光伏扶貧裝置農(nóng)網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)、負(fù)荷類型以及存在的電能質(zhì)量問題等，明確單相電能質(zhì)量治理裝置需要具備的控制功能模塊，這里，單相電能質(zhì)量治理裝置是通過PWM調(diào)制控制IGBT的通斷輸出需要的電流波形，單相電能質(zhì)量治理裝置自身也含有控制器，通過檢測接入點(diǎn)的電壓和電流，進(jìn)行諧波和有功功率的控制。但是低壓配電網(wǎng)中的也存在三相不平衡和無功電流過大的問題，而單相電能質(zhì)量治理裝置本身是不具備三相不平衡治理的，所以通過協(xié)調(diào)控制器在低壓臺區(qū)配電出線側(cè)檢測三相電壓和電流，計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)牟黄胶怆娏骱蜔o功電流，然后發(fā)送控制指令給各單相電能質(zhì)量治理裝置，實(shí)現(xiàn)各單相電能質(zhì)量治理裝置的協(xié)同控制，而各單相電能質(zhì)量治理裝置本身還可以單獨(dú)進(jìn)行有功和諧波電流控制；

然后，根據(jù)農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)配電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的含量，單相電能質(zhì)量治理裝置的控制功能，計(jì)算單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流或補(bǔ)償容量；最后，電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器檢測ABC三相的電能質(zhì)量，并發(fā)送電能質(zhì)量信息至控制電路(如果單相電能質(zhì)量治理裝置和單相協(xié)同控制是多對設(shè)置，則發(fā)送至每一相的控制電路)，控制電路控制其所在相IGBT開關(guān)器件的開關(guān)，進(jìn)而控制單相電能質(zhì)量治理裝置是否向所述農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化控制。

這里，最為重要的就是如何獲取農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)配電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的含量，以及如何計(jì)算單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流或補(bǔ)償容量。首先，農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)配電網(wǎng)各電能質(zhì)量指標(biāo)的含量，包括：單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量、無功功率含量、三相負(fù)荷電流所指代的三相不平衡含量和農(nóng)網(wǎng)接入扶貧光伏裝置的最大發(fā)電功率。

它們的獲取方式有一些區(qū)別，單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量和無功功率含量，可以通過直接測量或者估算獲取，其中，單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量通過估算獲取時(shí)，可以通過接入點(diǎn)的最大負(fù)荷容量、用電設(shè)備的電流總諧波畸變率和諧波補(bǔ)償率進(jìn)行估算，無論是直接測量還是通過估算獲取，最終獲取單相電能質(zhì)量治理裝置在農(nóng)網(wǎng)接入點(diǎn)的諧波含量所需的諧波補(bǔ)償電流I_H；而無功功率含量通過估算獲取時(shí)，可以通過各相的最大負(fù)荷有功功率、無功補(bǔ)償前后的功率因數(shù)進(jìn)行估算，同理，無論是直接測量還是通過估算，最終獲取為電能質(zhì)量治理裝置針對無功功率含量所需的無功補(bǔ)償電流I_Q。而三相負(fù)荷電流所指代的三相不平衡含量，實(shí)際就是直接通過對低壓臺區(qū)三相負(fù)荷電流進(jìn)行計(jì)算，最終得到三相不平衡所需的補(bǔ)償電流I_ε；最后，基于農(nóng)網(wǎng)接入扶貧光伏裝置的最大發(fā)電功率，獲取所需的有功補(bǔ)償電流I_P。

完成上述各電能質(zhì)量指標(biāo)的含量所需的補(bǔ)償電流的獲取后，單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流可以通過上述的計(jì)算結(jié)果匯總之后計(jì)算得出，具體而言，補(bǔ)償電流當(dāng)如，也可以將補(bǔ)償電流換算為補(bǔ)償容量，那么，單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償容量其中U_N是單相電能質(zhì)量治理裝置接入點(diǎn)的標(biāo)稱線電壓，I_PQ為單相電能質(zhì)量治理裝置的補(bǔ)償電流。

通過上述設(shè)置，單相電能質(zhì)量治理裝置的電能質(zhì)量檢測點(diǎn)設(shè)置在治理裝置的接入點(diǎn)位置，根據(jù)電能質(zhì)量檢測結(jié)果控制該單相電能質(zhì)量治理裝置進(jìn)行諧波、有功功率和供電電壓的自治控制。各電能質(zhì)量治理裝置根據(jù)以上協(xié)同自治控制策略，對低壓臺區(qū)的各電能質(zhì)量問題進(jìn)行綜合治理，如果達(dá)到控制目標(biāo)，則控制完成；如果達(dá)不到控制目標(biāo)，返回優(yōu)化電能質(zhì)量治理裝置參數(shù)和控制策略，直到達(dá)到控制目標(biāo)為止。

為了更好的介紹本發(fā)明，以下通過一具體的實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說明：

本實(shí)例中，農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)供電首端電壓U_N為380V，配電變壓器容量為200kVA，變壓器最大負(fù)載率為60％，白天最小負(fù)載率10％，負(fù)載平均功率因數(shù)為0.85，低壓用電負(fù)荷沿線均勻分布。低壓臺區(qū)每相有2回出線，供電線路長度均為1000米，配電導(dǎo)線截面為50mm²，配電線路等效電阻為0.64Ω/km，ABC三相均含有10戶3kW扶貧光伏裝置，分布式光伏裝置的最大發(fā)電功率可達(dá)額定功率的60％；在白天光伏發(fā)電高峰期，供電末端的電壓可達(dá)240V，在晚上用電高峰期供電末端的電壓最小值可達(dá)180V，電流總諧波畸變率可到20％，三相不平衡電流達(dá)額定電流的20％。要求補(bǔ)償后接入點(diǎn)的諧波電流完全補(bǔ)償，負(fù)載平均功率因數(shù)不小于0.98，供電末端電壓滿足國標(biāo)要求(198V～235V)，三相用電基本平衡。

根據(jù)以上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

(1)最大負(fù)載率時(shí)的三相負(fù)荷總視在功率：

S_Lmax＝S_T*η_Tmax＝200kVA*60％＝120kVA

(2)最大負(fù)載率時(shí)的三相負(fù)荷總有功功率：

P_Lmax＝S_T*η_Tmax*PF＝200kVA*60％*0.85＝102kW

(3)最大負(fù)載率時(shí)的三相負(fù)荷總無功功率：

(4)最大負(fù)載率時(shí)的單相負(fù)荷電流：

(5)最小負(fù)載率時(shí)的單相負(fù)荷電流：

(6)最大負(fù)載率時(shí)的總諧波電流含量：

I_Hmax＝I_Lmax×THD_I＝182.3A×20％＝36.5A

(7)最大負(fù)載率時(shí)的總不平衡電流：

I_εmax＝I_Lmax×20％＝182.3A×20％＝36.5A

(8)單相扶貧光伏發(fā)電功率：

P_GFmax＝3kW×10×60％＝18kW

(9)單相扶貧光伏發(fā)電的最大發(fā)電電流：

(10)由于配電線路等效阻抗為0.64Ω，沿線負(fù)荷均勻分布，為了保證供電末端電壓在198V～235V之間，每相配電線路上流過的電流應(yīng)滿足：即-46.9A≤I_L-range≤68.8A，即在用電狀態(tài)下，每相配電線路的最大正向電流不超過68.8A；在發(fā)電狀態(tài)下，每相配電線路的最大逆向電流不超過46.9A。

(11)在當(dāng)前運(yùn)行工況下，每相配電線路最大正向電流I_LS-Pmax＝I_Lmax＝180.3A；每相配電線路最大逆流電流I_LS-Nmax＝I_GFmax-I_Lmin＝82.0-30.4A＝51.6A，均超過了(10)中計(jì)算的合理運(yùn)行范圍。

(12)由于補(bǔ)償后功率因數(shù)要求達(dá)到0.98，則需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率為：

其中，——補(bǔ)償后的功率因數(shù)角；——補(bǔ)償前的功率因數(shù)角

(13)由于低壓配電線路由2路出線，共安裝6臺單相電能質(zhì)量治理裝置，由于該臺區(qū)供電末端的電壓合格率較低，為了有效改善供電末端的電壓合格率，將電能質(zhì)量治理裝置安裝位置在配電線路的2/3處，電能質(zhì)量治理裝置各功能模塊的容量計(jì)算如下：

諧波控制模塊補(bǔ)償電流：(注：諧波控制模塊僅補(bǔ)償接入點(diǎn)后端的諧波電流)；

無功控制模塊補(bǔ)償電流：

不平衡控制模塊補(bǔ)償電流：

有功控制模塊補(bǔ)償電流：

由此可計(jì)算出單相電能質(zhì)量治理裝置的負(fù)荷電流：

單相電能質(zhì)量治理裝置的容量：

(14)電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器和單相電能質(zhì)量治理裝置的協(xié)調(diào)自治控制策略見附圖4。由于沿線負(fù)荷均勻分布，且單相電能質(zhì)量治理裝置接入點(diǎn)在配電線路的2/3處，因此為了保證供電末端的電壓在198V～235V之間，當(dāng)接入點(diǎn)的母線電壓低于205V時(shí)，控制電路控制IGBT開關(guān)器件開關(guān)使得儲能裝置開始放電；當(dāng)接入點(diǎn)的母線電壓高于230V時(shí)，控制電路控制IGBT開關(guān)器件開關(guān)使得儲能裝置開始充電。為了保證三相用電基本平衡，當(dāng)協(xié)調(diào)控制器檢測到三相負(fù)荷電流不平衡時(shí)，給電能質(zhì)量質(zhì)量裝置發(fā)送三相不平衡補(bǔ)償電流指標(biāo)，同時(shí)將計(jì)算的不平衡電流分配給各單相電能質(zhì)量治理裝置；為了保證農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線的供電功率因數(shù)不小于0.98，當(dāng)協(xié)調(diào)控制器檢測到農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)總進(jìn)線的功率因數(shù)小于0.98時(shí)，給電能質(zhì)量質(zhì)量裝置發(fā)送無功補(bǔ)償電流指標(biāo)，同時(shí)將計(jì)算的無功補(bǔ)償電流分配給各單相電能質(zhì)量治理裝置。

在含分布式扶貧光伏設(shè)備的農(nóng)村低壓配電網(wǎng)各相配電線路上，選擇合適的位置分別安裝具備諧波濾波、無功補(bǔ)償、三相不平衡和有功控制功能模塊的單相電能質(zhì)量治理裝置，通過單相電能質(zhì)量治理裝置和電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制器的協(xié)同自治控制，實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)諧波、無功、有功、電壓和三相不平衡的控制，克服了傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理裝置功能單一的缺點(diǎn)，達(dá)到電能質(zhì)量治理裝置多電能質(zhì)量指標(biāo)綜合控制的目標(biāo)，能夠顯著提升低壓臺區(qū)的電能質(zhì)量運(yùn)行水平，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也能夠降低低壓臺區(qū)電能質(zhì)量建設(shè)改造的成本，該方法普遍適用于廣大農(nóng)村電網(wǎng)。

以上僅就本發(fā)明較佳的實(shí)施例作了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。本發(fā)明不僅局限于以上實(shí)施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化?？傊?，凡在本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。