電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)三相不平衡時的電能損耗評價技術(shù)，尤其涉及一種電力 系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代社會中，電能作為最廣泛使用的一種能源，其應(yīng)用程度已經(jīng)成為衡量一個國 家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各部門的 用電量不斷增加，各種性能好、效率高但對電源特性變化敏感的高科技設(shè)備的使用，使得用 戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高；然而大功率電力電子開關(guān)設(shè)備的廣泛使用，卻導(dǎo)致了電 能質(zhì)量問題所引起的負(fù)面影響越來越嚴(yán)重。凡此種種，使得電能質(zhì)量問題成為電力系統(tǒng)研 究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003] 三相不平衡作為電能質(zhì)量中的重點(diǎn)問題之一，也受到了廣泛的關(guān)注，目前對于由 三相不平衡造成的電力系統(tǒng)損耗增量的計(jì)算方法已有較為成熟的研究，但關(guān)于將這些損耗 增量在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行合理分配的研究還較為匱乏，且存在以下缺陷：
[0004] 傳統(tǒng)不平衡度的定義只考慮了電壓，沒有考慮電流。雖然電流可以通過電壓與阻 抗參數(shù)求得，但是在不同環(huán)境、不同時間、不同運(yùn)行狀況下阻抗參數(shù)可能有很大變化，所以 只考慮電壓的不平衡程度完全無法反應(yīng)電流不平衡；
[0005] 在現(xiàn)今眾多標(biāo)準(zhǔn)中，通常都是分別定義了負(fù)序電壓不平衡度和零序電壓不平衡 度。這樣的弊端顯而易見，在衡量不平衡程度時，需要分別將這兩個指標(biāo)與它們對應(yīng)的限值 標(biāo)準(zhǔn)作比較。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配 方法，其能夠整合電壓不平衡度和電流不平衡度，以及負(fù)序電壓不平衡度和零序電壓不平 衡度，使得對電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配更加合理高效，從而更加 合理高效地為相應(yīng)的電價成本增量提供分配標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增 量的分配方法，該方法應(yīng)用的電力系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、變壓器、連接所述發(fā)電機(jī)和變壓器一次 側(cè)的輸電線路以及與變壓器二次側(cè)連接的若干負(fù)荷，包括步驟：
[0008] (1)確定電力系統(tǒng)因三相不平衡造成的總損耗增量ΔΡ ;
[0009] (2)確定電力系統(tǒng)三相不平衡時各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UPRu，該各負(fù)荷的功 率不平衡度參數(shù)UPR u均按以下功率不平衡度參數(shù)UPR公式計(jì)算：
[0011] 式中：S+= 3V+I+，其中V+和I+分別為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的電壓和電流正序部 分的有效值，該正序部分可以被測量得到，也可以通過已有公式計(jì)算得到，其計(jì)算原理同下 文提到的正序電流分量I1; Θ +為V+和I +的相角差；
該式中有效視在 功率I= 3V 其中1為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的等效電壓，為線電壓等效值，L為負(fù)荷 所在線路的負(fù)荷側(cè)的等效電流，為線電流等效值；
[0012] (3)根據(jù)所述總損耗增量Δ P和各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UPRu按照下述公式 計(jì)算各負(fù)荷的損耗增量A P1，其公式為：
[0014] (4)按照所述各負(fù)荷的損耗增量APJi電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增 量進(jìn)行分配，即將電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量按照所述各負(fù)荷的損耗增量 AP1對應(yīng)分配給各負(fù)荷。
[0015] 本發(fā)明所述的電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配方法，其構(gòu)思是 采用功率不平衡度參數(shù)UPR來分配電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量?？紤]到有 效視在功率作為國際上一種先進(jìn)的視在功率定義，其與傳統(tǒng)功率定義相比，能更加準(zhǔn)確的 反映電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)，十分適合用來評價電能質(zhì)量中的各項(xiàng)指標(biāo)，如負(fù)荷的不平衡 程度，因此，功率不平衡度參數(shù)UPR的定義采用了視在功率的比值，這樣的定義直接將電流 和電壓的重要性等量齊觀，對不平衡的反應(yīng)也更為全面。并且，功率不平衡度參數(shù)UPR的定 義中，S u是通過有效視在功率L與正序視在功率S+平方后作差求得的，同時包含了負(fù)序、零 序的視在功率部分，因此功率不平衡度參數(shù)UPR表征所有不平衡分量總體所占的比例，能 夠更加完整地反映系統(tǒng)的不平衡狀況，同時也簡化了實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的判斷和標(biāo)準(zhǔn)限值的制 定次數(shù)。因此，本發(fā)明所述的電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配方法，其能 夠整合電壓不平衡度和電流不平衡度，以及負(fù)序電壓不平衡度和零序電壓不平衡度，使得 對電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配更加合理高效，從而更加合理高效地 為相應(yīng)的電價成本增量提供分配標(biāo)準(zhǔn)。
[0016] 在進(jìn)一步地描述本發(fā)明的技術(shù)方案之前，先進(jìn)一步地獲取和計(jì)算電力系統(tǒng)三相不 平衡時的電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)如下，供本發(fā)明下述的進(jìn)一步的技術(shù)方案使用，包括：
[0017] 獲取輸電線路中的三相電流Iab。= [Ia Ib IJt及輸電線路始、末端的三相電壓Vabc
其中Ia，Ib，I。分別為輸電線路A，B，C相的電流實(shí)際 值（實(shí)際值指包括幅值和相角的值），Va。，Vb。，V。。分別為輸電線路A，B，C相的首端電壓實(shí)際 值，V a'，Vb'，V。'分別為輸電線路A，B，C相的末端電壓實(shí)際值；
[0018] 通過公式
計(jì)算線路的串聯(lián)阻抗矩陣
[0019] 若為未換相線路，通過變換矩陣
nl20，i為虛數(shù)單位，及公式
_計(jì)算得到1。12= [I ΛΙ??Γ和
其中I。、Ip I2分別為電流I ab。的零序、正序以及負(fù)序分量實(shí)際值； I。、Ip I2也可通過測量得到；
[0020] 若為完全換相線路，令Zaa= Z bb= ZZ s，Zab= Z b。= Z Z m，則零序阻抗分量 為Z。。= Z S+2Z"= Z。，正序阻抗分量為Z11= Z S-Zni= Z i，負(fù)序阻抗分量為Z22= Z S-Zni= Z 2， Z0I= Z02= Z 12= Z21= 0 ；
[0021] 所述輸電線路中的三相電流Iab。= [Ia Ib IJt及輸電線路始、末端的三相電壓Vabc =[^]緗￥乂=^'\'1']池可以通過測量電流、電壓的各序分量值，再通過相應(yīng) 的反向換算得到；
[0022] 計(jì)算所述負(fù)序電流分量12的不平衡復(fù)系數(shù)
以及 所述零序電流分量Ic的不平衡復(fù)系數(shù)
其中，m。、m2分別為 零序電流分量Ic和負(fù)序電流分量I 2的復(fù)不平衡系數(shù)，S。、δ i、δ 2分別為零序、正序、負(fù)序 電流分量的相角部分，02為不平衡復(fù)系數(shù)的相角部分；
[0023] 從變壓器銘牌讀取變壓器的短路損耗參數(shù)PjP空載損耗參數(shù)P。，以及變壓器一次 偵_定電流I n和變壓器一次側(cè)額定電壓Un;獲取運(yùn)行時變壓器一次側(cè)A、B、C相的電流實(shí)際 值IA，IB，Ie并換算得到其有效值:，變壓器二次側(cè)A、B、C相的電流實(shí)際值Γ Α，Γ Β，Γ c 并換算得到其有效值，以及變壓器一次側(cè)機(jī)端電壓實(shí)際值UA，UB，Ue并換算得到其 有效值
[0024] 獲取1&、I%、1&和I Λ，其分別為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的A相、B相、C相和中性 線中的電流有效值，其中U可直接測量得到，也可通過本領(lǐng)域公知公式求得；
[0025] 獲取負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的A相、B相、C相電壓有效值Va、Vb、V。及其對應(yīng)線電 壓有效值Vab、Vb。、Vm，計(jì)算
其中Ry為星形連接的負(fù)載電阻，R Λ為三角形連接的負(fù) 載電阻，Ry和R &根據(jù)實(shí)際負(fù)荷計(jì)算得到，算法為本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0026] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的電力系統(tǒng)三相不平衡時的電力系統(tǒng)損耗增量的分配方 法中，所述步驟（1)的因三相不平衡造成的總損耗增量AP的計(jì)算公式為：
[0027] Δ P = Δ Pl+ Δ Pf^ Δ PFe，其中：
[0028] Δ&為電力系統(tǒng)因三相不平衡造成的線路損耗增量，其計(jì)算公式為：ΔΡ? = PJi-Py其中 <為三相不平衡時產(chǎn)生的線路損耗，^為三相平衡時產(chǎn)生的線路損耗；
[0029] Δ Pf]S電力系統(tǒng)因三相不平衡造成的變壓器附加銅耗；
[0030] Δ