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三相变频电源的不平衡控制

2021-04-23

  为了从根本上解决三相不平衡的问题,基于负载均衡分配的思想,设计了一种基于变频电源的控制方法。这种方法不仅可以将某一区域的负荷调整到较大平衡,而且可以保证调整过程中电能质量的稳定,在连续负荷供电的前提下实现换相和整体平衡。

  此外,由于三相不平衡是实时动态变量,还需要满足线性度的要求。针对上述要求,基于变频电源的三相不平衡管理研究的总体思路是:在配电站区,低压用户侧配备智能管理终端,实时测试该区域的三相不平衡程度,通过分析得出负荷平衡分配时的换相指令;

  变频电源作为换相装置的核心部件,安装在三相电网侧和负载侧之间,通过接收智能管理终端发送的指令进行换相,在整个换相过程中起着至关重要的作用。此外,电网控制所更符合泛在电力物联网的信息流,在智能电网建设中发挥着重要作用。

  随着国民经济的增长和电网电力负荷的急剧增加,电网三相不平衡问题日益严重。

  三相变频电源不平衡的原因包括:

  (1)配电网侧存在大量时空分布不平衡的单相负荷,导致配电站区;大部分地区出现三相不平衡。

  (2)用户用电过程的随机性和不确定性,以及越来越多的大功率负荷的使用,会加重单相电网的负荷,导致三相不平衡。三相变频电源不平衡会对配电网和用户造成严重危害,主要体现在:

  (1)增加线路的功率损耗。在三相变频电源的四线配电网侧,当三相负载不平衡时,电流流过零线,不仅在相线上造成功率损耗,在零线上也造成功率损耗,从而增加电网的功率损耗;

  (2)增加配电变压器的功率损耗。配电变压器作为低压配电网的重要配置,在不平衡三相变频电源下运行时,配电损耗会增加。

  (3)配电变压器产生零序电流,随着三相不平衡的增大而增大。涡流损耗导致配电变压器局部温升,导致设备寿命减少。

  (4)影响电器正常运行,三相不平衡导致供电质量下降,从而影响电器运行。减少三相不平衡不仅可以稳定电网的电能质量,还可以减少电网的功率损耗,节约能源。

  目前,解决三相不平衡的方法主要有三种。

  首先,通过手动换相,这种方法需要长期测试该区域的三相不平衡,并通过分析,平衡负载,接入各相。但由于换相时停电,不符合安全要求。

  二是无功补偿装置接入配电侧,控制电网三相不平衡。无功补偿装置通过吸收三相中较高一相的电流来调节较低的相电流,但该装置对线路的整体调节功效有限,不能保证线路的整体平衡。

  再次,电网中三相变频电源的不平衡由智能机械开关的换相技术控制。该技术通过智能机械开关的实时测试和控制,可以保持整体平衡,但在换相时会影响电网和负载。

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