不對稱電壓的綜合有源控制法

作者/馬帥、劉賓、李巖、趙信華、韓濤、趙勇，國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司；李樂、謝菁，中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院

不對稱電壓的綜合有源控制法

作者/馬帥、劉賓、李巖、趙信華、韓濤、趙勇，國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司；李樂、謝菁，中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院

小電流接地系統(tǒng)不對稱電壓有源控制技術(shù)是一種新型的不對稱電壓控制方法，與傳統(tǒng)的不對稱電壓控制方法相比更為靈活、有效。本文以不對稱電壓有源控制原理為基礎(chǔ)，在總結(jié)現(xiàn)有的不對稱電壓有源控制法的基礎(chǔ)上，提出了融合兩點法和跟蹤隨調(diào)法兩種思路的綜合有源控制方法，減小控制時間的同時又保證了控制的精確度。

非有效接地系統(tǒng)；不對稱電壓；有源補(bǔ)償；綜合有源控制

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對電能質(zhì)量要求日益提高，電壓作為其重要指標(biāo)直接關(guān)系著電網(wǎng)運行的安全性和可靠性，不對稱電壓的控制將是其重要考慮內(nèi)容之一[1–4]。

系統(tǒng)不對稱電壓會影響電力設(shè)施的效率和性能，甚至損耗電力其壽命或?qū)ζ湓斐蓳p傷[5–6]，利用有效措施限制不對稱電壓至關(guān)重要。

傳統(tǒng)不對稱電壓控制方法主要包括線路換位、增加三相耦合電容器、使消弧線圈適當(dāng)偏離諧振點運行或增大阻尼率等[7–9]。這些方法由于存在施工難度大、需增加設(shè)備投入、不能自適應(yīng)線路參數(shù)和結(jié)構(gòu)動態(tài)改變、自動化程度低等缺點，電壓限制效果并不理想。利用有源補(bǔ)償技術(shù)[10]控制不對稱電壓主要是利用有源補(bǔ)償裝置在系統(tǒng)中性點注入電流，為系統(tǒng)零序電流提供一個阻抗無窮大的返回路徑，從

而對不對稱電壓進(jìn)行控制。此方法克服傳統(tǒng)方法的諸多缺點與難題，真正實現(xiàn)不對稱電壓的自適應(yīng)控制。

本文根據(jù)文獻(xiàn)[11]提出的由兩種不同情況下的不對稱電壓確定注入電流的兩點法，和文獻(xiàn)[12]提出的注入電流由初值逐漸調(diào)節(jié)至所需電流值的跟蹤隨調(diào)法，確定了一種利用兩點法確定跟蹤隨調(diào)法的初值的綜合法。

綜合法是跟蹤隨調(diào)法與兩點法的綜合，它結(jié)合了兩點法控制速度快和跟蹤隨調(diào)法精度高的優(yōu)點，減小控制時間的同時又保證了控制的精確度。

1.不對稱電壓的有源控制原理

當(dāng)系統(tǒng)存在不對稱電壓時，利用有源補(bǔ)償裝置向系統(tǒng)提供一個注入電流，使其等于該系統(tǒng)中性點直接接地時流經(jīng)系統(tǒng)中性點的零序電流，便可將不對稱電壓控制到零。以上就是有源補(bǔ)償技術(shù)控制不對稱電壓為零的作用機(jī)理。

如圖1為含不對稱電壓有源補(bǔ)償裝置的配電網(wǎng)示意圖。

中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，若使中性點不對稱電壓0U˙和0pU˙ 補(bǔ)償為零，對應(yīng)的注入電流都是[13–14]：

圖1 含有源補(bǔ)償裝置的配電網(wǎng)示意圖

其中，phU 為相電壓幅值，0u˙是系統(tǒng)不對稱度，CΣ是三相對地電容之和。

2.不對稱電壓綜合有源控制法

■2.1 不對稱電壓的兩點有源控制法

在非有效接地系統(tǒng)中，控制不對稱電壓到任意目標(biāo)值的注入電流 I˙i應(yīng)為：

聯(lián)合式(2)和式(3)可推出：

■2.2 不對稱電壓的跟蹤隨調(diào)有源控制法[15]

對于一固定的注入電流相位，不對稱電壓最小值對應(yīng)的注入電流幅值有且只有一個；控制不對稱電壓為零的注入電流相位與其它任意注入電流幅值下不對稱電壓取最小值時的注入電流相位相同。根據(jù)此規(guī)律，當(dāng)系統(tǒng)存在不對稱電壓時，可從任意幅值和相位的初始注入電流開始，先固定注入電流幅值改變其相位，確定使不對稱電壓達(dá)到最小的注入電流相位，該相位即為控制不對稱電壓為零的注入電流相位；再固定該相位改變注入電流幅值，使不對稱電壓達(dá)到零。這種方法無需測量系統(tǒng)線路的三相參數(shù)，只需根據(jù)不對稱電壓與注入電流間的關(guān)系便可控制不對稱電壓為零。

利用上述依次調(diào)節(jié)注入電流相位和幅值的方法，也可以將不對稱電壓控制到任意非0的目標(biāo)值[16]。

■2.3 不對稱電壓的綜合有源控制法

不對稱電壓的兩點法和跟蹤隨調(diào)法各具利弊。為充分發(fā)揮它們優(yōu)勢、彌補(bǔ)兩者的缺點，可以采用融合兩種思路的綜合有源控制方法：當(dāng)系統(tǒng)存在不對稱電壓時，先采用兩點法，再采用跟蹤隨調(diào)法，將兩點法計算所得注入電流作為跟蹤隨調(diào)法的初始電流1I˙，即利用跟蹤隨調(diào)法修正兩點法的控制誤差，使不對稱電壓趨近于目標(biāo)值。

綜合法是跟蹤隨調(diào)法與兩點法的綜合，它結(jié)合了兩點法控制速度快和跟蹤隨調(diào)法精度高的優(yōu)點，既可顯著縮小注入電流的調(diào)整范圍，減少控制時間，又可最大程度地克服不對稱電壓控制中有源補(bǔ)償裝置、電壓互感器等環(huán)節(jié)誤差的影響，保證控制的精確度。

3.結(jié)論

有源補(bǔ)償技術(shù)控制系統(tǒng)不對稱電壓克服傳統(tǒng)方法的諸多缺點與難題，可自適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)的動態(tài)變化，具有較高的精確度和穩(wěn)定性。

現(xiàn)有的不對稱電壓的有源控制方法包括直接注入電流法、兩點法、跟蹤隨調(diào)法等。本文的綜合法是跟蹤隨調(diào)法與兩點法的綜合根據(jù)性能分析，兼具了兩點法控制速度快和跟蹤隨調(diào)法精度高的優(yōu)點，控制性能最優(yōu)。

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