[发明专利]一种不平衡和无功补偿综合控制系统及其方法

权利要求书

1.一种不平衡和无功补偿综合控制系统，其特征在于，包括作为主控设备的综合控制器和多个作为受控设备用于接收主控设备投切命令的补偿装置；

所述综合控制器通过检测配变出口电压及电流，计算有功功率、无功功率、功率因素、电压合格率和三相不平衡度ε，从而控制所述补偿装置投切；

接在相-相间的补偿装置用于实现有功功率在相间转移，接在相-零间的补偿装置用于无功补偿。

2.根据权利要求1所述不平衡和无功补偿综合控制系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：

(1)所述综合控制器检测配变出口电压及电流，并计算有功功率、无功功率、功率因素、电压合格率和三相不平衡度ε；

(2)判断相电压U_an、U_bn、U_cn是否越出电压上限U_uu、电压下限U_dd：

若相电压U_an、U_bn、U_cn超过电压上限U_uu，则下发切除相-零间的补偿装置命令；

若相电压U_an、U_bn、U_cn低于电压下限U_dd，则下发投入相-零间的补偿装置命令；

(3)若相电压U_an、U_bn、U_cn在电压下限U_dd与电压上限U_uu范围内，则判断三相不平衡度ε是否合格；

若ε>ε₀代表三相不平衡度不合格，则根据不平衡补偿算法下发相-相间的补偿装置动作命令；

若ε≤ε₀代表三相不平衡度合格，则根据无功补偿算法下发相-零间的补偿装置以及相-相间的补偿装置动作命令，其中，ε₀为设定的允许不平衡度。

3.根据权利要求2所述不平衡和无功补偿综合控制系统的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述不平衡补偿算法具体步骤如下：

(a1)建立目标函数：H=Ia2+Ib2+Ic2=Pa2+Qa2Ua2+Pb2+Qb2Ub2+Pc2+Qc2Uc2,]]>计算补偿前目标函数值H₀，其中Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc表示配变出口三相电流和电压；P_a、P_b、P_c表示三相总的有功功率，Q_a、Q_b、Q_c表示三相总的无功功率，总的功率包括电容部分和负载部分；

(a2)根据叠加原理可得：

Pa=3(QcaΔ-QabΔ)/6+PaLPb=3(QabΔ-QbcΔ)/6+PbLPc=3(QbcΔ-QcaΔ)/6+PcLQa=-(QabΔ+QcaΔ)/2-QaY+QaLQb=-(QabΔ+QbcΔ)/2-QbY+QbLQc=-(QcaΔ+QbcΔ)/2-QcY+QcL]]>

其中,P_al、P_bL，P_cL表示负载的三相有功功率，Q_aL，Q_bL，Q_cL表示负载的三相无功功率，表示相-相间补偿装置容量，表示相-零间补偿装置容量；

无功补偿过程中，无功功率越小越好，无功为零的情况下得出以下公式：

QaY=QaL-(QabΔ+QcaΔ)/2≥0QbY=QbL-(QabΔ+QbcΔ)/2≥0QcY=QcL-(QbcΔ+QcaΔ)/2≥0]]>

建立相对相-零间装置与相-相间装置关系；

(a3)由于多个补偿装置的容量都是取离散的若干个值，根据步骤(a2)的约束条件用枚举法把和的值代入H，使得H最小，作为综合控制器的投切策略。

4.根据权利要求2所述不平衡和无功补偿综合控制系统的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述无功补偿算法具体步骤如下：

(b1)用九区图算法分别计算三相无功投切策略；

(b2)若三相无功投切策略相同，则选择控制相-相间补偿装置投切；

(b3)如三相无功投切策略不同，则选择控制相-零间补偿装置分别对三相进行投切补偿。