基于配电网不平衡和谐波问题及解决策略

来源:用户上传      作者:岳威

　　摘要：随着我国社会经济水平的不断提高，用电需求也不断增加，这就需要加强对配电网的有效管理，才能够确保电力输送的稳定性和安全性。但是，在配电网的实际运行过程中，存在各种因素导致配电网出现不平衡的情况，也会产生谐波的问题，对配电网的安全运行造成了不利影响。本文将对配电网出现不平衡和谐波的问题进行分析，并提出相应的解决策略，以供参考。
　　关键词：配电网谐波不平衡解决措施
　　近年来，我国的社会经济飞速发展，不仅提高了人们的生活质量，也改变了人们的工作习惯。如今在配电网终端中应用到了更多的电力电子变换装置，如办公、照明、空调等。在这些电力电子变换装置的帮助，人们的用电质量得到了显著提升，但与此同时也可能导致配电网出现不平衡和谐波的问题，如果不采取有效措施进行优化，极有可能导致配电网出现三相电压不平衡的现象，还有可能造成一定的线路损伤，导致变压器的损耗不断增加，甚至可能导致中性点电压出现偏离的情况，严重影响配电网的正常运行，可能存在潜在的配电网安全风险[1]。因此，针对配电网不平衡和谐波问题采取有效的措施进行优化，是保障配电网安全运行的重要途径。
　　1配电网不平衡和谐波问题的基本概念
　　在社会经济水平的提高下，我国的用电需求正在不断增加，用电类型也与日俱增，这就使得如今的配电网结构朝着更加复杂的趋势发展。随着负荷类型的不断增加，以及用户用电时间的不断延长，配电变压器台区很容易出现三相不平衡的严重问题，如果没有及时采取有效措施，那么在用户用电需求不断增加的背景下，该问题会更加突出，最终影响配电网的正常运行[2]。
　　三相不平衡的问题如果一直存在，会影响整个电力系统的正常运行，导致电压不稳、电压偏移、线路损坏、变压器耗能增加等严重后果。针对配电网不的问题，许多专家学者纷纷进行，学者纷纷进行了讨论和研究。例如，王茂海采用瞬时功率法开展研究的过程中，针对无功功率元件进行探讨，证明了如何有效实现对其的不平衡补偿[3];乔琨等人则对晶闸管控制电抗器的方式进行了研究，找到了有效的不平衡补偿办法[4];林志雄等人分析了配电网不平衡所带来的严重危害，并针对这些危害提出了一定的解决策略，但是从实际应用来看这些解决策略缺乏操作性：如果在进行无功补偿时只采用单一的装置，就会限制不平衡补偿的效果，无法达到预期，如通过TCR虽然能够达到一定的补偿效果，但是这种设备的体积较大，且造价较高，在实际运行过程中也可能出现较为严重的谐波问题;而通过电源滤波器进行不平衡补偿时，需要较大的容量才能实现补偿操作，并且这一措施需要较高的成本[5]。
　　2配电网不平衡和谐波问题的解决策略
　　2.1晶闸管投切电容过程
　　如果在无功容量方面，补偿器所有相存在一定差异，就会改变其配电网中的负荷。因此当负载较为稳定的情况下，需要从分布式补偿的角度出发，首先对晶闸管投切电容进行分析，确定其总体容量后，再实行有效的分组工作[6]。因此，在实际工作中，需要对相关装置进行有效设定，并对控制内容进行合理科学的简化，避免出现分组细化的情况。晶闸管投切电容拥有较多的控制形式，因此为了达到不平衡补偿的目标，可以通过无功补偿法进行有效控制。
　　2.2确定有源滤波器
　　首先，为了三相三制系统能够达到预期的运行效果，在选择有源滤波器时必须以适宜作为基础标准，并通过变压器引出其中线[7]。在处理配电网不平衡和谐波问题的过程中，需要充分发挥有源滤波器的价值和作用，不断根据问题的现实情况优化方案，从而尽可能将优化方案的成本降到最低。在三相三线制系统中，有源滤波器在进行无功检测时能够实现瞬时检测，同时在输出的过程中采用三角波控制的方法来提高检测效果。其次，为了让有源滤波器的作用最大限度地发挥出来，进行操作时一定要准备好规范化的保护措施，主要包括以下几点。
　　2.2.1要对直流测充电电流情况进行有效控制
　　有源滤波器在使用过程中，需要先在直流侧进行有效的充电，在这一过程中，有源滤波器的元件上会产生较大的电流，因此需要采取有效措施严格控制电流的流过。一般情况下，在通电的初始阶段进行控制时会采用全电阻模式，在通电0.5s后会减少50%的电阻，在通电1s后将电阻切断。
　　2.2.2要对充放电流情况进行有效控制。
　　有源滤波器在进行工作的过程中，直流侧的电流会慢慢下降，这样就能够实现无功功率的有效补偿。在这一过程中，直流侧充电PI调节器发挥着重要的作用，如果其P值相对较高，则可能提升直流测充电电流，如果不采取有效措施进行控制，就可能损坏有电路。因此，在有源滤波器的工作过程中，需要有效控制P值的大小，要有效调整PI的放大系统。在运行的初始阶段，可以让P值保持在较小的数值上，并根据运行过程中直流电压的变化情况逐渐增加，从而对充电电流进行有效控制。
　　2.2.3如果负荷的变化速度较快，则需进一步加强对充放电流的控制
　　有源滤波器在进行无功监测的过程中，因为瞬时检测效果可能使负荷出现较快的变化速度，这就导致有源滤波器的大容量无功补偿比TSC速度更快，就可能导致主电路中出现大量电流，甚至可能导致电路损坏。此时可以采用“限无功法”的方式来优化，确保有源滤波器能够在其全控型器件的帮助下实现对最大无功功率的控制，从而使充放电电流得到有效降低。
　　2.2.4要对装置结构进行有效控制
　　如图1所示，是一种针对配电网不平衡和谐波问题的有效综合治理办法。从图1的治理装置结构中可以看到，TSC控制和APF控制是该装置的开关，能够进一步简化控制的内容，同时APF能够检测电网入口位置的电流情况，从而对谐波进行有效控制，避免过多谐波进入到上级电网中。但是这种治理结构同样存在一些不足之处，例如，作为容性SVC的TSC很有可能和电网阻抗出现作用，从而产生谐振的问题，这会对配电网的正常运行造成一定影响。

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