本發(fā)明涉及電力
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置及方法。
背景技術(shù)：
：目前，針對電力系統(tǒng)常見的無功不足和負(fù)荷三相不對稱現(xiàn)象，其補(bǔ)償裝置有通過無源元件補(bǔ)償和有源元件補(bǔ)償兩種。有源補(bǔ)償造價高，控制策略復(fù)雜，而對于我國乃至國外未來的電力系統(tǒng)而言，無功補(bǔ)償裝置的設(shè)備選型問題，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性仍然是一個主要考慮的問題。我國現(xiàn)多采用無源補(bǔ)償?shù)姆绞絹斫鉀Q日益嚴(yán)重的三相不平衡現(xiàn)象，也就是靜止無功補(bǔ)償器(SVC)?，F(xiàn)有的SVC通常較為復(fù)雜，成本較高。另外，現(xiàn)有的SVC利用斯坦米茨理論構(gòu)造理想的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分相調(diào)節(jié)，消除負(fù)序電流，平衡三相電網(wǎng)，此理想補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在補(bǔ)償不平衡負(fù)荷帶來的不對稱電流的同時，要求將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?，這個約束條件容易導(dǎo)致過補(bǔ)償?shù)膯栴}。由此可見，在無源補(bǔ)償中如何降低成本以及克服過補(bǔ)償?shù)膯栴}是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決地問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置及方法，用于在無源補(bǔ)償中如何降低成本以及克服過補(bǔ)償?shù)膯栴}。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置，包括：并聯(lián)連接的晶閘管控制電抗器部分和晶閘管投切電容器部分；所述晶閘管控制電抗器部分包括兩個第一晶閘管、第二晶閘管和第一電感，所述第一晶閘管和所述第二晶閘管反并聯(lián)連接，然后與所述第一電感串聯(lián)連接；所述晶閘管投切電容器部分包括與三相負(fù)載連接的3組支路，每組所述支路包括第三晶閘管、第四晶閘管和電容，所述第三晶閘管和所述第四晶閘管反并聯(lián)連接，然后與所述電容串聯(lián)連接。優(yōu)選地，所述晶閘管控制電抗器部分還包括第二電感，所述第二電感的第一端與反并聯(lián)連接的所述第一晶閘管和所述第二晶閘管連接，所述第二電感的第二端與電網(wǎng)連接。優(yōu)選地，所述支路還包括第三電感，所述第三電感的第一端與反并聯(lián)連接的所述第三晶閘管和所述第四晶閘管連接，所述第三電感的第二端與電網(wǎng)連接。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償方法，基于上述所述的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置，包括：根據(jù)用戶的補(bǔ)償目的選擇基于數(shù)值逼近的恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法；獲取所述恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或所述恒電流補(bǔ)償計(jì)算法所需的測量參數(shù)；將所述測量參數(shù)帶入所述恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或所述恒電流補(bǔ)償計(jì)算法對應(yīng)的補(bǔ)償方程組中；根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的形態(tài)選取所述補(bǔ)償方程組對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；以所述目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解所述補(bǔ)償方程組。優(yōu)選地，所述補(bǔ)償方程組為：其中，xqa、xqb以及xqc為三相補(bǔ)償所需的電抗值；以及為三相補(bǔ)償電流且滿足和分別為AB相的線電壓矢量，BC相的線電壓矢量。優(yōu)選地，所述測量參數(shù)包括：三相電源電流、AB相的線電壓矢量，BC相的線電壓矢量、負(fù)載功率。優(yōu)選地，所述以所述目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解所述補(bǔ)償方程組具體包括：S20：輸入所述差分進(jìn)化算法的各計(jì)算參數(shù)；其中，所述計(jì)算參數(shù)包括：種群數(shù)NP、問題維數(shù)D、最大迭代次數(shù)tmax；S21：在控制變量的范圍內(nèi)初始化NP個種群，生成初始混沌種群X(0)；其中，所述控制變量包括期望電流、三相電源電流、三相負(fù)載電流、三相補(bǔ)償電流；S22：進(jìn)行初始計(jì)算，對X(0)首次評價得到父代適應(yīng)度值fit(X(0))；S23：在步驟S22的基礎(chǔ)上計(jì)算得到子代適應(yīng)度值U(t)；S24：所述子代適應(yīng)度值U(t)與其父代適應(yīng)度值fit(X(0))進(jìn)行競爭選擇，更新最優(yōu)適應(yīng)度和種群的全局最優(yōu)適應(yīng)度；S25：當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度小于預(yù)定值，對所求得的最優(yōu)解加一個擾動以進(jìn)行局部深度搜索；S26：當(dāng)運(yùn)行到給定的最大迭代次數(shù)tmax時，退出循環(huán)，輸出最優(yōu)解，否則返回步驟S23。本發(fā)明所提供的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置，包括：并聯(lián)連接的晶閘管控制電抗器部分和晶閘管投切電容器部分；晶閘管控制電抗器部分包括兩個第一晶閘管、第二晶閘管和第一電感，第一晶閘管和第二晶閘管反并聯(lián)連接，然后與第一電感串聯(lián)連接；晶閘管投切電容器部分包括與三相負(fù)載連接的3組支路，每組支路包括第三晶閘管、第四晶閘管和電容，第三晶閘管和第四晶閘管反并聯(lián)連接，然后與電容串聯(lián)連接。由此可見，本裝置具有控制較簡單、開發(fā)時間短，成本低的優(yōu)點(diǎn)，在性能和經(jīng)濟(jì)上取得了很好的平衡。此外，本發(fā)明所提供的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償方法，包括：根據(jù)用戶的補(bǔ)償目的選擇基于數(shù)值逼近的恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法；獲取恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法所需的測量參數(shù)；將測量參數(shù)帶入恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法對應(yīng)的補(bǔ)償方程組中；根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的形態(tài)選取補(bǔ)償方程組對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；以目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解補(bǔ)償方程組。在恒功率補(bǔ)償計(jì)算法和恒電流補(bǔ)償計(jì)算法中采用數(shù)值逼近算法和目標(biāo)函數(shù)，不僅可以克服過補(bǔ)償?shù)膯栴}，而且計(jì)算工作量較小。另外，采用數(shù)值逼近算法還能掌握運(yùn)算結(jié)果的走向，具有一定的前瞻性。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種恒功率補(bǔ)償計(jì)算法的原理示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種恒電流補(bǔ)償計(jì)算法的原理示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。本發(fā)明的核心是提供一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置及方法。為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置包括：并聯(lián)連接的晶閘管控制電抗器部分和晶閘管投切電容器部分；晶閘管控制電抗器部分包括兩個第一晶閘管D1、第二晶閘管D2和第一電感L1，第一晶閘管D1和第二晶閘管D2反并聯(lián)連接，然后與第一電感L1串聯(lián)連接；晶閘管投切電容器部分包括與三相負(fù)載連接的3組支路，每組支路包括第三晶閘管D3、第四晶閘管D4和電容C，第三晶閘管D3和第四晶閘管D4反并聯(lián)連接，然后與電容C串聯(lián)連接?？焖夙憫?yīng)電網(wǎng)的無功需求，實(shí)時進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償是改善電能質(zhì)量的必要。而電網(wǎng)的三相不平衡度是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，三相負(fù)載不平衡是電網(wǎng)運(yùn)行過程中普遍存在的現(xiàn)象，會給用電設(shè)備造成不利和損害，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。通過幅值和相位均可調(diào)節(jié)的電流源注入到線路之中，通過電流合成的方法取得線路電流平衡，這種方法一般是通過在線路上并接電容或電感來實(shí)現(xiàn)。這一種平衡補(bǔ)償方法的成本最低，可在配電網(wǎng)中廣泛推廣應(yīng)用，但補(bǔ)償所能取得的效果必須經(jīng)過最優(yōu)運(yùn)算，總體上來講，單純采用無功補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)不對稱系統(tǒng)的平衡補(bǔ)償控制，能取得較好的平衡效果，它能借助無功補(bǔ)償支路等效中性點(diǎn)的偏移改變線路電流的幅值和相位，相當(dāng)于通過補(bǔ)償支路并接在線電壓或相電壓上，使負(fù)載電流與補(bǔ)償電流的合成矢量產(chǎn)生相位偏移，然后再借助于補(bǔ)償電流的幅值(即改變電抗值的大小)調(diào)節(jié)，使最終的合成電流基本上滿足對稱的要求。如圖1所示，晶閘管控制電抗器部分采用觸發(fā)延遲控制方式，通過調(diào)整觸發(fā)延遲角改變系統(tǒng)等效電納，從而形成連續(xù)可調(diào)的補(bǔ)償電抗X。用導(dǎo)通角σ和可調(diào)節(jié)的電納B來表示此控制原理：其中，導(dǎo)通角σ與觸發(fā)延遲角α的關(guān)系：α+σ/2＝π；可得：晶閘管控制電抗器部分的需要計(jì)算出補(bǔ)償所需的電抗值X，求倒數(shù)得電納值B，再通過上式求得晶閘管的觸發(fā)延遲角α，便可轉(zhuǎn)化為晶閘管的觸發(fā)時間，從而來進(jìn)行控制，因此，補(bǔ)償電抗X是計(jì)算的重點(diǎn)也是計(jì)算的最終目標(biāo)。通過計(jì)算得到的補(bǔ)償電抗X，就可以計(jì)算出晶閘管的觸發(fā)延遲角α，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康?。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，晶閘管控制電抗器部分還包括第二電感，第二電感的第一端與反并聯(lián)連接的第一晶閘管和第二晶閘管連接，第二電感的第二端與電網(wǎng)連接。通過加入第二電感，可用來吸收多余的諧波電流并且用來防止電網(wǎng)中出現(xiàn)的沖擊電流。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，支路還包括第三電感，第三電感的第一端與反并聯(lián)連接的第三晶閘管和第四晶閘管連接，第三電感的第二端與電網(wǎng)連接。通過加入第三電感，可用來吸收多余的諧波電流并且用來防止電網(wǎng)中出現(xiàn)的沖擊電流。本發(fā)明實(shí)施例提供的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置，包括：并聯(lián)連接的晶閘管控制電抗器部分和晶閘管投切電容器部分；晶閘管控制電抗器部分包括兩個第一晶閘管、第二晶閘管和第一電感，第一晶閘管和第二晶閘管反并聯(lián)連接，然后與第一電感串聯(lián)連接；晶閘管投切電容器部分包括與三相負(fù)載連接的3組支路，每組支路包括第三晶閘管、第四晶閘管和電容，第三晶閘管和第四晶閘管反并聯(lián)連接，然后與電容串聯(lián)連接。由此可見，本裝置具有控制較簡單、開發(fā)時間短，成本低的優(yōu)點(diǎn)，在性能和經(jīng)濟(jì)上取得了很好的平衡?，F(xiàn)有的SVC利用斯坦米茨理論構(gòu)造理想的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分相調(diào)節(jié)，消除負(fù)序電流，平衡三相電網(wǎng)，此理想補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在補(bǔ)償不平衡負(fù)荷帶來的不對稱電流的同時，要求將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?，這個約束條件容易導(dǎo)致過補(bǔ)償?shù)膯栴}。針對上述實(shí)施例所述的三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置，本實(shí)施例給出基于該裝置的補(bǔ)償方法，可以克服過補(bǔ)償?shù)膯栴}。該方法包括：根據(jù)用戶的補(bǔ)償目的選擇基于數(shù)值逼近的恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法；獲取恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法所需的測量參數(shù)；將測量參數(shù)帶入恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法對應(yīng)的補(bǔ)償方程組中；根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的形態(tài)選取補(bǔ)償方程組對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；以目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解補(bǔ)償方程組。如圖1或圖2所示，晶閘管控制電抗器部分采用觸發(fā)延遲控制方式，通過調(diào)整觸發(fā)延遲角改變系統(tǒng)等效電納，從而形成連續(xù)可調(diào)的補(bǔ)償電抗X。用導(dǎo)通角σ和可調(diào)節(jié)的電納B來表示此控制原理：其中，導(dǎo)通角σ與觸發(fā)延遲角α的關(guān)系：α+σ/2＝π；可得：晶閘管控制電抗器部分的需要計(jì)算出補(bǔ)償所需的電抗值X，求倒數(shù)得電納值B，再通過上式求得晶閘管的觸發(fā)延遲角α，便可轉(zhuǎn)化為晶閘管的觸發(fā)時間，從而來進(jìn)行控制，因此，補(bǔ)償電抗X是計(jì)算的重點(diǎn)也是計(jì)算的最終目標(biāo)。本實(shí)施例中可以采用兩種算法，一種是恒功率補(bǔ)償計(jì)算法，另一種是恒電流補(bǔ)償計(jì)算法。在計(jì)算過程中，均采用數(shù)值逼近算法。恒功率算法是在不考慮線路阻抗的前提下，無論采用什么樣的并聯(lián)平衡補(bǔ)償方式，電源發(fā)出的有功功率在補(bǔ)償前后都應(yīng)保持不變，先假設(shè)經(jīng)過平衡補(bǔ)償后三相電源電流的幅值和相位都完全相同，再計(jì)算補(bǔ)償值的算法。恒電流算法與恒功率算法類似，是假設(shè)經(jīng)補(bǔ)償后的電源電流幅值保持不變，而相位逐漸增加或減少的數(shù)值逼近法。將改進(jìn)后的差分算法應(yīng)用于求解恒功率和恒電流提出的問題，在不同補(bǔ)償方式條件下，選擇不同的補(bǔ)償方式，快速求得相應(yīng)的補(bǔ)償電流值，從而計(jì)算出所需的補(bǔ)償電抗值，達(dá)到平衡補(bǔ)償?shù)哪康摹?、恒功率補(bǔ)償計(jì)算法在不考慮線路阻抗的前提下，無論采用什么樣的并聯(lián)平衡補(bǔ)償方式，電源發(fā)出的有功功率在補(bǔ)償前后都應(yīng)保持不變。換句話說，系統(tǒng)不能因?yàn)閷?shí)施了平衡補(bǔ)償措施而使負(fù)載應(yīng)得到的有功功率變少或變多了。提供的為本發(fā)明實(shí)施例的一種恒功率補(bǔ)償計(jì)算法的原理示意圖。如圖3所示，根據(jù)恒功率這一要求，在具體計(jì)算過程中，可以首先假設(shè)經(jīng)過平衡補(bǔ)償后三相電源電流的幅值和相位都完全相同，因此，期望電流值Ids應(yīng)滿足補(bǔ)償前后的有功功率相同，即PL＝P＝3Ids·U，由此可推得期望電流值：Ids=PL3U---(1)]]>式中“U”為電源相電壓有效值；“PL”為負(fù)載有功功率，即補(bǔ)償前的有功功率；“P”為補(bǔ)償后的有功功率。根據(jù)能量守恒的原則，補(bǔ)償后三相電源電流Ik(k＝a、b、c)的矢量終點(diǎn)都必須落在圖3所示的“補(bǔ)償電流矢量終點(diǎn)軌跡”的直線上，且合成補(bǔ)償電流矢量的終點(diǎn)只有在這條直線上的移動才能保證平衡補(bǔ)償前后的有功功率不變，因在對應(yīng)直線上移動的每相合成電流矢量在對應(yīng)電壓矢量上的投影始終保持不變，即有功電流分量保持不變。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中要求所采取的任何補(bǔ)償措施，都不允許出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象，因此，平衡補(bǔ)償后的系統(tǒng)電流都應(yīng)保證系統(tǒng)的功率因數(shù)為滯后特性，因而數(shù)值逼近的移動軌跡也應(yīng)按照圖示的虛線方向移動。由圖3的矢量圖知，各相補(bǔ)償電流可以表示為：I·qa=I·a-I·LaI·qb=I·b-I·LbI·qc=I·c-I·Lc---(2)]]>其中，分別為各相負(fù)載電流，分別為三相電源電流；一般情況下，總是先假設(shè)電源電流的幅值等于式(1)計(jì)算得到的期望電流Ids，初始相位設(shè)定為與各對應(yīng)相電壓的矢量方向相同。由于負(fù)載電流為已知量，因此，三相補(bǔ)償電流矢量可根據(jù)假設(shè)已知的三相電源電流進(jìn)行計(jì)算。其中，補(bǔ)償電流應(yīng)滿足基爾霍夫電流定律的約束條件，即I·qa+I·qb+I·qc=0---(3)]]>在一般情況下，這種由假設(shè)線路電流推得的補(bǔ)償電流很難同時滿足式(2)和式(3)，此時就應(yīng)該使線電流沿著虛線的滯后方向逐漸移動，當(dāng)然，補(bǔ)償電流也隨之改變，直至滿足要求或達(dá)到一定的精度要求為止。在這種數(shù)值逼近的過程中，如果存在某一點(diǎn)能夠同時滿足式(2)和式(3)的要求，則可繼續(xù)求解各補(bǔ)償支路的參數(shù)。由于各相補(bǔ)償電納與各相電壓之間存在關(guān)系：其中，Bqk(k＝a,b,c)為補(bǔ)償電納值，UNq為補(bǔ)償支路中心點(diǎn)電位。令U·Nq=YqaU·a+YqbU·b+YqcU·cYqa+Yqb+Yqc---(5)]]>其中，Yqk(k＝a，b，c)為各補(bǔ)償支路的導(dǎo)納值(Y＝G+jB，我們采取的電容電感式的無源補(bǔ)償方式，只有B沒有G，所以此處Yqk＝Bqk)，考慮到式(4)中三個表達(dá)式的補(bǔ)償中性點(diǎn)電壓矢量必定是相同的，即UNq相等，將式(5)式代入(5.4)式可推得補(bǔ)償電抗值，即補(bǔ)償方程組：其中，xqa、xqb以及xqc為三相補(bǔ)償所需的電抗值；和分別為AB相的線電壓矢量，BC相的線電壓矢量。只要在上式中令xqc＝1/Bqc為某一個合適的數(shù)值，就可以順次求得xqb和xqa的值，進(jìn)而通過式(5)求得補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中性點(diǎn)的電壓矢量。顯然，滿足式(6)的補(bǔ)償電抗值有很多組合，它是一個線性集合，應(yīng)在其中選擇一組最優(yōu)組合。由以上數(shù)值逼近的過程可以看出，關(guān)鍵的是沿著恒功率補(bǔ)償軌跡找到一個點(diǎn)，使之能同時滿足式(4)和式(6)的條件。在計(jì)算工作點(diǎn)逐漸移動的過程中，不僅線路電流的幅值會逐漸增加，而且相位的滯后也越來越大。如果在逼近過程中始終不能找到一個滿足精度要求的工作點(diǎn)，則只能在相反方向再進(jìn)行同樣的搜尋工作。若雙向搜尋都得不到滿意的結(jié)果，就只能在已搜尋的結(jié)果中找出偏差最小的一組數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)也就是能量守恒所能得到的最佳結(jié)果。另一個應(yīng)注意的是，應(yīng)對搜尋移動計(jì)算中擬設(shè)定的線電流幅值和相位有一個限制，否則可能會陷入無窮搜尋而無法收斂的死循環(huán)之中。此外，如果所得最優(yōu)解為超前功率因數(shù)，則必須另外增加一套三相感性對稱補(bǔ)償，以校正超前功率因數(shù)的過補(bǔ)問題。2、恒電流補(bǔ)償計(jì)算法恒電流計(jì)算法與上述恒功率計(jì)算法的基本計(jì)算原則是相同的，只是在恒電流計(jì)算法中是假設(shè)經(jīng)補(bǔ)償后的電源電流幅值保持不變，而相位逐漸增加或減少的數(shù)值逼近法。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種恒電流補(bǔ)償計(jì)算法的原理示意圖。如圖4所示，圓形軌跡即為三相電流數(shù)值逼近的移動軌跡。由圖可見，在任何時候，補(bǔ)償后的線電流幅值始終保持不變，只是通過相位的移動來嘗試補(bǔ)償電流能否滿足平衡要求。與恒功率計(jì)算的過程相似，它們都是假設(shè)經(jīng)過平衡補(bǔ)償后的電源電流為某一對稱電流，然后再根據(jù)已知的負(fù)載電流與假設(shè)的平衡電流之差得到各補(bǔ)償支路應(yīng)提供的補(bǔ)償電流矢量。只要補(bǔ)償電流滿足式(2)和式(3)的要求，則表明確實(shí)存在一組三相補(bǔ)償電流能夠滿足平衡補(bǔ)償?shù)囊?。只是此處的嘗試工作點(diǎn)是沿著圓弧移動，而恒功率計(jì)算的嘗試工作點(diǎn)是沿著直線移動。但在恒電流計(jì)算中，平衡工作點(diǎn)的電流選擇原則與恒功率計(jì)算的選擇原則卻完全不同，此處是以滿足負(fù)載最小容量SL作為嘗試電流(嘗試電流即為假設(shè)的一個期望電流)的選擇的約束條件。具體的初始期望計(jì)算電流幅值可定為：Ids=SL3U---(7)]]>計(jì)算的初始工作點(diǎn)可先假設(shè)經(jīng)補(bǔ)償后的三相功率因數(shù)均為“1”，然后逐漸向順時針方向移動。此時，期望的電流幅值應(yīng)以三相負(fù)載的總?cè)萘孔鳛閰⒖家罁?jù)，其目的是使補(bǔ)償后的電源電流幅值能夠在滿足負(fù)載容量的前提下達(dá)到最小值。按式(1)所選定的初始電流幅值是平衡后可能得到的最小電流幅值，如果能得到滿足要求的最優(yōu)解，就應(yīng)該是全局最優(yōu)解。否則，就應(yīng)適當(dāng)增加一個步長，使Ids＝Ids0+ΔI，重新沿著較大的圓弧軌跡實(shí)施數(shù)值逼近的運(yùn)算，直至得到滿足要求的解。此處，Ids0為前一次的計(jì)算值，ΔI為電流增量。在實(shí)際計(jì)算中，所假設(shè)的補(bǔ)償后的平衡電流相位應(yīng)控制在±90°的范圍以內(nèi)，而且也應(yīng)先進(jìn)行滯后功率因數(shù)的平衡嘗試。在滯后功率因數(shù)無法取得滿意效果時，才能再進(jìn)行超前功率因數(shù)的平衡嘗試，直至得到滿足結(jié)果為止。角度的增量不能太大，一般可選擇在1％度左右(角度的增量即為補(bǔ)償后的平衡電流相位)。若仍不能得到滿足效果，則應(yīng)增加平衡電流的幅值，使Ids＝Ids0+ΔI在新的幅值下重新進(jìn)行運(yùn)算。幅值增量ΔI越小，精度會越高，一般可定為式(1)結(jié)果的1/105，但I(xiàn)ds的最大值嘗試值也不應(yīng)達(dá)到式(7)結(jié)果的兩倍，否則，平衡后的線路電流就會很大，從而造成平衡后的系統(tǒng)功率因數(shù)太低。應(yīng)特別注意的是，根據(jù)恒功率補(bǔ)償計(jì)算法和恒電流補(bǔ)償計(jì)算法兩種不同方式進(jìn)行數(shù)值逼近運(yùn)算時，可能會得到不同的最優(yōu)補(bǔ)償結(jié)果，這與不同計(jì)算方法的步長增量有關(guān)。如果兩個結(jié)果存在較大的差異，則說明滿足平衡補(bǔ)償條件的解有很多，但這并不會影響兩個結(jié)果的正確性。如果確實(shí)存在很多解，則應(yīng)在解的集合中尋找一個最優(yōu)解，本實(shí)施例不再贅述。在求解式(7)對應(yīng)的方程組時，需要設(shè)定一個目標(biāo)函數(shù)即約束條件，對于目標(biāo)函數(shù)的選取適當(dāng)與否，直接關(guān)系到后續(xù)差分進(jìn)化算法中種群中個體優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的評價要求，其目標(biāo)函數(shù)也有所不同。本實(shí)施例中目標(biāo)函數(shù)的選取除了考慮系統(tǒng)平衡補(bǔ)償以外，還考慮了節(jié)能方面的問題。為了合理補(bǔ)償不對稱電力系統(tǒng)問題，以下根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的形態(tài)(三相四線制和三相三線制)，分為兩種不同的目標(biāo)函數(shù)加以說明。在三相四線制平衡補(bǔ)償計(jì)算系統(tǒng)中，△型補(bǔ)償采用數(shù)值逼近的計(jì)算方法，目標(biāo)函數(shù)是式：其中，(k＝a、b、c)為實(shí)際可能得到的各相功率因數(shù)角的最優(yōu)計(jì)算值，為經(jīng)過平衡補(bǔ)償后所期望的最優(yōu)功率因數(shù)角，一般同時還要求值越小越好。yk(k＝a、b、c)為經(jīng)最優(yōu)計(jì)算后得到的三相最優(yōu)導(dǎo)納的幅值，yds為補(bǔ)償后希望獲得的各相最優(yōu)導(dǎo)納幅值。求得的參數(shù)不僅使三相電流的幅值基本相同，而且還能使三個電流之間的相位差非常接近120°，從而達(dá)到不對稱系統(tǒng)平衡補(bǔ)償?shù)哪康?。同時考慮到節(jié)能問題(算法需要多個目標(biāo)函數(shù)作為約束條件來尋優(yōu))，所以選的另一個目標(biāo)函數(shù)是使補(bǔ)償值盡可能小，在△型補(bǔ)償時，節(jié)能目標(biāo)函數(shù)為：Iq＝min[Iqa+Iqb+Iqc](9)其中Iq為各補(bǔ)償支路電流之和，Ik(k＝a,b,c)為各補(bǔ)償支路電流。在三相三線制平衡補(bǔ)償計(jì)算系統(tǒng)中，最優(yōu)平衡補(bǔ)償目標(biāo)為式：ei=f(Bqab,Bqbc,Bqca)=min((Ia-Ids)2+(Ib-Ids)2+(Ic-Ids)2)eφ=φ(Bqab,Bqbc,Bqca)=min((φa-φds)2+(φb-φds)2+(φc-φds)2)---(10)]]>其中，Ik為經(jīng)最優(yōu)計(jì)算后得到的三相最優(yōu)電流的幅值，Ids為補(bǔ)償后希望獲得的各相最優(yōu)電流幅值；為期望的功率因數(shù)角。采取Y型補(bǔ)償時，節(jié)能目標(biāo)函數(shù)為：I′q＝min[Iqa+Iqb+Iqc](11)最終的結(jié)果應(yīng)滿足無功電流或綜合電納最小方差的值的選取原則，即：min(ΔI)=min(Iaj2+Ibj2+Icj2)min(Δy)=min(Ba2+Bb2+Bc2)---(12)]]>優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)規(guī)定為優(yōu)化到最小，因此相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值越小越好。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述測量參數(shù)包括：三相電源電流、AB相的線電壓矢量，BC相的線電壓矢量、負(fù)載功率。其中，負(fù)載功率包括負(fù)載有功功率和負(fù)載無功功率。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，以目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解補(bǔ)償方程組具體包括：S20：輸入差分進(jìn)化算法的各計(jì)算參數(shù)；其中，計(jì)算參數(shù)包括：種群數(shù)NP、問題維數(shù)D、最大迭代次數(shù)tmax；其中，所述控制變量包括期望電流、三相電源電流、三相負(fù)載電流、三相補(bǔ)償電流；S21：在控制變量的范圍內(nèi)初始化NP個種群，生成初始混沌種群X(0)；S22：進(jìn)行初始計(jì)算，對X(0)首次評價得到父代適應(yīng)度值fit(X(0))；S23：在步驟S22的基礎(chǔ)上計(jì)算得到子代適應(yīng)度值U(t)。S24：子代適應(yīng)度值U(t)與其父代適應(yīng)度值fit(X(0))進(jìn)行競爭選擇，更新最優(yōu)適應(yīng)度和種群的全局最優(yōu)適應(yīng)度；S25：當(dāng)目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)度小于預(yù)定值，對所求得的最優(yōu)解加一個擾動以進(jìn)行局部深度搜索；S26：當(dāng)運(yùn)行到給定的最大迭代次數(shù)tmax時，退出循環(huán)，輸出最優(yōu)解，否則返回步驟S23?？梢岳斫獾氖?，差分進(jìn)化算法的原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，本實(shí)施例不再贅述。最大迭代次數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，本實(shí)施例也不再贅述。本實(shí)施例提供的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償方法，包括：根據(jù)用戶的補(bǔ)償目的選擇基于數(shù)值逼近的恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法；獲取恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法所需的測量參數(shù)；將測量參數(shù)帶入恒功率補(bǔ)償計(jì)算法或恒電流補(bǔ)償計(jì)算法對應(yīng)的補(bǔ)償方程組中；根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的形態(tài)選取補(bǔ)償方程組對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；以目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)采用差分進(jìn)化算法求解補(bǔ)償方程組。在恒功率補(bǔ)償計(jì)算法和恒電流補(bǔ)償計(jì)算法中采用數(shù)值逼近算法和目標(biāo)函數(shù)，不僅可以克服過補(bǔ)償?shù)膯栴}，而且計(jì)算工作量較小。此外，采用數(shù)值逼近算法還能掌握運(yùn)算結(jié)果的走向，具有一定的前瞻性。以上對本發(fā)明所提供的針對三相負(fù)載不平衡的無源補(bǔ)償裝置及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。當(dāng)前第1頁1 2 3