不对称电压的综合有源控制法

作者/马帅、刘宾、李岩、赵信华、韩涛、赵勇，国网山东省电力公司莱芜供电公司；李乐、谢菁，中国石油大学(华东)信息与控制工程学院

不对称电压的综合有源控制法

作者/马帅、刘宾、李岩、赵信华、韩涛、赵勇，国网山东省电力公司莱芜供电公司；李乐、谢菁，中国石油大学(华东)信息与控制工程学院

小电流接地系统不对称电压有源控制技术是一种新型的不对称电压控制方法，与传统的不对称电压控制方法相比更为灵活、有效。本文以不对称电压有源控制原理为基础，在总结现有的不对称电压有源控制法的基础上，提出了融合两点法和跟踪随调法两种思路的综合有源控制方法，减小控制时间的同时又保证了控制的精确度。

非有效接地系统；不对称电压；有源补偿；综合有源控制

引言

随着社会经济发展，人类对电能质量要求日益提高，电压作为其重要指标直接关系着电网运行的安全性和可靠性，不对称电压的控制将是其重要考虑内容之一[1–4]。

系统不对称电压会影响电力设施的效率和性能，甚至损耗电力其寿命或对其造成损伤[5–6]，利用有效措施限制不对称电压至关重要。

传统不对称电压控制方法主要包括线路换位、增加三相耦合电容器、使消弧线圈适当偏离谐振点运行或增大阻尼率等[7–9]。这些方法由于存在施工难度大、需增加设备投入、不能自适应线路参数和结构动态改变、自动化程度低等缺点，电压限制效果并不理想。利用有源补偿技术[10]控制不对称电压主要是利用有源补偿装置在系统中性点注入电流，为系统零序电流提供一个阻抗无穷大的返回路径，从

而对不对称电压进行控制。此方法克服传统方法的诸多缺点与难题，真正实现不对称电压的自适应控制。

本文根据文献[11]提出的由两种不同情况下的不对称电压确定注入电流的两点法，和文献[12]提出的注入电流由初值逐渐调节至所需电流值的跟踪随调法，确定了一种利用两点法确定跟踪随调法的初值的综合法。

综合法是跟踪随调法与两点法的综合，它结合了两点法控制速度快和跟踪随调法精度高的优点，减小控制时间的同时又保证了控制的精确度。

1.不对称电压的有源控制原理

当系统存在不对称电压时，利用有源补偿装置向系统提供一个注入电流，使其等于该系统中性点直接接地时流经系统中性点的零序电流，便可将不对称电压控制到零。以上就是有源补偿技术控制不对称电压为零的作用机理。

如图1为含不对称电压有源补偿装置的配电网示意图。

中性点不接地或经消弧线圈接地系统，若使中性点不对称电压0U˙和0pU˙ 补偿为零，对应的注入电流都是[13–14]：

图1 含有源补偿装置的配电网示意图

其中，phU 为相电压幅值，0u˙是系统不对称度，CΣ是三相对地电容之和。

2.不对称电压综合有源控制法

■2.1 不对称电压的两点有源控制法

在非有效接地系统中，控制不对称电压到任意目标值的注入电流 I˙i应为：

联合式(2)和式(3)可推出：

■2.2 不对称电压的跟踪随调有源控制法[15]

对于一固定的注入电流相位，不对称电压最小值对应的注入电流幅值有且只有一个；控制不对称电压为零的注入电流相位与其它任意注入电流幅值下不对称电压取最小值时的注入电流相位相同。根据此规律，当系统存在不对称电压时，可从任意幅值和相位的初始注入电流开始，先固定注入电流幅值改变其相位，确定使不对称电压达到最小的注入电流相位，该相位即为控制不对称电压为零的注入电流相位；再固定该相位改变注入电流幅值，使不对称电压达到零。这种方法无需测量系统线路的三相参数，只需根据不对称电压与注入电流间的关系便可控制不对称电压为零。

利用上述依次调节注入电流相位和幅值的方法，也可以将不对称电压控制到任意非0的目标值[16]。

■2.3 不对称电压的综合有源控制法

不对称电压的两点法和跟踪随调法各具利弊。为充分发挥它们优势、弥补两者的缺点，可以采用融合两种思路的综合有源控制方法：当系统存在不对称电压时，先采用两点法，再采用跟踪随调法，将两点法计算所得注入电流作为跟踪随调法的初始电流1I˙，即利用跟踪随调法修正两点法的控制误差，使不对称电压趋近于目标值。

综合法是跟踪随调法与两点法的综合，它结合了两点法控制速度快和跟踪随调法精度高的优点，既可显著缩小注入电流的调整范围，减少控制时间，又可最大程度地克服不对称电压控制中有源补偿装置、电压互感器等环节误差的影响，保证控制的精确度。

3.结论

有源补偿技术控制系统不对称电压克服传统方法的诸多缺点与难题，可自适应系统结构、参数的动态变化，具有较高的精确度和稳定性。

现有的不对称电压的有源控制方法包括直接注入电流法、两点法、跟踪随调法等。本文的综合法是跟踪随调法与两点法的综合根据性能分析，兼具了两点法控制速度快和跟踪随调法精度高的优点，控制性能最优。

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