三相变频电源不平衡治理

为了从根本上解决三相不平衡问题，基于负载平衡分配的思想，设计了一种以变频电源为核心的控制方法。该方法不仅可以将某一区域的负荷调整到最大平衡，而且在调整过程中保证了电网电能质量的稳定，在负荷连续供电的前提下实现了换相，实现了整体平衡。

此外，由于三相不平衡是一个实时动态变量，它还需要满足线性度的要求。鉴于上述要求，基于变频电源的三相不平衡管理研究的总体思路是：在配电台区，低压用户侧设置智能管理终端，实时检测该区域的三相不平衡程度，并通过分析获得负荷平衡分配时的换相指令；

变频电源作为换相装置的核心部件，安装在三相电网侧和负载侧之间，通过接收智能管理终端发送的指令进行换相，在整个换相过程中起着至关重要的作用。此外，电网控制中心更加符合泛在电力物联网的信息流，在智能电网[7]的建立中发挥了重要作用。

随着国民经济的增长和电网中电力负荷的急剧增加，电网中的三相不平衡问题日益严重。

三相变频电源不平衡的原因包括: 

(1)配电网侧存在大量时空分布不平衡的单相负荷，导致配电台区；大部分地区出现不同程度的三相不平衡；

(2)用户用电过程的随机性和不确定性，以及越来越多的大功率负荷的使用，将加剧单相电网负荷，导致三相不平衡。三相变频电源不平衡会对配电网和用户端造成严重危害，主要体现在：

(1)增加线路的功率损耗。在三相变频电源四线制配电网侧，当三相负载不平衡时，电流流经中性线，不仅在相线上，而且在中性线，上造成功率损耗，从而增加了电网的功率损耗；

(2)增加配电变压器的功率损耗。配电变压器作为低压配电网侧的一种重要配置，在三相变频电源不平衡条件下运行时，会导致配电损耗增加。

(3)配电变压器产生零序电流，该电流随着三相不平衡的增加而增加。涡流损耗导致配电变压器局部温度升高，导致设备寿命降低。

(4)影响电器的正常工作，三相不平衡导致供电质量降低，从而影响电器的工作。减少三相不平衡不仅可以稳定电网的电能质量，还可以降低电网的功率损耗，节约能源。

目前，三相不平衡主要有三种解决方案。

首先，通过手动换向，该方法需要长时间检测该区域内的三相不平衡，并通过分析，平衡负载并连接到各相。然而，由于换向期间断电，不符合安全要求。

二是在配电侧接入无功补偿装置，控制电网三相不平衡。无功补偿装置通过吸收三相中较高一相的电流来调节较低相电流，但该装置对线路的整体调节作用有限，不能保证线路的整体平衡。

第三，电网中的三相变频电源不平衡通过智能机械开关[5-6]的换向技术来控制。该技术可以通过智能机械开关的实时检测和控制来维持整体平衡，但在换相过程中会影响电网和负载。