低压配电网三相不平衡的研究综述
摘 要：本文介绍了低压配电网中各种类型的不平衡用电设备对电能质量的影响。在当前使用的抑制方法中，比较并讨论了负荷补偿、换相和切换。希望找到一种灵活、安全和可靠的解决方案，以减少三相负载不平衡对电网的损害。
关键词：三相不平衡;低压配电网;换向开关;开关质量
前言：
三相四线系统在中国农村低压配电网中很常用，用电用户分布广泛，而且很多都是单相负荷。不同之处在于，大部分负荷在时间上分布不均，三相不平衡在中国农村地区更为常见。另外，随着中国经济的发展，农村地区的家用电器逐年增加，耗电量急剧增加，并且随着单相负荷的增加，三相不平衡变得越来越严重。目前，国内外采用的解决方案包括手动离线调整，负荷补偿，整流切换等。
1低压配电网三相不平衡概述
三相四线系统在中国农村低压配电网中很常用，用电用户分布广泛，而且很多都是单相负荷。不同之处在于，大部分负荷在时间上分布不均，三相不平衡在中国农村地区更为常见。另外，随着中国经济的发展，农村地区的家用电器逐年增加，耗电量急剧增加，并且随着单相负荷的增加，三相不平衡变得越来越严重。
2配电网三相负荷不平衡危害分析
2.1配电网络运行安全的影响
三相负荷不平衡主要表现为中性点漂移引起的电压不平衡。当三相负载不平衡时，即各相负荷不同且不完全对称时，三相负荷中的电流也会变得不对称。
2.2配电网络损耗
网络损失是电网经济运行控制的重要指标。例如，在三相四线供电网络中，如果负荷不平衡，电流会流过线路导体时，因为阻抗而导致电能损失。而损耗的电流的平方成正比。当使用三相四线系统为低压电网供电时，由于存在单相负荷，因此三相负载的不平衡是不可避免的。如果三相负载不平衡，则将对中性供电造成损耗，而且相线也有损耗，这导致电网线的损耗增加。电网中的不平衡，导致投资成本增加和损失加大，电网经济运行的浪费就越大。
3低压配电网三相不均衡的解决办法
3.1负荷补偿
负荷补偿实际上是在电源侧或配电网络侧添加一个补偿装置，以调节三相之间的不对称负荷，减少不平衡，并将三相不平衡系统更改为三相平衡系统。 C.P. Stein Metz教授首先提出了线性三相三线不平衡系统中的理想补偿网络理论。该理论的主要含义是，如果三相电压平衡，则没有线性和中性点接地的三相不平衡负载可以并联理想的补偿网络，从而将三相负荷不平衡成平衡的三相有功负荷。无需更改电源与负荷之间的有效电源交换。后来的人民使用对称分量方法将三相四线制系统的相位分为正序、负序和零序，并且通过将Steinmetz的理论应用于三相三线制网络，获得每个相的所需补偿要求。当前的两相负载不平衡处理方法是附加的无功补偿装置，可以分为静态补偿和动态补偿。静态补偿方法成本低、控制简单、结构简单，但器件的性能易受负载的影响，不确定性很大。用于负载不平衡控制的负载补偿设备有很多应用，但它们不适合低压配电区域，因为与其他方法相比，它们具有更大的安装区域和昂贵的补偿设备，因此需要查找更多的解决方案。
3.2调整三相负荷不平衡
由于各相中的三相负载不平衡，导致合理分配三相不平衡电流不规则负载不稳定。将不平衡负载分布在各个位置，以减少不平衡负载的集中。切换相位开关会自动切换相序，以将不平衡负载尽可能均勻地分配到三相中，从而减少不平衡的程度。
3.3电流检测算法有多种电流检测算法。基于FFT的谐波检测算法可以计算补偿信号，但是会产生实时性能差。基于瞬时无功功率的谐波检测算法通过计算机波电流值获取补偿信号，可以改善前一种方法的缺点。全面的电流检测算法还基于瞬时无功功率，该算法不仅可以检测三相不平衡状态的电流，还可以测试无功和谐波状态的电流。在这方面，操作员必须计算默认电流值。补偿电流包含在原始电流中，操作人员必须将两者分开才能获得补偿信号。这种全面的检测方法非常准确，因此操作员必须开发一种全面的治疗设备并改善设备的各种功能。主控制算法可以有效地分别控制直流侧电压和补偿电流，可以大大提高补偿装置的补偿效果。
3.4电压、电流采样电路的设计在本主题中，需要对电网电压、负载电流和补偿器输出电流进行采样，并且采样信号是否准确反映了对补偿器的控制系统有多大影响。为此，LEM的LEM-LU25-P系列传感器用于电网电压互感器，具有高精度、良好的线性度、高带宽、低温漂移和快速响应的优点。传感器将电压信号线性转换为低幅值电流信号，并通过调整R21的电阻值来调整输出精度。将采样电阻连接到输出，以将电流信号恢复为低幅度电压信号。然后，通过运算放大器调节电压信号，最后通过偏置电路和电压跟随器获得与输入DSP的AD端口相对应的电压信号。
3.5应用有源不平衡补偿装置有源不平衡补偿装置可以调节电力电子功率。首先，操作人员必须在外部配电网的相关电路中安装电流互感器。其次，该设备用于采集电流数据，然后DSP控制器接收收集的数据。最后再分析数据。该数据与电流相关，并且数据中存在几种类型的电流，包括不平衡电流，谐波电流和无功电流。将该电流值与正常值进行比较，以找到需要校准的对象，然后设备会自动选择校准电流。另外，操作员必须将当前值与必须补偿的当前分量值进行比较，并将差值作为补偿信号。该信号最后输入到驱动电路，该驱动电路直接连接到相关的功率管，以便电网获得补偿电流。通过这种方式，电网中的电流值变得正常，并且平衡电流证明了三相处于平衡状态。
4结语
本文简要介绍了三相负不平衡对电网电能质量的影响和损害，同时比较了现有的负载补偿并调整了三相负载不平衡以应对方法。希望找到一种加强电网的稳定性和经济性，促进电网的发展的方案。
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