三相不平衡和低电压治理装置、系统及补偿回路投切方法

摘要

本发明涉及三相不平衡和低电压治理装置、系统及补偿回路投切方法。三相不平衡和低电压治理系统包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，补偿线路上串设有不平衡补偿电容和控制开关，控制单元控制连接控制开关。补偿投切方法包括不平衡补偿电容投入方法和切除方法，通过相应的控制方式进行投入和切除相应的补偿电容。三相不平衡和低电压治理装置包括控制器，控制器中运行上述不平衡补偿电容投入方法和/或切除方法。本发明提供的投切方法中，能够快速、准确地投入或者切除电容器，从而有效改善每相的功率因数，保证了无功补偿的稳定性和可靠性。

权利要求

1.一种无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统的不平衡补偿电容投入方法，无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，所述不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，补偿线路上串设有不平衡补偿电容和控制开关；所述控制单元控制连接所述控制开关；其特征在于，任两相之间连接的补偿线路包括第一补偿线路，第一补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第一不平衡补偿电容，所述投入方法的步骤为：

1)控制单元通过信号输入端接收采集单元采集的三相电流和电压：

2)控制单元根据采集到的电流和电压判断如下三个条件是否成立：

①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第一设定值，

②、滞后相投入所述第一不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，③、超前相投入所述第一不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1，

3)如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第一不平衡补偿电容。

2.根据权利要求1所述的不平衡补偿电容投入方法，其特征在于，所述任两相之间连接的补偿线路还包括第二补偿线路，所述第二补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第二不平衡补偿电容；在投入所述第一不平衡补偿电容后，判断如下三个条件是否成立：①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第二设定值，

②、滞后相投入所述第二不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，③、超前相投入所述第二不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1；

如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第二不平衡补偿电容。

3.根据权利要求1所述的不平衡补偿电容投入方法，其特征在于，所述第一设定值是

1.5倍的所述第一不平衡补偿电容的额定容量。

4.根据权利要求2所述的不平衡补偿电容投入方法，其特征在于，所述第二设定值是

1.5倍的所述第一不平衡补偿电容的额定容量。

5.一种无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统的不平衡补偿电容切除方法，无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，所述不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，补偿线路上串设有不平衡补偿电容和控制开关；所述控制单元控制连接所述控制开关；其特征在于，任两相之间连接的补偿线路包括第一补偿线路，第一补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第一不平衡补偿电容；所述不平衡补偿电容切除方法包括如下两个步骤：步骤一：当超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值大于第一设定值时，切除所述第一不平衡补偿电容；

步骤二：该步骤分为以下三种情况：

如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-IA﹥IA-IC，则先切除CA3，后切除CC3；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3，后切除CA3；

如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-I﹥A IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

其中，cosψA是A相的功率因数，cosψB是B相的功率因数，cosψC是C相的功率因数，IA是A相的有功电流，IB是B相的有功电流，IC是C相的有功电流，CA3是A相与B相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CB3是B相与C相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CC3是C相与A相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容。

6.根据权利要求5所述的不平衡补偿电容切除方法，其特征在于，所述任两相之间连接的补偿线路还包括第二补偿线路，所述第二补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第二不平衡补偿电容；

所述步骤一中：当切除所述第一不平衡补偿电容后，判断超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值是否大于第二设定值时，如果大于，那么切除所述第二不平衡补偿电容；

所述步骤二中：

所述如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-IA﹥IA-IC，则先切除CA3、CA4，后切除CC3、CC4；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3、CC4，后切除CA3、CA4；

所述如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-IA﹥IC-IB，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4；

所述如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4；

其中，CA4是A相与B相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容，CB4是B相与C相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容，CC4是C相与A相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容。

7.一种无功补偿、三相不平衡和低电压治理装置，其特征在于，包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，所述不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，任两相之间连接的补偿线路包括第一补偿线路，第一补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第一不平衡补偿电容，所述控制单元运行不平衡补偿电容投入方法和/或不平衡补偿电容切除方法；所述不平衡补偿电容投入方法的步骤为：

1)控制单元通过信号输入端接收采集单元采集的三相电流和电压：

2)控制单元根据采集到的电流和电压判断如下三个条件是否成立：

①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第一设定值，

②、滞后相投入所述第一不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，③、超前相投入所述第一不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1，

3)如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第一不平衡补偿电容；

所述不平衡补偿电容切除方法的步骤为：

步骤一：当超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值大于第一设定值时，切除所述第一不平衡补偿电容；

步骤二：该步骤分为以下三种情况：

如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-I﹥A IA-IC，则先切除CA3，后切除CC3；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3，后切除CA3；

如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-IA﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

其中，cosψA是A相的功率因数，cosψB是B相的功率因数，cosψC是C相的功率因数，IA是A相的有功电流，IB是B相的有功电流，IC是C相的有功电流，CA3是A相与B相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CB3是B相与C相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CC3是C相与A相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容。

说明书

三相不平衡和低电压治理装置、系统及补偿回路投切方法

技术领域

[0001] 本发明涉及三相不平衡和低电压治理装置、系统及补偿回路投切方法，属于电网无功补偿、三相不平衡和低电压治理技术领域。

背景技术

[0002] 随着国民经济和科学技术的高速发展，居民的生活水平得以快速提高，各种先进的现代化家用电器迅速走入家庭，居民的用电负荷也随之增加，目前居民所使用的家用电器与以往所使用的已有很大的不同，过去仅仅是白炽灯、电饭锅、电炒锅，而现在是节能灯、电冰箱、吸油烟机、液压电视、空调、电磁炉、洗衣机等各种家用电器，从用电负荷性质的角度说有本质上的区别，过去用电是阻性负荷(功率因数：COSФ＝1)，而现在用电趋于感性负荷(功率因数：COSФ≤0.5)。这就需要无功补偿以提升功率因数。

[0003] 此外低压电网三相不平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，在城市民用电网和农用电网中由于大量单相负荷的存在，三相间的电流不平衡现象尤为严重。三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。

[0004] 三相不平衡具体会对线路或者设备造成以下影响：

[0005] 1、线路损耗与通过电流的平方成正比。三相负载不平衡使得线路损耗大大增加，如某相电流为3A，其余电流为0，如能平均分配到三相变为每相1A，则线损将降为原线损的1/3，此外如考虑三相不平衡还会导致中性线有电流，使中性线也产生损耗，线损会下降更多。

[0006] 2、配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加，因为配变的功率损耗在负载容量相同时，其铜耗和铁耗是和不平衡度成正比的。

[0007] 此外配电变压器在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低，严重时可导致配变发热甚至烧损。

[0008] 3、配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。

[0009] 运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。

[0010] 4、三相负载不平衡时，配电变压器各相输出电流就不相等，其内部三相压降就不相等，这必将导致配电变压器输出电压三相不平衡。同时三相负载不平衡时，中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高，容易造成电压高的一相所接用电设备烧坏，而电压低的一相所接用电设备则可能无法使用。

[0011] 智能无功补偿控制器适用于低压配电系统，可广泛用于户外台式变压器、室内配电站、箱式变电站以及冶金、机械、矿山、铁路、化工等企业或者低压用户进行无功功率自动跟踪补偿控制。控制器主要是用于控制电容器组的投切，对电网的无功功率进行补偿控制，以达到提高功率因数和提高变压器的负载能力等目的。控制方式一般分为三相共补型、三相分补型、三相共补+分补混合型三种。如申请号为02256020.3，实用新型名称为《智能分相电容补偿配电装置》的中国专利申请文件，其公开了一种无功补偿装置，采样单元采集三相的电流和电压并将采集信息输出给控制单元，控制单元根据接收到的信息作出无功补偿的判断，然后控制相应的电容器投切。该申请并没有给出一种有效的无功补偿装置，而且它不能解决三相不平衡和低电压问题。

发明内容

[0012] 本发明的目的是提供三相不平衡和低电压治理系统及补偿回路投切方法，用以进行无功补偿、三相不平衡和低电压治理。本发明同时提供一种三相不平衡和低电压治理装置。

[0013] 为实现上述目的，本发明的方案包括一种无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统，包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，所述不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，补偿线路上串设有不平衡补偿电容和控制开关；所述控制单元控制连接所述控制开关。

[0014] 所述任两相之间均连接有两个所述补偿线路。

[0015] 所述无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统还包括分相补偿单元，所述分相补偿单元包括若干个分相补偿电容。

[0016] 一种上述的无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统的不平衡补偿电容投入方法，任两相之间连接的补偿线路包括第一补偿线路，第一补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第一不平衡补偿电容，所述投入方法的步骤为：

[0017] 1)控制单元采集相应的电流和电压：

[0018] 2)控制单元根据采集到的电流和电压判断如下三个条件是否成立：

[0019] ①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第一设定值，

[0020] ②、滞后相投入所述第一不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，

[0021] ③、超前相投入所述第一不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1，

[0022] 3)如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第一不平衡补偿电容。

[0023] 所述任两相之间连接的补偿线路还包括第二补偿线路，所述第二补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第二不平衡补偿电容；在投入所述第一不平衡补偿电容后，判断如下三个条件是否成立：

[0024] ①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第二设定值，

[0025] ②、滞后相投入所述第二不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，

[0026] ③、超前相投入所述第二不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1；

[0027] 如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第二不平衡补偿电容。

[0028] 所述第一设定值是1.5倍的所述第一不平衡补偿电容的额定容量。

[0029] 所述第二设定值是1.5倍的所述第一不平衡补偿电容的额定容量。

[0030] 一种专用于上述的无功补偿、三相不平衡和低电压治理系统的不平衡补偿电容切除方法，任两相之间连接的补偿线路包括第一补偿线路，第一补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第一不平衡补偿电容；所述不平衡补偿电容切除方法包括如下两个步骤：

[0031] 步骤一：当超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值大于第一设定值时，切除所述第一不平衡补偿电容；

[0032] 步骤二：该步骤分为以下三种情况：

[0033] 如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-IA﹥IA-IC，则先切除CA3，后切除CC3；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3，后切除CA3；

[0034] 如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-IA﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

[0035] 如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

[0036] 其中，cosψA是A相的功率因数，cosψB是B相的功率因数，cosψC是C相的功率因数，IA是A相的有功电流，IB是B相的有功电流，IC是C相的有功电流，CA3是A相与B相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CB3是B相与C相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CC3是C相与A相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容。

[0037] 所述任两相之间连接的补偿线路还包括第二补偿线路，所述第二补偿线路上串接的不平衡补偿电容为第二不平衡补偿电容；

[0038] 所述步骤一中：当切除所述第一不平衡补偿电容后，判断超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值是否大于第二设定值时，如果大于，那么切除所述第二不平衡补偿电容；

[0039] 所述步骤二中：

[0040] 所述如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-IA﹥IA-IC，则先切除CA3、CA4，后切除CC3、CC4；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3、CC4，后切除CA3、CA4；

[0041] 所述如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-IA﹥IC-IB，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4；

[0042] 所述如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4；

[0043] 其中，CA4是A相与B相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容，CB4是B相与C相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容，CC4是C相与A相之间的补偿线路上的第二不平衡补偿电容。

[0044] 一种无功补偿、三相不平衡和低电压治理装置，包括控制器，所述控制器运行不平衡补偿电容投入方法和/或不平衡补偿电容切除方法；所述不平衡补偿电容投入方法的步骤为：

[0045] 1)控制单元采集相应的电流和电压：

[0046] 2)控制单元根据采集到的电流和电压判断如下三个条件是否成立：

[0047] ①、滞后相的有功电流与超前相的有功电流的差值大于第一设定值，

[0048] ②、滞后相投入所述第一不平衡补偿电容后，该滞后相的功率因数小于1，

[0049] ③、超前相投入所述第一不平衡补偿电容后，该超前相的功率因数小于1，

[0050] 3)如果上述三个条件均成立，则控制投入所述第一不平衡补偿电容；

[0051] 所述不平衡补偿电容切除方法的步骤为：

[0052] 步骤一：当超前相的有功电流与滞后相的有功电流的差值大于第一设定值时，切除所述第一不平衡补偿电容；

[0053] 步骤二：该步骤分为以下三种情况：

[0054] 如果cosψA＝1或为负值时：比较IB-IA与IA-IC的大小：如IB-IA﹥IA-IC，则先切除CA3，后切除CC3；如IB-IA＜IA-IC，则先切除CC3，后切除CA3；

[0055] 如果cosψB＝1或为负值时：比较IB-IA与IC-IB的大小：如IB-IA﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IB-IA＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

[0056] 如果cosψC＝1或为负值时：比较IA-IC与IC-IB的大小：如IA-IC﹥IC-IB，则先切除CA3，后切除CB3；如IA-IC＜IC-IB，则先切除CB3，后切除CA3；

[0057] 其中，cosψA是A相的功率因数，cosψB是B相的功率因数，cosψC是C相的功率因数，IA是A相的有功电流，IB是B相的有功电流，IC是C相的有功电流，CA3是A相与B相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CB3是B相与C相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容，CC3是C相与A相之间的补偿线路上的第一不平衡补偿电容。

[0058] 本发明提供了一种较为新颖的三相不平衡和低电压治理装置、系统以及不平衡补偿电容投入和切除的方法，该系统包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元和不平衡补偿单元，不平衡补偿单元包括任两相之间均连接的至少一条补偿线路，补偿线路上串设有不平衡补偿电容和控制开关，控制单元控制连接控制开关。

[0059] 通过比较任两相的有功电流之间的特定的关系，然后在满足其他两个条件后投入该两相的连线上的不平衡补偿电容，能够快速、准确地投入电容器，从而有效改善每相的功率因数,改善相与相之间的不平衡度，并可提升每相的相电压，并保证补偿的稳定性和可靠性。实现了对三相中每相无功功率、低电压和三相不平衡的最优补偿。

[0060] 在电容进行切除时，一个条件是根据三相有功电流之间的对应关系进行判断切除，另一个条件是根据三相功率因数进行判断切除，这两个条件是或的关系，只要有一个满足条件即可切除对应的电容，所以这种切除方法能够有效、快速地进行电容切除，保证了功率的平稳，避免了过补的情况。

[0061] 本发明提供的三相不平衡和低电压治理装置、系统可单独用于补偿无功、也可单独用于三相负荷不平衡和低电压治理，也可两种或三种配合使用。本发明提供的三相不平衡和低电压治理装置、系统和补偿回路投切方法的主要作用如下：

[0062] 1)降低线路的电能损耗；

[0063] 2)降低配电变压器的电能损耗、提高变压器容量利用率，降低配电网的维护成本；

[0064] 3)降低变压器零序电流，提高供电设备使用寿命，提升经济利益；

[0065] 4)降低线路电压降和电网电压不平衡度，从而提高电能质量，解除用电设备安全隐患。

附图说明

[0066] 图1是不平衡补偿电容投切方法实施例1中的用于分相补偿的电容和三相线路之间连接关系图；

[0067] 图2是不平衡补偿电容投切方法实施例1中的用于不平衡补偿的电容和三相线路之间连接关系图；

[0068] 图3是不平衡补偿电容投切方法实施例1中的控制器和晶闸管之间的连接关系图；

[0069] 图4是不平衡补偿电容投切方法实施例1中的三相不平衡控制器的结构图；

[0070] 图5是不平衡补偿电容投切方法实施例2中的电容和三相线路之间连接关系图；

[0071] 图6是不平衡补偿电容投切方法实施例2中的控制器和晶闸管之间的连接关系图。

具体实施方式

[0072] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

[0073] 不平衡补偿电容投切方法实施例1

[0074] 如图1所示，为用于分相补偿的电容与三相线路之间的连接关系图。在A相和零线之间有两条连接线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-1和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-2和电容；在B相和零线之间有两条连接线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-3和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-4和电容；在C相和零线之间有两条连接线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-5和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-6和电容。如图2所示，为用于不平衡补偿的电容和三相线路之间连接关系图。在A相和B相之间有两条补偿线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-7和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-8和电容；在B相和C相之间有两条补偿线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-9和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-10和电容；在C相和A相之间有两条补偿线路，一条线路上依次串接有晶闸管TSC-11和电容，另一条线路上依次串接有晶闸管TSC-12和电容。

[0075] 三相不平衡低电压治理系统包括用于采集三相电流和电压的采集单元、控制单元、不平衡补偿单元和分相补偿单元，采集单元采用现有技术中的采集三相电流和电压的装置，比如说：采集电流使用电流互感器，而采集电压则直接将采集线路连接在三相线路上即可，采集单元连接控制单元的采集信号输入端。不平衡补偿单元包括上述提到的6条补偿线路，每两相之间有两条补偿线路，如图3所示，不平衡补偿单元包括6个电容和6个晶闸管。控制单元为三相不平衡控制器，三相不平衡控制器的控制信号输出端连接所有的晶闸管。

[0076] 如图4所示为三相不平衡控制器的结构图。三相不平衡控制器上的A3、A4、B3、B4、C3、C4输出端子对应的电容用于有功不平衡补偿；三相不平衡控制器上的A1和A2输出端子对应的电容用于A相功率因数分相补偿，B1和B2对应的电容用于B相功率因数分相补偿，C1和C2对应的电容用于C相功率因数分相补偿。A1、A2、B1、B2、C1和C2此6个端子功能与现有技术中的控制器控制分相补偿的端子功能相同。与现有技术不同的是，补偿时优先投切A3、A4、B3、B4、C3、C4。

[0077] 在功率不平衡补偿时优先功率因数的补偿。

[0078] 首先，设定默认目标功率因数cosψ目标。设定A3、A4、B3、B4、C3、C4所接电容分别为CA3、CA4、CB3、CB4、CC3、CC4，对应的的额定容量分别为SA3、SA4、SB3、SB4、SC3、SC4，设定精度小于1kvar。

[0079] A、B、C三相之间的前后关系是：B相超前A相120℃，C相超前B相120℃，A相超前C相120℃。设A、B、C三相有功电流大小分别为IA、IB、IC，设A、B、C三相功率因数分别为cosψA、cosψB、cosψC。

[0080] 无功补偿的控制方法为：

[0081] 首先控制CA3、CA4、CB3、CB4、CC3、CC4的投入，分为三种情况：控制CA3、CA4的投入、控制CB3、CB4的投入、控制CC3、CC4的投入。

[0082] 第一种，控制CA3、CA4的投入

[0083] 检测A相和B相有功电流大小；

[0084] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0085] 条件①：IA﹥IB+1.5SA3；

[0086] 条件②：A相投入CA3后cosψA﹤1(如果A相投入CA3后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0087] 条件③：B相投入CA3后cosψB﹤1(如果B相投入CA3后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0088] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的A3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CA3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的A3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CA3。

[0089] 在CA3投入后，控制器判断以下三个条件是否成立：

[0090] 条件①：IA﹥IB+1.5SA3；

[0091] 条件②：A相投入CA4后cosψA﹤1(如果A相投入CA4后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0092] 条件③：B相投入CA4后cosψB﹤1(如果B相投入CA4后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0093] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的A4端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CA4；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的A4端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CA4。

[0094] 第二种，控制CB3、CB4的投入

[0095] 检测B相和C相有功电流大小；

[0096] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0097] 条件①：IB﹥IC+1.5SB3；

[0098] 条件②：B相投入CB3后cosψB﹤1(如果B相投入CB3后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0099] 条件③：C相投入CB3后cosψC﹤1(如果C相投入CB3后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0100] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的B3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CB3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的B3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CB3。

[0101] 在CB3投入后，控制器判断以下三个条件是否成立：

[0102] 条件①：IB﹥IC+1.5SB3；

[0103] 条件②：B相投入CB4后cosψB﹤1(如果B相投入CB4后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0104] 条件③：C相投入CB4后cosψC﹤1(如果C相投入CB4后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0105] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的B4端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CB4；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的B4端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CB4。

[0106] 第三种，控制CC3、CC4的投入

[0107] 检测C相和A相有功电流大小；

[0108] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0109] 条件①：IC﹥IA+1.5SC3；

[0110] 条件②：C相投入CC3后cosψC﹤1(如果C相投入CC3后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0111] 条件③：A相投入CC3后cosψA﹤1(如果A相投入CC3后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0112] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的C3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CC3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的C3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CC3。

[0113] 在CC3投入后，控制器判断以下三个条件是否成立：

[0114] 条件①：IC﹥IA+1.5SC3；

[0115] 条件②：C相投入CC4后cosψC﹤1(如果C相投入CC4后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0116] 条件③：A相投入CC4后cosψA﹤1(如果A相投入CC4后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0117] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的C4端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CC4；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的C4端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CC4。

[0118] 如果CA3、CA4、CB3、CB4、CC3、CC4电容投入后功率因数仍低于目标值，那么，再按分相补偿策略处理端子A1、A2、B1、B2、C1、C2所接电容的投切。这属于现有技术中的分相补偿，这里不做赘述。

[0119] 当控制CA3、CA4、CB3、CB4、CC3、CC4的切除时，分为两个步骤，其中步骤一是根据三相有功电流之间的对应关系进行判断，步骤二是根据三相功率因数进行判断。如果步骤一能够实现电容的切除，那么就无需步骤二；如果步骤一不能实现电容的切除，那么，就需要步骤二继续判断进行切除，也就是说，步骤一和步骤二是或的逻辑关系。而且，步骤一和步骤二之间没有严格的前后关系，两个步骤的前后顺序可以调换。

[0120] 当根据三相有功电流之间的对应关系进行判断时，也分为三种情况：控制CA3、CA4的切除、控制CB3、CB4的切除、控制CC3、CC4的切除。

[0121] 控制CA3、CA4的切除：

[0122] 控制器判断IB﹥IA+1.5SA3是否成立；如果成立，此时切除CA3，即A3端子输出为0；切除CA3后判断IB﹥IA+1.5SA4是否成立，如果成立，此时切除CA4，即A4端子输出为0。

[0123] 控制CB3、CB4的切除：

[0124] 控制器判断IC﹥IB+1.5SB3是否成立；如果成立，此时切除CB3，即B3端子输出为0；切除CB3后判断I﹥C IB+1.5SB4是否成立，如果成立，此时切除CB4，即B4端子输出为0。

[0125] 控制CC3、CC4的切除：

[0126] 控制器判断IA﹥IC+1.5SC3是否成立；如果成立，此时切除CC3，即C3端子输出为0；切除CC3后判断I﹥A IC+1.5SC4是否成立，如果成立，此时切除CC4，即C4端子输出为0。

[0127] 当根据三相功率因数进行判断时，即根据三相中每相是否有过补进行电容的切除判断，分为以下三种情况：

[0128] 一、检测cosψA：

[0129] 如果cosψA＝1或为负值时：按分补处理A1和A2所接电容，切除A1和A2所接电容后，再次判断cosψA是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψA＝1或为负值时，进行如下处理：比较IB-IA与IA-IC的大小：

[0130] 如IB-IA﹥IA-IC(考虑正负)，则先切除CA3、CA4，后切除CC3、CC4；如IB-IA＜IA-IC(考虑正负)，则先切除CC3、CC4，后切除CA3、CA4，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IB-IA与IA-IC的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0131] 二、检测cosψB：

[0132] 如果cosψB＝1或为负值时，按分补处理B1和B2所接电容，切除B1和B2所接电容后，再次判断cosψB是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψB＝1或为负值时，进行如下处理：比较IB-IA与IC-IB的大小：

[0133] 如IB-IA﹥IC-IB(考虑正负)，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IB-IA＜IC-IB(考虑正负)，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IB-IA与IC-IB的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0134] 三、检测cosψC：

[0135] 如果cosψC＝1或为负值时，按分补处理C1和C2所接电容，切除C1和C2所接电容后，再次判断cosψC是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψC＝1或为负值时，进行如下处理：比较IA-IC与IC-IB的大小：

[0136] 如IA-IC﹥IC-IB(考虑正负)，则先切除CA3、CA4，后切除CB3、CB4；如IA-IC＜IC-IB(考虑正负)，则先切除CB3、CB4，后切除CA3、CA4，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IA-IC与IC-IB的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0137] 上述实施例中，无功补偿装置包括分相补偿单元，在不平衡补偿不能完成无功的补偿时，再进行分相补偿，该分相补偿属于现有技术。作为其他的实施例，在不平衡补偿能够完成无功的补偿时，该无功补偿装置可以没有分相补偿单元。

[0138] 上述实施例中，控制开关为晶闸管，控制器控制晶闸管的通断以实现电容的投切，作为其他的实施例，控制开关还可以是其他的通断开关，比如说：继电器，继电器的触点与电容串联，控制器控制连接继电器的线圈，继电器的线圈得电或者失电相应地控制继电器的触点导通或者关断。

[0139] 不平衡补偿电容投切方法实施例2

[0140] 本实施例与上述不平衡补偿电容投切方法实施例1的区别在于：实施例1中相与相之间有两条补偿线路，每条补偿线路均串接有晶闸管和电容，在进行电容的投入时，两个电容需要先后进行投入的控制，而本实施例中，相与相之间只有一条补偿线路，这条线路上串接有晶闸管和电容，在进行电容的投入时，只需一次投入控制即可。其中，电容与三相线路之间的连接关系如图5所示，控制器与电容之间的连接关系如图6所示。

[0141] 不平衡补偿电容投切方法具体如下：

[0142] 三相不平衡控制器上的A3、B3、C3输出端子对应的电容用于有功不平衡补偿。由于分相补偿不是本实施例的重点，这里与实施例1中相同即可。

[0143] 首先，设定默认目标功率因数cosψ目标。设定A3、B3、C3所接电容分别为CA3、CB3、CC3，对应的的额定容量分别为SA3、SB3、SC3，设定精度小于1kvar。

[0144] A、B、C三相之间的前后关系是：B相超前A相120℃，C相超前B相120℃，A相超前C相120℃。设A、B、C三相有功电流大小分别为IA、IB、IC，设A、B、C三相功率因数分别为cosψA、cosψB、cosψC。

[0145] 无功补偿的控制方法为：

[0146] 首先控制CA3、CB3、CC3的投入，分为三种情况：控制CA3的投入、控制CB3的投入、控制CC3的投入。

[0147] 第一种，控制CA3的投入

[0148] 检测A相和B相有功电流大小；

[0149] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0150] 条件①：IA﹥IB+1.5SA3；

[0151] 条件②：A相投入CA3后cosψA﹤1(如果A相投入CA3后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0152] 条件③：B相投入CA3后cosψB﹤1(如果B相投入CA3后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0153] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的A3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CA3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的A3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CA3。

[0154] 第二种，控制CB3的投入

[0155] 检测B相和C相有功电流大小；

[0156] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0157] 条件①：IB﹥IC+1.5SB3；

[0158] 条件②：B相投入CB3后cosψB﹤1(如果B相投入CB3后cosψB﹤1不满足，而此时B1、B2所接电容已投入，此时如把B1、B2所接电容关闭，cosψB﹤1满足，那么把B1、B2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0159] 条件③：C相投入CB3后cosψC﹤1(如果C相投入CB3后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0160] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的B3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CB3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的B3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CB3。

[0161] 第三种，控制CC3的投入

[0162] 检测C相和A相有功电流大小；

[0163] 控制器判断以下三个条件是否成立：

[0164] 条件①：IC﹥IA+1.5SC3；

[0165] 条件②：C相投入CC3后cosψC﹤1(如果C相投入CC3后cosψC﹤1不满足，而此时C1、C2所接电容已投入，此时如把C1、C2所接电容关闭，cosψC﹤1满足，那么把C1、C2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0166] 条件③：A相投入CC3后cosψA﹤1(如果A相投入CC3后cosψA﹤1不满足，而此时A1、A2所接电容已投入，此时如把A1、A2所接电容关闭，cosψA﹤1满足，那么把A1、A2所接电容关闭，然后视为该条件满足)；

[0167] 如果上述三个条件同时满足，则控制器的C3端子输出高电平信号1，晶闸管导通，即投入CC3；否则，上述三个条件中只要有1个条件不满足，控制器的C3端子一直为低电平信号0，晶闸管断开，即不投入CC3。

[0168] 如果CA3、CB3、CC3电容投入后功率因数仍低于目标值，那么，再按分相补偿策略处理端子A1、A2、B1、B2、C1、C2所接电容的投切。这属于现有技术中的分相补偿，这里不做赘述。

[0169] 当控制CA3、CB3、CC3的切除时，分为两个步骤，其中步骤一是根据三相有功电流之间的对应关系进行判断，步骤二是根据三相功率因数进行判断。如果步骤一能够实现电容的切除，那么就无需步骤二；如果步骤一不能实现电容的切除，那么，就需要步骤二继续判断进行切除，也就是说，步骤一和步骤二是或的逻辑关系。而且，步骤一和步骤二之间没有严格的前后关系，两个步骤的前后顺序可以调换。

[0170] 当根据三相有功电流之间的对应关系进行判断时，也分为三种情况：控制CA3的切除、控制CB3的切除、控制CC3的切除。

[0171] 控制CA3的切除：

[0172] 控制器判断IB﹥IA+1.5SA3是否成立；如果成立，此时切除CA3，即A3端子输出为0。

[0173] 控制CB3的切除：

[0174] 控制器判断IC﹥IB+1.5SB3是否成立；如果成立，此时切除CB3，即B3端子输出为0。

[0175] 控制CC3的切除：

[0176] 控制器判断IA﹥IC+1.5SC3是否成立；如果成立，此时切除CC3，即C3端子输出为0。

[0177] 当根据三相功率因数进行判断时，即根据三相中每相是否有过补进行电容的切除判断，分为以下三种情况：

[0178] 一、检测cosψA：

[0179] 如果cosψA＝1或为负值时：按分补处理A1和A2所接电容，切除A1和A2所接电容后，再次判断cosψA是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψA＝1或为负值时，进行如下处理：比较IB-IA与IA-IC的大小：

[0180] 如IB-IA﹥IA-IC(考虑正负)，则先切除CA3，后切除CC3；如IB-IA＜IA-IC(考虑正负)，则先切除CC3，后切除CA3，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IB-IA与IA-IC的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0181] 二、检测cosψB：

[0182] 如果cosψB＝1或为负值时，按分补处理B1和B2所接电容，切除B1和B2所接电容后，再次判断cosψB是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψB＝1或为负值时，进行如下处理：比较IB-IA与IC-IB的大小：

[0183] 如IB-IA﹥IC-IB(考虑正负)，则先切除CA3，后切除CB3；如IB-IA＜IC-IB(考虑正负)，则先切除CB3，后切除CA3，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IB-IA与IC-IB的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0184] 三、检测cosψC：

[0185] 如果cosψC＝1或为负值时，按分补处理C1和C2所接电容，切除C1和C2所接电容后，再次判断cosψC是否为1或为负值(如果在无功补偿时，没有进行分相补偿，那么，就不需要这一步)，如果cosψC＝1或为负值时，进行如下处理：比较IA-IC与IC-IB的大小：

[0186] 如IA-IC﹥IC-IB(考虑正负)，则先切除CA3，后切除CB3；如IA-IC＜IC-IB(考虑正负)，则先切除CB3，后切除CA3，直到不过补为止。切除过程中每切除一组电容就需要比较IA-IC与IC-IB的大小一次，然后根据结果判定切除的先后。

[0187] 上述实施例中，无功补偿、三相不平衡和低电压治理装置包括分相补偿单元，在不平衡补偿不能完成无功的补偿时，再进行分相补偿，该分相补偿属于现有技术。作为其他的实施例，在不平衡补偿能够完成无功的补偿时，该无功补偿装置可以没有分相补偿单元。

[0188] 上述实施例中，控制开关为晶闸管，控制器控制晶闸管的通断以实现电容的投切，作为其他的实施例，控制开关还可以是其他的通断开关，比如说：继电器，继电器的触点与电容串联，控制器控制连接继电器的线圈，继电器的线圈得电或者失电相应地控制继电器的触点导通或者关断。

[0189] 上述不平衡补偿电容投切方法实施例1和实施例2中，任两相之间的补偿线路分别为一条和两条，当然，还可以是更多条，不管是多少条补偿线路，其对应的电容的投切方法相同。

[0190] 三相不平衡和低电压治理系统实施例1

[0191] 本实施例中的三相不平衡和低电压治理系统在不平衡补偿电容投切方法实施例1中已经有详细的描述，在此不做赘述。

[0192] 三相不平衡和低电压治理系统实施例2

[0193] 本实施例中的三相不平衡和低电压治理系统实施例在不平衡补偿电容投切方法实施例2中已经有详细的描述，在此不做赘述。

[0194] 三相不平衡和低电压治理装置实施例1

[0195] 该装置的实施例与三相不平衡和低电压治理系统实施例1相同，这里不做赘述。

[0196] 三相不平衡和低电压治理装置实施例2

[0197] 该装置的实施例与三相不平衡和低电压治理系统实施例2相同，这里不做赘述。

[0198] 以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。