一種用于低壓配電線路的串聯(lián)補償雙向自動調(diào)壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低壓配電網(wǎng)電壓控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于低壓配電線路的串聯(lián)補償雙向自動調(diào)壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著低壓負荷的日益增長，部分供電半徑長、線徑細、負荷較重的低壓線路末端電壓嚴重偏低，而且空調(diào)、冰箱等較大功率設(shè)備的頻繁啟停，存在嚴重的電壓驟降現(xiàn)象；同時隨著可再生能源發(fā)電的發(fā)展，分布式電源通過低壓負荷側(cè)接入后，由于其普遍存在隨機性與間歇性的出力特點，尤其與負荷需求相反時，便會引起電壓嚴重升高的現(xiàn)象，進一步惡化用戶側(cè)電壓質(zhì)量。目前，低壓配電網(wǎng)電壓波動嚴重尤其低電壓問題已成為社會各界普遍關(guān)注的焦點，而傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)方法，在連續(xù)性、實時性以及自適應(yīng)性等方面均存在一定的不足。串聯(lián)補償技術(shù)在輸電網(wǎng)中能夠顯著提高輸電線路利用效率，促進實現(xiàn)電力長距離、大容量、高效率傳輸。自1950年220kV串聯(lián)補償電容器在瑞典成功投運以來，隨著電容器制造技術(shù)和電力系統(tǒng)控制技術(shù)的進步，串聯(lián)補償技術(shù)在高壓及以上輸電線路中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。串聯(lián)補償技術(shù)提出較早，但在技術(shù)主要用于輸電網(wǎng)進行潮流控制;并且未涉及分接頭的優(yōu)化組合設(shè)計、無觸點投切開關(guān)的穩(wěn)定控制等內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于串聯(lián)補償原理的低壓配電線路雙向自動調(diào)壓方法，在負荷側(cè)功率因數(shù)較高且電壓大范圍波動時，能夠自動實現(xiàn)穩(wěn)壓功能，確保負荷側(cè)電壓維持在規(guī)定范圍之內(nèi)，有效提高用戶側(cè)供電質(zhì)量。隨著居民尤其農(nóng)村生活質(zhì)量的不斷提高，負荷量不斷增加，局部地區(qū)的低電壓問題將會陸續(xù)出現(xiàn);同時，分布式電源作為解決能源危機與環(huán)境問題的有效手段，將來會有更多的通過低壓負荷側(cè)接入，分布式電源出力的隨機性與間歇性特點，會加劇負荷側(cè)電壓波動程度。本發(fā)明在未來的電網(wǎng)建設(shè)中有較為廣泛的應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:針對功率因數(shù)較高的低壓配電線路，在用戶集中計量箱前側(cè)安裝自動調(diào)壓設(shè)備;調(diào)壓設(shè)備包括帶分接頭的隔離變壓器、控制器、以及基于具備過零通斷功能固態(tài)繼電器的無觸點投切開關(guān)組。將隔離變壓器原邊并聯(lián)于火線與零線之中，為裝置提供電源;隔離變壓器副邊的分接頭串聯(lián)至火線之內(nèi)；其副邊的相鄰分接頭輸出電壓按照“421”比例原則優(yōu)化設(shè)計，通過合理組合投入相應(yīng)分接頭組別便可實現(xiàn)串聯(lián)補償電壓的雙向自動調(diào)整，有效解決用戶側(cè)的過電壓與低電壓問題，提高用戶側(cè)電壓質(zhì)量。
[0005]具體實現(xiàn)過程為:
[0006](I)確定串聯(lián)補償電壓控制地點。
[0007]有些低壓配電網(wǎng)中，因受供電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、負荷波動以及可能存在的分布式電源等因素的影響，電壓波動異常頻繁且幅度較大;為保證此情況下低壓用戶側(cè)電壓質(zhì)量，實現(xiàn)補償點后側(cè)的用戶電壓不會超出規(guī)定范圍(-10%?+7%)UN，即198V-235V，在功率因數(shù)較高的低壓配電線路中，配合電網(wǎng)公司的集中抄表系統(tǒng)，串聯(lián)補償點設(shè)置在用戶計量箱前側(cè)，能夠抑制計量箱下游所有用戶的電壓波動；同時，根據(jù)補償點下游所供的用戶數(shù)量確定補償裝置的容量。
[0008](2)串聯(lián)補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0009]該電壓自動控制方法主要由控制器、帶分接頭的隔離變壓器、基于具有過零通斷功能固態(tài)繼電器的無觸點投切電路組成;整個補償裝置從火線L和零線N中取得電源，輸出側(cè)直接串聯(lián)在火線L中，即電壓調(diào)節(jié)裝置的輸出電壓與原系統(tǒng)的電壓相疊加后為用戶供電；控制器根據(jù)補償后的系統(tǒng)電壓自動改變隔離變壓器的投入組別，從而將用戶側(cè)電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍之內(nèi)。具有過零通斷功能的固態(tài)繼電器，其通斷特性為，當(dāng)處于斷開狀態(tài)時接收到開通的驅(qū)動信號之后，需在滿足電壓過零的瞬間才能導(dǎo)通；當(dāng)處于接通狀態(tài)時接收到斷開的驅(qū)動信號后，需在滿足電流過零的瞬間才能斷開，以減小對于開關(guān)以及負荷的沖擊。
[0010](3)變壓器分接頭輸出電壓設(shè)置與組合優(yōu)化。
[0011 ]以原邊輸入220V為基準，隔離變壓器的二次側(cè)分接頭按照“421”的電壓輸出比例分為3組，即相鄰觸頭之間的輸出電壓為10V、20V和40V。通過基于具有過零通斷功能固態(tài)繼電器的無觸點開關(guān)之間的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)-70V至OV以及OV至+70V的降壓與升壓調(diào)節(jié)(以220V為基準)。通過此方式，以1V為級差可組合出13組補償電壓值，能夠?qū)崿F(xiàn)0-70V雙向電壓的自動調(diào)整(除升壓50V與降壓50V之外)。
[0012](4)電壓調(diào)節(jié)滯環(huán)與延時技術(shù)。
[0013]受所供區(qū)域用戶空調(diào)等較大設(shè)備啟動會引起短時的電壓驟降，而分布式電源隨機性與間歇性出力特點，會使得低壓配電系統(tǒng)中電壓波動較大，致使用戶側(cè)電壓會頻繁超出電壓偏差要求的范圍，可能會導(dǎo)致該電壓自動調(diào)節(jié)裝置頻繁切換動作，不利于負荷側(cè)電壓穩(wěn)定與設(shè)備運行的可靠性;為此，采用電壓滯環(huán)與短延時技術(shù)，防止開關(guān)短時間內(nèi)連續(xù)切換分接頭，防止該調(diào)壓裝置的頻繁動作。
[0014]優(yōu)選的是，第二步中，采用串聯(lián)補償結(jié)構(gòu)，通過實時跟蹤負荷側(cè)電壓，自動輸出補償電壓，與原系統(tǒng)電壓疊加后為用戶供電；控制器根據(jù)輸出電壓值實時調(diào)整串聯(lián)補償電壓大小，從而保證用戶側(cè)電壓滿足供電質(zhì)量要求；
[0015]優(yōu)選的是，第三步中，隔離變壓器的分接頭是以220V為基準，按照輸出電壓為“421”比例的原則進行設(shè)計，保證電壓級差一定的前提下，以最少分接頭數(shù)量能夠?qū)崿F(xiàn)最多的輸出電壓組合。并采用具有過零開斷功能的固態(tài)繼電器構(gòu)成投切開關(guān)，減小切換對于系統(tǒng)與設(shè)備的沖擊。
[0016]優(yōu)選的是，第四步中，采用電壓滯環(huán)與短延時技術(shù)，消除電壓大范圍波動以及短時電壓驟降引起該調(diào)壓系統(tǒng)頻繁切換動作的問題，提高設(shè)備使用壽命，減小對于負荷的影響。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明專利所公開的方法，與傳統(tǒng)的調(diào)壓措施相比，具有靈活性與實時性特點，可直接改善不合格的用戶側(cè)電壓，將電壓穩(wěn)定在要求范圍之內(nèi)；同時實現(xiàn)過電壓與低電壓的雙向調(diào)整，適用于當(dāng)同一配電線路中負荷與分布式電源出力特性呈現(xiàn)逆向分布時，出現(xiàn)的雙向電壓不穩(wěn)定甚至超標(biāo)的現(xiàn)象，有效提高用戶側(cè)供電質(zhì)量。同時，該自動調(diào)壓方法是通過串聯(lián)補償與電壓疊加的原理，調(diào)整補償電壓量實現(xiàn)電壓的調(diào)整，而不需要整個裝置輸出負載