配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，包括串聯(lián)電容器補償裝置和并聯(lián)補償裝置，串聯(lián)電容器補償裝置通過第一開關(guān)串接于主線路中，并聯(lián)補償裝置并接于主線路中，并設(shè)于串聯(lián)電容器補償裝置之后，并聯(lián)補償裝置為靜止型動態(tài)無功發(fā)生裝置，主動調(diào)壓設(shè)備還包括用于檢測串聯(lián)電容器投退狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，該開關(guān)狀態(tài)檢測裝置分別與第一開關(guān)和并聯(lián)補償裝置連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在配電網(wǎng)中采用串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置，能有效提升線路末端電壓，降低網(wǎng)損，相對單一的串聯(lián)或并列補償裝置，串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置具有不受系統(tǒng)電壓和負荷電流變化的影響的優(yōu)點。
【專利說明】
配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種智能電力系統(tǒng)技術(shù)，尤其是設(shè)及一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào) 壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多配電線路存在線損高、末端電壓低等問題，采用常規(guī)并聯(lián)補償裝置進行電壓 調(diào)整，需要很大的裝機容量，調(diào)整電壓的同時又帶來功率因數(shù)下降和網(wǎng)損增加的問題;為達 到同樣的電壓提升效果，串聯(lián)電容器補償裝置比并聯(lián)補償裝置容量可大大降低，但串聯(lián)電 容器補償裝置只能根據(jù)負荷電流被動調(diào)壓，當(dāng)負荷電流小時電壓提升效果較差，負荷電流 大時又容易產(chǎn)生"過電壓"的問題，且機械開關(guān)頻繁動作極易損壞。
[0003] 也有少部分串并聯(lián)補償裝置存在，但是由于應(yīng)用不廣泛，其投切邏輯也不合理，實 際使用效果與理想狀態(tài)相距甚遠。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種配電網(wǎng)串并聯(lián) 混合式主動調(diào)壓裝置。
[0005] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，包括串聯(lián)電容器補償裝置和并聯(lián)補償裝 置，所述串聯(lián)電容器補償裝置通過第一開關(guān)串接于主線路中，所述并聯(lián)補償裝置并接于主 線路中，并設(shè)于串聯(lián)電容器補償裝置之后，所述并聯(lián)補償裝置為靜止型動態(tài)無功發(fā)生裝置， 所述主動調(diào)壓設(shè)備還包括用于檢測串聯(lián)電容器投退狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，該開關(guān)狀態(tài) 檢測裝置分別與第一開關(guān)和并聯(lián)補償裝置連接；
[0007] 當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置退出時，并聯(lián)補償裝置在主線路電壓小于目標值時輸出容 性無功功率，反之輸出感性無功功率；當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置投入時，并聯(lián)補償裝置在主線 路電壓小于目標值時輸出感性無功功率，反之輸出容性無功功率。
[000引所述串聯(lián)電容器補償裝置為快速開關(guān)型串聯(lián)電容器補償裝置，包括相互并聯(lián)的補 償電容和旁路開關(guān)，所述補償電容在主電路電壓低于投入定值后延遲第一設(shè)定時間間隔發(fā) 出用于控制旁路開關(guān)合閩的合閩信號，在主電路電壓高于退出定值后延遲第二設(shè)定時間間 隔發(fā)出用于控制旁路開關(guān)分閩的分閩信號。
[0009 ]所述第一設(shè)定時間間隔和第二設(shè)定時間間隔一致。
[0010] 所述串聯(lián)電容器補償裝置還包括與補償電容并聯(lián)的氧化鋒限壓器。
[0011] 所述并聯(lián)補償裝置包括相互連接的低壓S相VSC模塊和升壓變壓器，所述升壓變 壓器與主線路連接。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0013] 1)在配電網(wǎng)中采用串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置，能有效提升線路末端電壓，降低 網(wǎng)損，相對單一的串聯(lián)或并列補償裝置，串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置具有不受系統(tǒng)電壓和 負荷電流變化的影響的優(yōu)點。
[0014] 2)調(diào)壓范圍大，電壓提升效果顯著，目標電壓連續(xù)可調(diào)。
[0015] 3)設(shè)備容量小，損耗低，運行方式靈活，機械開關(guān)不必頻繁動作，設(shè)備故障率低。
[0016] 4)串聯(lián)部分采用基于電壓的投切邏輯判斷方式，簡單可靠，獨立工作，不受并聯(lián)部 分影響；并聯(lián)部分采用了基于PI的電壓閉環(huán)調(diào)壓方式，調(diào)節(jié)精度高，目標電壓連續(xù)可調(diào)，可 W根據(jù)系統(tǒng)情況，由用戶自行設(shè)定控制目標。
[0017] 5)將串聯(lián)旁路開關(guān)的運行狀態(tài)接入并聯(lián)部分的控制策略。同時并聯(lián)補償保留基本 的開環(huán)無功補償策略及手動開環(huán)無功輸出策略，采用不同的控制策略，即能滿足電壓連續(xù) 調(diào)節(jié)要求，又能滿足無功補償及功率因數(shù)考核要求，最大限度的發(fā)揮了靜止無功補償裝置 的動態(tài)調(diào)節(jié)能力。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實施例的電路示意圖；
[0020] 圖3為配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置系統(tǒng)接入示意圖；
[0021 ]圖4為串聯(lián)部分控制策略示意圖；
[0022] 圖5為并聯(lián)部分控制策略示意圖；
[0023] 其中：1、串聯(lián)電容器補償裝置，2、并聯(lián)補償裝置，3、開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例W本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0025] 本申請公開了一種針對配電網(wǎng)的串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置，保持了串聯(lián)補償調(diào) 壓效果明顯和并聯(lián)補償輸出容量連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點，不受系統(tǒng)參數(shù)和負荷電流變化的影響， 能夠連續(xù)大范圍調(diào)節(jié)電壓，保證各種工況下都能得到較好的低電壓治理效果，且裝置自身 容量小，損耗低，是目前配電網(wǎng)中較為先進的一種低電壓治理裝置。
[0026] -種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，如圖1所示，包括串聯(lián)電容器補償裝置1 和并聯(lián)補償裝置2,串聯(lián)電容器補償裝置1通過第一開關(guān)串接于主線路中，并聯(lián)補償裝置2并 接于主線路中，并設(shè)于串聯(lián)電容器補償裝置1之后，并聯(lián)補償裝置2為靜止型動態(tài)無功發(fā)生 裝置，主動調(diào)壓設(shè)備還包括用于檢測串聯(lián)電容器投退狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置3，該開關(guān)狀 態(tài)檢測裝置3分別與第一開關(guān)和并聯(lián)補償裝置2連接；
[0027] 當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置1退出時，并聯(lián)補償裝置2在主線路電壓小于目標值時輸出 容性無功功率，反之輸出感性無功功率；當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置1投入時，并聯(lián)補償裝置2在 主線路電壓小于目標值時輸出感性無功功率，反之輸出容性無功功率。
[0028] 串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置由串聯(lián)裝置和并聯(lián)裝置組成，并聯(lián)裝置安裝于串聯(lián)裝 置之后，主接線圖如圖2所示，串聯(lián)電容器補償裝置1為快速開關(guān)型串聯(lián)電容器補償裝置1， 包括相互并聯(lián)的補償電容C和旁路開關(guān)KK，補償電容C在主電路電壓低于投入定值后延遲第 一設(shè)定時間間隔發(fā)出用于控制旁路KK開關(guān)合閩的合閩信號，在主電路電壓高于退出定值后 延遲第二設(shè)定時間間隔發(fā)出用于控制旁路開關(guān)KK分閩的分閩信號，第一設(shè)定時間間隔和第 二設(shè)定時間間隔一致。
[0029] 串聯(lián)電容器補償裝置1還包括與補償電容并聯(lián)的氧化鋒限壓器FR。
[0030] 串聯(lián)部分采用目前最為先進的"快速開關(guān)型串聯(lián)電容器補償裝置1"，和傳統(tǒng)的串 聯(lián)電容器補償裝置1相比，本裝置具有如下改進:一是過電壓保護器由非線性電阻(氧化鋒 限壓器)代替保護間隙，避免了間隙動作值離散導(dǎo)致保護動作不穩(wěn)定的問題;二是由動作時 間為IOmsW內(nèi)的快速開關(guān)代替了傳統(tǒng)的慢速開關(guān)，結(jié)合快速故障識別技術(shù)，使保護整組動 作時間大大減小，顯著降低了故障情況下氧化鋒限壓器的工作時間和通流容量。串聯(lián)補償 裝置電壓調(diào)節(jié)效果顯著，當(dāng)負荷電流合適情況下，僅需要較小的設(shè)備安裝容量即可達到較 高的調(diào)壓效果。
[0031] 并聯(lián)補償裝置2包括相互連接的低壓S相VS對莫塊和升壓變壓器T，升壓變壓器T與 主線路連接。并聯(lián)部分采用目前最為先進的靜止型動態(tài)無功發(fā)生裝置（W下簡稱"SVG")，由 低壓S相VSC模塊、升壓變壓器組成。主要功能是調(diào)節(jié)串補裝置出口側(cè)無功功率QSVG，保證 各種工況下系統(tǒng)電壓和無功均合格。
[0032] 當(dāng)系統(tǒng)電壓過低或負荷電流過小使串聯(lián)補償裝置補償后電壓仍然較低時，SVG發(fā) 出感性無功，W提升出口電壓；當(dāng)系統(tǒng)電壓過高或負荷電流過大使串聯(lián)補償裝置補償后電 壓過高時，SVG發(fā)出容性無功，W降低電壓。因此，串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置的電壓提升效 果不受系統(tǒng)電壓和負荷電流變化的影響，各種工況下出口電壓均能合格，是最為理想的一 種低電壓治理裝置。
[0033] 配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置系統(tǒng)接入方案如圖3所示，串并聯(lián)配合式主動 調(diào)壓裝置調(diào)圧巧南A U% ,郵據(jù)置按入系統(tǒng)前后化的變化值如下：
[0034]
[0035] 式中Uh-線路額定電壓，kV
[0036] Xe-串聯(lián)電容器組容抗，Q ;
[0037] 化一負荷無功功率，kvar;
[003引 Qsvg-SVG最大無功功率，kvar;
[0039] -般情況下，Xe(串聯(lián)電容器容抗值)遠大于Xs(系統(tǒng)等值感抗值），因此，在并聯(lián)補 償裝置2容量相同的情況下，本裝置的電壓調(diào)節(jié)效果顯著提高，可達到純并聯(lián)補償裝置2的 數(shù)倍（同等容量下，其調(diào)壓范圍比傳統(tǒng)并聯(lián)補償裝置2高XcAs倍），一般可W做到-20%~+ 20%的調(diào)節(jié)范圍，運是單獨的并聯(lián)補償裝置2很難達到的。
[0040] 當(dāng)化變化時，傳統(tǒng)的串補裝置出口電壓必然發(fā)生變化，電壓無法維持穩(wěn)定;而本裝 置的Qsvg可W做反向調(diào)整，使化VG+化的總和維持不變，因此，化變化時裝置出口電壓可W維持 不變；當(dāng)系統(tǒng)電壓Us發(fā)生變化時，裝置的出口電壓也會跟隨變化，而本裝置的SVG可調(diào)整其 無功輸出使出口電壓維持不變。綜上所述，當(dāng)系統(tǒng)電壓Us或負荷無功化發(fā)生變化時，裝置均 可W維持輸出電壓近似恒定，達到穩(wěn)定負荷端電壓的目的。
[0041] 當(dāng)系統(tǒng)電壓和負荷不變時，通過修改目標電壓值，SVG輸出無功相應(yīng)變化，使線路 電壓值達到目標值，且目標電壓連續(xù)可調(diào)，從而使線路電壓連續(xù)可調(diào)，運是傳統(tǒng)的串聯(lián)補償 裝置無法做到的。
[0042] 傳統(tǒng)的串聯(lián)電容器補償裝置I通過機械開關(guān)投切串聯(lián)電容器，如果系統(tǒng)電壓變化 范圍大，且變化頻繁，機械開關(guān)頻繁投切極易損壞，而本裝置通過SVG主動調(diào)壓，可W避免機 械開關(guān)頻繁動作，有利于設(shè)備長期穩(wěn)定運行。
[0043] 配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓裝置的控制策略由串聯(lián)部分控制策略和并聯(lián)部分 控制策略兩部分組成。
[0044] 串聯(lián)部分的控制目標是串聯(lián)電容器組的旁路開關(guān)化K)，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于投入定值 時發(fā)旁路開關(guān)分閩命令，串聯(lián)電容器組投入；當(dāng)系統(tǒng)電壓高于定值時發(fā)旁路開關(guān)合閩命令， 串聯(lián)電容器組退出。串聯(lián)部分投切控制邏輯如圖4所示。
[0045] 并聯(lián)部分的控制目標為系統(tǒng)電壓與SVG輸出電壓之間的夾角5,通過調(diào)節(jié)5,可W獲 得大范圍的無功輸出特性。
[0046] 穩(wěn)態(tài)運行時，SVG向系統(tǒng)注入的有功功率、無功功率分別為：
[0047]
[004引為保證電壓并聯(lián)部分(SVG)的電壓調(diào)節(jié)精度，并聯(lián)SVG的控制方式采用閉環(huán)PI控制 方式，通過目標電壓值和母線實測電壓值之間的偏差去控制角度8。
[0049] 并聯(lián)部分采用了基于PI的電壓閉環(huán)調(diào)壓方式，調(diào)節(jié)精度高，目標電壓連續(xù)可調(diào)，可 W根據(jù)系統(tǒng)情況，由用戶自行設(shè)定控制目標。
[0050] 當(dāng)串聯(lián)旁路開關(guān)合閩時，串補退出時，SVG發(fā)出容性無功功率將使目標電壓提升， SVG發(fā)出感性無功功率將使目標電壓降低;而當(dāng)串聯(lián)旁路開關(guān)分閩，串補投入時，SVG發(fā)出容 性無功功率將使目標電壓降低，SVG發(fā)出感性無功功率將使目標電壓提升。根據(jù)W上特性， 應(yīng)將串聯(lián)旁路開關(guān)的運行狀態(tài)接入并聯(lián)部分的控制策略。同時并聯(lián)補償保留基本的開環(huán)無 功補償策略及手動開環(huán)無功輸出策略，采用不同的控制策略，即能滿足電壓連續(xù)調(diào)節(jié)要求， 又能滿足無功補償及功率因數(shù)考核要求，最大限度的發(fā)揮了靜止無功補償裝置(SVG)的動 態(tài)調(diào)節(jié)能力。
[0051] 并聯(lián)部分(SVG)電壓閉環(huán)控制策略如圖5所示。
【主權(quán)項】
1. 一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，包括串聯(lián)電容器補償裝置和并聯(lián)補償裝 置，所述串聯(lián)電容器補償裝置通過第一開關(guān)串接于主線路中，所述并聯(lián)補償裝置并接于主 線路中，并設(shè)于串聯(lián)電容器補償裝置之后，其特征在于，所述并聯(lián)補償裝置為靜止型動態(tài)無 功發(fā)生裝置，所述主動調(diào)壓設(shè)備還包括用于檢測串聯(lián)電容器投退狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝 置，該開關(guān)狀態(tài)檢測裝置分別與第一開關(guān)和并聯(lián)補償裝置連接； 當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置退出時，并聯(lián)補償裝置在主線路電壓小于目標值時輸出容性無 功功率，反之輸出感性無功功率;當(dāng)串聯(lián)電容器補償裝置投入時，并聯(lián)補償裝置在主線路電 壓小于目標值時輸出感性無功功率，反之輸出容性無功功率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，其特征在于，所述串 聯(lián)電容器補償裝置為快速開關(guān)型串聯(lián)電容器補償裝置，包括相互并聯(lián)的補償電容和旁路開 關(guān)，所述補償電容在主電路電壓低于投入定值后延遲第一設(shè)定時間間隔發(fā)出用于控制旁路 開關(guān)合閘的合閘信號，在主電路電壓高于退出定值后延遲第二設(shè)定時間間隔發(fā)出用于控制 旁路開關(guān)分閘的分閘信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，其特征在于，所述第 一設(shè)定時間間隔和第二設(shè)定時間間隔一致。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，其特征在于，所述串 聯(lián)電容器補償裝置還包括與補償電容并聯(lián)的氧化鋅限壓器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)串并聯(lián)混合式主動調(diào)壓設(shè)備，其特征在于，所述并 聯(lián)補償裝置包括相互連接的低壓三相VSC模塊和升壓變壓器，所述升壓變壓器與主線路連 接。
【文檔編號】H02J3/16GK105977989SQ201610407026
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】楊奕暉, 吳家華, 華思明, 譚琪明, 崔浩, 顧魏, 賀春, 趙剛, 李志友, 李宏, 段曉梅, 汪瑩潔, 李濤, 袁紅光, 王軍生
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 中電普瑞科技有限公司