配电变压器电压柔性调节系统、方法及存储介质 |
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| 申请号 | CN202210456594.1 | 申请日 | 2022-04-28 | 公开(公告)号 | CN114938168A | 公开(公告)日 | 2022-08-23 |
| 申请人 | 广东电网有限责任公司广州供电局; | 发明人 | 罗思敏; 黄青丹; 许中; 栾乐; 崔屹平; 周凯; 马智远; 徐硕; 童锐; 代晓丰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了配电 变压器 电压 柔性调节系统、方法及存储介质，系统串接在 电网 中，系统包括输入 断路器 QF1、ACDC模 块 、DCAC模块、故障旁路模块K1、注入变压器T1、输出断路器QF3以及维修断路器QF2；DCAC模块，逆变 输出电压 通过注入变压器耦合至系统中，用于实现对电网的高、 低电压 进行补偿、 三相电压 不平衡 补偿以及对电压谐波进行抑制，保证 配电变压器 出口电压的 稳定性 ；ACDC模块并接在电网中，用于实现对系统无功进行有效补偿，实现一机多用；维修断路器QF2，用于计保证在系统进行检修时，后级负荷供电的可靠性，可以实现不断电检修。本发明实现对变压器出口电压的双向调节及实时 跟踪 响应，输出 精度 高，可以灵活的根据实际配电网需求对输出电压进行调节。 | ||||||
| 权利要求 | 1.配电变压器电压柔性调节系统，其特征在于，调节系统串接在电网的配电变压器与负荷之间，系统包括输入断路器QF1、ACDC模块、DCAC模块、故障旁路K1、注入变压器T1、输出断路器QF3以及维修断路器QF2； |
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| 说明书全文 | 配电变压器电压柔性调节系统、方法及存储介质技术领域背景技术[0002] 目前配电变压器有载调压系统的研究主要分为无弧有载调压开关和有弧有载调压开关，但是国内对于无弧有载调压开关的了解并不深入，还处在摸索阶段。现阶段有弧有载调压技术大致分为两种：采用机械开关调压的有载调压方式和直接用晶闹管替代有载分接开关的无触点有载调压技术。 [0003] 基于晶闹管辅助的调压系统的优点是在机械开关切换时由晶闹管承担切换过程中的电流，从而避免了电弧的产生，变压器维护的工作量可以相对减少。但是相比与单纯的机械式，这种开关的结构与控制更为复杂，故障率高，后期维护工作量大。 [0004] 采用机械开关调压的有载调压方式是调整其分接头和相关的电动部件完成的，分接开关带负荷切换时产生较大的电弧，容易烧蚀触头造成油污染，影响变压器的绝缘特性和使用寿命。有载分接开关由于存在机械传动部分，导致其调压响应时间长，动作速度慢，无法进行动态的有载调压，而且机械传动部分的故障率非常高，并且维护量大。机械开关存在的电动机构时期动作时间是分散性的，所以有载调压的时刻不能准确控制。而且在调压过程在可能出现过渡过程，不利于电网的安全运行。同时电动操作机构容易出现故障，维护工作量大，制约了变压器有载调压作用的发挥。 发明内容[0006] 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种配电变压器电压柔性调节系统、方法及存储介质。 [0007] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案： [0008] 配电变压器电压柔性调节系统，调节系统串接在电网的配电变压器与负荷之间，系统包括输入断路器QF1、ACDC模块、DCAC模块、故障旁路K1、注入变压器T1、输出断路器QF3以及维修断路器QF2； [0009] 注入变压器包括第一绕组和第二绕组，第一绕组首端连接输入断路器输出端，末端连接输出断路器输入端； [0010] ACDC模块并接在输入断路器输出端，其直流母线与DCAC模块连接，DCAC模块输出接至故障旁路，故障旁路并接在注入变压器相间； [0011] 维修断路器并接在输入断路器的输入端以及输出断路器的输出端； [0014] 维修断路器，用于保证在系统进行检修时，后级负荷供电的可靠性，实现不断电检修。 [0015] 进一步的，调节实时对电网电压进行检测，判断配电变压器出口电压正常时，不工作； [0016] 此时ACDC模块从电网取能，进行自然整流，通过直流母线与DCAC模块进行互连供电，调节系统处于待机状态； [0017] 电压通过输入断路器QF1、注入变压器T1绕组和输出断路器QF3为负荷进行供电；故障旁路K1闭合，实现对注入变压器T1的保护。 [0018] 进一步的，判断配电变压器出口电压异常时，故障旁路K1断开； [0019] 此时，DCAC模块逆变输出需要补偿的差值电压，通过注入变压器T1耦合至电网中，实现对电网电压的补偿； [0020] 主路运行中ACDC模块自动检测电网无功，ACDC模块冗余设计，剩余容量进行电网无功补偿。 [0021] 进一步的，电网系统发生异常时，为保证不断电检修，闭合维修断路器QF2，旁路整个调节系统，直接为负荷进行供电； [0022] 再断开输入断路器QF1和输出断路器QF3，此时系统断电，进行检修。 [0023] 进一步的，ACDC模块和DCAC模块均采用模块化2U设计。 [0024] 进一步的，故障旁路K1由反并联晶闸管和交流接触器组成，均并接在注入变压器的相间，实现故障时注入变压器的短接保护，故障发生时，DCAC模块立即发出指令触发导通反并联晶闸管，同时下发指令闭合交流接触器，由于晶闸管响应速度快，实现对注入变压器的保护，交流接触器吸合时间长，当交流接触器吸合后，反并联晶闸管自动关断，由接触器实现对注入变压器的保护，过程中晶闸管起桥接作用。 [0025] 本发明还包括基于提供的所述配电变压器电压柔性调节系统的配电变压器电压柔性调节方法，调节系统实时对电网电压进行检测，判断配电变压器出口电压是否正常； [0026] 出口电压正常时，调节系统不工作，此时QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1闭合； [0027] 出口电压异常时，调节系统工作，此时QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1断开。 [0028] 进一步的，配电变压器出口电压正常时，不工作，此时ACDC模块从电网取能，进行自然整流，通过直流母线与DCAC模块进行互连供电，控制系统处于待机状态，此时电压通过输入断路器QF1、注入变压器T1绕组和输出断路器QF3为负荷进行供电，旁路K1闭合，实现对注入变压器T1的保护； [0029] 配电变压器出口电压异常时，旁路K1断开，主路模块投入运行，此时DCAC模块逆变输出需要补偿的差值电压，通过注入变压器T1耦合至系统中，实现对系统电压的补偿，主路运行中自动检测电网无功，ACDC模块冗余设计，剩余容量进行系统无功补偿，提升配电变压器的经济运行。 [0030] 进一步的，系统发生异常时，为保证不断电检修，闭合维修断路器QF2，旁路整个调节系统，直接为负荷进行供电； [0031] 断开输入断路器QF1和输出断路器QF3，此时系统断电，进行检修。 [0032] 本发明还包括一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现如提供的配电变压器电压柔性调节方法。 [0033] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： [0034] 1、本发明采用电力电子的技术方式，灵活串接在配电变压器出口；通过电力电子的双向调控能力及精准调控能力，实现对变压器出口电压的双向调节及实时跟踪响应，输出精度高，可以灵活的根据实际配电网需求对输出电压进行调节；系统免调试，全自动运行模态，多种工作状态下自动切换，减少了运维工作量。 [0035] 2、本发明解决了传统有载调压变压器无法解决的电压谐波、三相电压不平衡等电压质量问题，使配电变压器出口电压更加可靠稳定，降低用电风险，剩余容量可进行无功补偿，提高电网功率因数，多种功能集合设计，一机多能。 [0037] 图1是本发明系统的结构示意图； [0038] 图2是实施例中电网电压正常时工作回路； [0039] 图3是实施例中电网电压异常时工作回路； [0040] 图4是实施例中检修状态工作回路。 具体实施方式[0041] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0042] 实施例 [0043] 如图1所示，本发明，配电变压器电压柔性调节系统，调节系统以串联方式串接在电网的配电变压器与负荷之间，系统包括输入断路器QF1、ACDC模块、DCAC模块、故障旁路模块K1、注入变压器T1、输出断路器QF3以及维修断路器QF2； [0044] 注入变压器包括第一绕组和第二绕组，第一绕组首端连接输入断路器输出端，末端连接输出断路器输入端； [0045] ACDC模块并接在输入断路器输出端，其直流母线与DCAC模块连接，DCAC模块输出接至故障旁路，故障旁路并接在注入变压器相间； [0046] 维修断路器并接在输入断路器的输入端以及输出断路器的输出端； [0047] DCAC模块，逆变输出电压通过注入变压器耦合至系统中，用于实现对电网的高、低电压进行补偿、三相电压不平衡补偿以及对电压谐波进行抑制，保证配电变压器出口电压的稳定性； [0048] ACDC模块，用于实现对DCAC模块的能量支撑以及对系统无功进行有效补偿，实现一机多用； [0049] 维修断路器QF2，用于保证在系统进行检修时，后级负荷供电的可靠性，可以实现不断电检修。 [0050] 故障旁路K1由反并联晶闸管和交流接触器组成，均并接在注入变压器的相间，实现故障时注入变压器的短接保护。故障发生时，DCAC立即发出指令快速触发导通反并联晶闸管，同时下发指令闭合交流接触器，由于晶闸管响应速度较快(微秒级)，立即实现对注入变压器的保护，交流接触器吸合时间较长(几十毫秒)，当交流接触器吸合后，反并联晶闸管自动关断，由接触器实现对注入变压器的保护。整个过程中反并联晶闸管只起桥接作用，因此无需单独配置散热器，实现整体响应速度及损耗最优设计。 [0051] 在本实施例中，ACDC模块和DCAC模块均采用模块化2U设计，整体尺寸小，重量轻，易于后期维护，降低操作难度。 [0052] 在本实施例中，本实施例主要包括以下三种工作模态： [0053] 电网电压正常： [0054] 如图2所示，QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1闭合。 [0055] 实时对电网电压进行检测，判断配电变压器出口电压正常时，不工作。此时ACDC模块从电网取能，进行自然整流，通过直流母线与DCAC模块进行互连供电，控制系统处于待机状态。此时电压通过输入断路器QF1、注入变压器T1绕组和输出断路器QF3为负荷进行供电。旁路K1闭合，实现对注入变压器T1的保护。 [0056] 电网电压异常： [0057] 如图3所示，QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1断开。 [0058] 实时对电网电压进行检测，判断配电变压器出口电压异常时，旁路K1断开，主路模块投入运行。此时DCAC模块逆变输出需要补偿的差值电压，通过注入变压器T1耦合至系统中，实现对系统电压的补偿。主路运行中自动检测电网无功，ACDC模块冗余设计，剩余容量进行系统无功补偿，提升配电变压器的经济运行。 [0059] 设备异常检修： [0060] 如图4所示，QF1断开，QF2闭合，QF3断开，K1断开。 [0061] 系统发生异常时，为保证不断电检修，闭合维修断路器QF2，旁路整个系统，直接为负荷进行供电。再分别断开输入断路器QF1和输出断路器QF3，此时系统断电，可以进行检修。 [0062] 在另一个实施例中，提供了一种基于上述实施例系统的配电变压器电压柔性调节方法，包括调节系统实时对电网电压进行检测，判断配电变压器出口电压是否正常； [0063] 出口电压正常时，调节系统不工作，此时QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1闭合； [0064] 出口电压异常时，调节系统工作，此时QF1闭合，QF2断开，QF3闭合，K1断开。 [0065] 设备异常检修时，QF1断开，QF2闭合，QF3断开，K1断开。 [0066] 在另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例的方法。 [0067] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0068] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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