专利名称：一种均衡式消弧线圈补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及配电网领域，尤其涉及一种均衡式消弧线圈补偿系统。
背景技术：
配电网故障中的80%左右为单向接地故障，为了提高供电的可靠性，配电网大多数都采用消弧线圈接地的方式。随着近年电缆的大量使用，供电系统日益面临消弧线圈补偿容量不足的问题。当一个变电所所安装的消弧线圈容量已经不能满足系统电容电流增加的需要时，现有技术通常的解决方案是更换容量更大的消弧线圈，这种方法虽然能够暂时解决消弧线圈补偿容量不足的问题，但可扩展性不佳，当消弧线圈容量增大到一定程度后， 这种方法难以实施。此外，更换下来的设备不易进行处理，从而造成资源的浪费。再者，容量越来的消弧线圈通常体积越大，由于土建和场地等因素的限制，无限制地更换体积更大的消弧线圈也是不允许的。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种均衡式消弧线圈补偿系统，能够轻松解决系统电容电流不断增加出现的消弧线圈补偿不足的问题，并且能够防止局部谐振过电压。为实现上述目的，本实用新型提供一种均衡式消弧线圈补偿系统，包括位于变电站中的自动补偿式消弧线圈设备、位于环网站中的固定式消弧线圈设备；所述自动补偿式消弧线圈设备和固定式消弧线圈设备共同对系统的电容电流进行补偿，所述自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值可以调节，所述固定式消弧线圈设备的补偿电流值固定不变；每个固定式消弧线圈设备的补偿电流值选为该设备所属环网站地区电容电流容量的 50% -60%。优选地，每个环网站中的固定式消弧线圈的补偿电流值均小于该环网站所带负荷的电容电流之和。优选地，每个固定补偿消弧线圈设备后的阻尼电阻被短接。优选地，还包括控制主机，所述控制主机用于实时监测系统的电容电流，并根据电容电流的大小向自动补偿式消弧线圈设备发送调节其补偿电流值的指令，以使自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值与固定式消弧线圈设备的补偿电流值之和与系统的电容电流相当。优选地，所述自动补偿式消弧线圈设备为线圈匝数可调节的消弧线圈设备。本实用新型提供的均衡式消弧线圈补偿系统采用集中补偿和分布补偿相结合的方式，能够轻松解决系统电容电流不断增大导致的消弧线圈补偿不足的问题，当系统的电容电流增大造成现有的系统补偿容量不足的问题时，只需要适当地增加固定式消弧线圈设备的数量就能适应新的需求，避免了现有技术中需要更换消弧线圈设备造成递增的投资， 还避免了被更换下来的设备被闲置浪费，节省了可观的设备费用。[0012]而且，本实用新型中的均衡式消弧线圈补偿系统还对分布补偿中的固定式消弧线圈设备之间的均衡性进行了优化，避免了局部谐振过电压。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例中均衡式消弧线圈补偿系统中的多台消弧线圈设备联机运行的系统状态图；图2是均衡式消弧线圈补偿系统的零序回路示意图；图3是图2示出的零序回路的简化等效电路图；图4是图3中的电路图中的虚线框内部分的等效戴维南电路图；图5是主消弧线圈设备L的中性点电流的相量图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型中提供的均衡式消弧线圈补偿系统在变电站内安装自动补偿式消弧线圈设备，可以保证其容量至少在系统电容电流的50%以上，位于变电站中的自动补偿式消弧线圈设备作为主消弧设备，对系统电容电流进行集中补偿。在环网站中安装固定式消弧线圈设备，所有环网站中的固定式消弧线圈设备作为从消弧设备，对系统电容电流进行分布补偿。自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值可以调节，固定式消弧线圈设备的补偿电流值固定不变。可以根据环网站所在地区的电容电流分布情况选择容量合适的固定式消弧线圈设备。本实用新型将自动补偿式消弧线圈设备的集中补偿与多台固定式消弧线圈的设备分布补偿相结合，其原理与消弧线圈设备单机运行类似，所有消弧线圈设备的总补偿电流值为全部消弧线圈设备的补偿电流值之和。通过并联固定式消弧线圈，不管固定式消弧线圈的数量为多少，只要消弧线圈设备的总容量与系统的等值电容匹配即可。发明人在试验中发现，利用本实用新型中的均衡式消弧线圈补偿系统对系统电容电流进行补偿的过程中，不仅需要集中补偿和分布补偿的总和能够将系统的电容电流进行补偿，而且也要考虑分布补偿的多个固定式消弧线圈设备之间的均衡性，这就对固定式消弧线圈容量的选取提出了要求。经过多次试验发现，当每个环网站中的固定式消弧线圈设备的补偿电流值等于该环网站所在地区的电容电流容量的50% -60%时，可以最大程度地防止局部的谐振过电
4压。此外，各环网站中的消弧线圈设备的固定式消弧线圈的补偿电流值优选均小于该环网站所带负荷的电容电流之和，这样可以由上级变电站的自动补偿式消弧线圈设备负责补偿系统剩余的电容电流，发挥自动调谐消弧线圈的优势，有助于系统补偿容量的自动分配。如果固定消弧线圈过补偿运行，则可能在某一运行方式下，变电站下属的各个环网站中的固定式消弧线圈设备的容量均超过电容电流，再加上变电站本身安装的自动补偿式消弧线圈设备，使得系统整体补偿的容量大大超过系统电容电流，造成严重的过不长，可能影响整个补偿系统的效果，无法发挥补偿接地系统的优势。另外，固定式消弧线圈后的阻尼电阻可以被短接，由于自动补偿式消弧线圈设备下方仍然接有阻尼电阻，并且系统本身也存在一定的阻尼，所以零序回路中仍然存在较大的阻尼电阻，脱谐度也维持在较高的水平，因此固定式消弧线圈设备所在中性点也不会产生过高的电压。这样也可以保证计算功能和计算精度。再者，系统还可以设置控制主机，用于全局控制，具体地，控制主机实时监测系统的电容电流，并根据电容电流的大小向自动补偿式消弧线圈设备发送调节其补偿电流值的指令，以使自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值与固定式消弧线圈设备的补偿电流值之和与系统的电容电流相当。在本实用新型中，环网站中的固定式消弧线圈设备负责对该站下属的线路的电容电流进行补偿，变电站内的自动补偿式消弧线圈设备负责补偿系统内剩余的电容电流。由于固定式消弧线圈设备一经部署，其补偿电流值就是不变的，而自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值可以根据系统电容电流的变化灵活进行调整，这样通过自动补偿式消弧线圈设备对其电容电流进行的自动调整，使得整个均衡式消弧线圈补偿系统工作在自动调谐的状态下。需要说明的是，为了增大系统部署的灵活性，也可以选用单机带有不同档位的固定式消弧线圈设备，这种固定式消弧线圈设备在工作前可以通过人工调整其补偿电流值， 但是这与自动补偿式消弧线圈设备在工作过程中仍可以自动调整其补偿电流值是不同的。本实用新型提供的均衡式消弧线圈补偿系统能够解决系统电容电流不断增大出现的消弧线圈补偿不足的问题，并且实际产品运行长时间运行状态良好。由于整个补偿系统采用集中补偿和分布补偿结合的方式，所以设备安装不容易受场地限制。当系统的电容电流增大造成现有的系统补偿容量不足的问题时，只需要适当地增加固定式消弧线圈设备的数量就能适应新的需求，避免了现有技术中需要更换消弧线圈设备造成递增的投资，还避免了被更换下来的设备闲置浪费，节省了可观的设备费用。另外，在将本实用新型中的均衡式消弧线圈补偿系统分解成几个部分时，也能够在局部范围内保持大致合理的补偿，由于各个设备互为备用，当个别的消弧线圈设备退出时，对系统整体的影响不大，这能在一定程度上降低设备的运行和维护费用。由于采用了分布补偿的方式，所以单台消弧线圈设备的容量不用做得很大，有利于设备的长期稳定运行，降低了设备的故障率，提高了设备运行的安全性和可靠性，避免了由于不必要的维护造成的额外费用支出。再者，本实用新型中的系统还对分布补偿中的固定式消弧线圈设备之间的均衡性进行了优化，避免了局部谐振过电压。以下详细的均衡式消弧线圈补偿系统的具体工作方式。[0035]图1示出了本实用新型中的均衡式消弧线圈补偿系统中的多台消弧线圈设备联机运行的系统状态图。其中，GRID表示电网，可以将其作为黑盒处理，在本实用新型实施例中不需要考虑其具体结构及内部连接关系。L为设置于变电站中的自动补偿式消弧线圈设备，其作为主消弧线圈设备^ LnS固定式消弧线圈设备，其作为从消弧线圈设备。主消弧线圈设备所在的线路带有阻尼电阻R，可以改变电抗值；从消弧线圈设备所在的线路不带阻尼电阻，不能改变电抗值。通过改变主消弧线圈设备L的电感值，控制主机采集到系统的电气量，进而计算系统的电容电流。以下详细分析计算的方法。当各个母联开关闭合后，系统的零序回路示意图如图2所示，其中U。’、U。/、 U02\……UJ分别为各个消弧线圈设备所在的消弧支路的不平衡电压，Cs为系统总的对地电容。在并列运行的均衡式消弧线圈补偿系统中，由于从消弧线圈设备均为固定式消弧线圈设备，其电感值保持不变。图3是图2示出的零序回路的简化等效电路图。利用戴维南定理可以将图3中虚线框内的部分转换为图4虚线框内所示的等效戴维南电路，转化为电源与阻抗的串联。其中，Zp = jXCs//jXLp'，在图中，&仍标记为Ζ。 XCs表示系统电容的容抗，XLp’表示各从消弧线圈设备的并联感抗。于是满足下面的关系Zp 二 Rp-JXp = -JXCs H jXLp、= ；二二二 (式子 D
.XCs ■ XLp'―― 1-
J (XLp'-XCs)于是可以得到Rp = 0(式子 2)
T, XCs. XLp’Xp =-—(式子 3)
(XLp'-XCs)式中，XLp'= XL1//…//XLi//…//XLn。由图3可以得到回路中的电压相量的表达式IJ0 = I[R + j{XL - D](式子 4)当计算电容电流时，改变主消弧线圈设备L的电抗量，根据主消弧线圈设备L的中性点电流幅值和相角的变化求解对地电容电流，其相量图参见图5。在图5中，R表示回路中的总电阻(因为该回路中的总电阻阻值近似等于主消弧线圈设备的阻尼电阻阻值，所以同样记为R)，XL1表示主消弧线圈设备调档前的电抗，XL2表示主消弧线圈设备调档后的电抗；、表示并联部分容抗的绝对值；Utl是戴维南等效电路电源；I11是调档前主消弧线圈设备中点电流，I12是调档后主消弧线圈设备中点电流；θ为改变前后电流的相角差。根据相量图5可以列出一个二元一次方程组](式子 5)求解上述方程组，可以得到R和、
IuLJXn -X/2)-sin<9-cos<9R = --“ n；“二 H , ,TT^ (式子 6)
(Z11 - cos ^-Z12 )(/12 - cos ^-Z11)-Z11Z12 · Sin θ
6[0051]
权利要求1.一种均衡式消弧线圈补偿系统，其特征在于，包括位于变电站中的自动补偿式消弧线圈设备、位于环网站中的固定式消弧线圈设备；所述自动补偿式消弧线圈设备和固定式消弧线圈设备共同对系统的电容电流进行补偿，所述自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值可以调节，所述固定式消弧线圈设备的补偿电流值固定不变；每个固定式消弧线圈设备的补偿电流值选为该设备所属环网站地区电容电流容量的 50% -60%。
2.根据权利要求1所述的均衡式消弧线圈补偿系统，其特征在于，每个环网站中的固定式消弧线圈的补偿电流值均小于该环网站所带负荷的电容电流之和。
3.根据权利要求1所述的均衡式消弧线圈补偿系统，其特征在于，每个固定补偿消弧线圈设备后的阻尼电阻被短接。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的均衡式消弧线圈补偿系统，其特征在于，还包括控制主机，所述控制主机用于实时监测系统的电容电流，并根据电容电流的大小向自动补偿式消弧线圈设备发送调节其补偿电流值的指令，以使自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值与固定式消弧线圈设备的补偿电流值之和与系统的电容电流相当。
5.根据权利要求4中任意一项所述的均衡式消弧线圈补偿系统，其特征在于，所述自动补偿式消弧线圈设备为线圈匝数可调节的消弧线圈设备。
专利摘要本实用新型提供一种均衡式消弧线圈补偿系统，包括位于变电站中的自动补偿式消弧线圈设备、位于环网站中的固定式消弧线圈设备；自动补偿式消弧线圈设备和固定式消弧线圈设备共同对系统的电容电流进行补偿，自动补偿式消弧线圈设备的补偿电流值可以调节，固定式消弧线圈设备的补偿电流值固定不变；每个固定式消弧线圈设备的补偿电流值选为该设备所属环网站地区电容电流容量的50％-60％。本实用新型中的均衡式消弧线圈补偿系统采用集中补偿和分布补偿相结合的方式，能够轻松解决系统电容电流不断增大导致的消弧线圈补偿不足的问题，而且，本实用新型中的系统还对分布补偿中的固定式消弧线圈设备之间的均衡性进行了优化，避免了局部谐振过电压。
文档编号H02H9/08GK201966606SQ201120024490
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者何辅江, 凌荣光, 张彦, 李光军, 王伟, 胡杰, 高颂九 申请人:宁波市鄞州供电局