低压线路调压装置及系统的制作方法

本实用新型属于电力供电技术领域，具体的涉及一种低压线路调压装置及系统。

背景技术：

电能质量的重要性随着国民经济的快速发展而不断增强，电能质量日益受到供电企业和电力用户的极大关注和重视，随着季节的不同，用电情况也不同，电力需求的季节性表现为以年为周期的循环变化。夏季和冬季需求大一些，有时短期内需求也会突然上升，如特别热和特别冷的天气。一周中需求也有循环特性，周末随工业活动减少，需求量往往较低。电力需求每年都在稳步上升。在夏季和冬季时，农村电网电压太低，线路上的电压降比较大(超过10％，甚至20％)而导致末端电压偏低，特别是负荷高峰时末端电压偏低。

目前，我国设备生产、制造厂家研究开发了很多节能设备、装置，但由于厂家不熟悉或不了解电网实际情况，以及电力企业的基层单位对设备的性能不熟悉，因此降损节能设备的使用带有盲目性，企业投入了大量资金而经济效益并不明显。另外,农网特点决定了农网需要采用比城网更多的方法和技术。

目前，针对配网“低电压”问题，除采取管理手段外，经常使用降损节能设备和采用技术措施主要有：

目前，我国设备生产、制造厂家研究开发了很多节能设备、装置,但由于厂家不熟悉或不了解电网实际情况,以及电力企业的基层单位对设备的性能不熟悉,因此降损节能设备的使用带有盲目性,企业投入了大量资金而经济效益并不明显。另外,农网特点决定了农网需要采用比城网更多的方法和技术。

针对配网“低电压”问题，除采取管理手段外，重点依靠技术措施进行解决：

1)线路末端安装配电变压器：但是造价高，小负荷下供电成本较难回收。

2)改造分支线路：但是对于线路较长时，调压效果有限。

3)安装稳压器：稳压范畴较小，一般不超过20％，不能满足低电压调节要求。

4)安装分布式发电装置：虽然能够提高供电可靠性，但是新能源的造价较高。

综上所述，目前传统的调压设备存在造价高、调压能力有限的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种低压线路调压装置及系统，以解决现有技术中造价高、调压能力有限的问题，能够降低造价，提供多级调压档位，分级调压，调压范围宽，此外，该低压线路调压装置还具有占用体积小、可灵活配置、使用安全的特点。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种低压线路调压装置，包括自动调压控制器和可调节变压器；其中，

所述可调节变压器的一次侧串联在供电线路中，所述可调节变压器的二次侧设置有多个调压档位，所述调压档位包括抽头和晶闸开关；

所述自动调压控制器包括控制模块、数据采集模块和开关投切模块，所述数据采集模块、开关投切模块与所述控制模块相连接；

所述数据采集模块采集供电线路输入端的电压值Ui、供电线路输出端的电压值Uo、供电线路的负荷电流Ic；

所述开关投切模块与所述晶闸开关相连接，所述开关投切模块根据Ui、Uo、Ic，通过晶闸开关控制接入二次侧的抽头，以调节调压档位。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该低压线路调压装置还包括电流互感器，所述电流互感器与所述数据采集模块相连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该低压线路调压装置还包括输入电压互感器和输出电压互感器，所述输入电压互感器、输出电压互感器与所述数据采集模块相连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该低压线路调压装置还包括旁路开关，所述旁路开关并联于供电线路中串联的所述可调节变压器的一次侧的两端，所述旁路开关的控制端与所述开关投切模块相连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该低压线路调压装置还包括无功补偿模块。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该低压线路调压装置还包括无功补偿模块保护装置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述可调节变压器为无触点式可调节变压器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述可调节变压器铁芯为高导磁硅钢片。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，可调节变压器为干式变压器。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种低压线路调压系统，其中，包括上位机以及第一方面及其可能的实施方式所述的低压线路调压装置，其中，

所述低压线路调压装置包括通讯模块，所述低压线路调压装置通过所述通讯模块与所述上位机相连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的低压线路调压装置包括自动调压控制器和可调节变压器，可调节变压器设置有多个调压档位，能够通过多个调压档位对低压线路进行分级调压，调压范围大，操作方便，维护简单，使用寿命长，自动调压控制器采集供电线路输入端的电压值Ui、供电线路输出端的电压值Uo、供电线路的负荷电流Ic，并根据采集的Ui、Uo、Ic，控制可调节变压器切换到相应的调压档位，进行相应的电压调节，满足用户供电需求。能够有效地解决农村电网中末端电压过低的问题，从而保证供电质量、提高电压合格率，不用延伸10KV线路，不需新增配电变压器。并且输出为正弦波，无谐波干扰，输出效率高，可长期连续工作，能承受短时超载，过载能力强，适用负载广泛，可与各类设备配合运行(如消谐)，适合在大中功率场合下应用。此外，为电力部门节省大量的人力、物力成本的同时，又向用户提供了稳定可靠的供电质量，从而大大减少了农网改造的投资。

本实用新型提供的低压线路调压系统，包括上位机以及低压线路调压装置，低压线路调压装置与上位机能够进行通讯，低压线路调压装置调压过程的运行过程和参数，可以通过上传给上位机，同时上位机可以通过通讯模块向低压线路调压装置发送指令，从而达到上位机远程实时监测低压线路调压装置的目的。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本实用新型实施例1提供的一种低压线路调压装置的结构框图；

图2为图1中的低压线路调压装置的自动调压控制器的结构框图；

图3为图1中的低压线路调压装置的无功补偿模块保护装置的电路示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的一种低压线路调压系统的结构示意图。

图标：1-自动调压控制器；11-控制模块；12-数据采集模块；13-开关投切模块；2-可调节变压器；3-无功补偿模块；4-无功补偿模块保护装置。

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，下面将结合附图对本实用新型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。

目前现有的调压设备存在造价高、调压能力有限，应用范围受到限制的问题。基于此，本实用新型实施例提供的一种低压线路调压装置及系统，以解决现有技术中调压设备存在造价高、调压能力有限的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种低压线路调压装置进行详细介绍。

实施例1

如图1所示，该低压线路调压装置包括自动调压控制器1和可调节变压器2，其中，

参照图2，自动调压控制器1包括控制模块11、数据采集模块12和开关投切模块13，数据采集模块12、开关投切模块13与控制模块11相连接；

进一步的是，控制模块11为微控制器(MCU)，优选的是，控制模块11为51系列单片机。

数据采集模块12采集供电线路输入端的电压值Ui、供电线路输出端的电压值Uo、供电线路的负荷电流Ic；

进一步的是，数据采集模块包括采样电路、时钟电路和GPS电路，GPS电路为MCU提供时间信号，采样电路采集供电线路输入端的电压值Ui、供电线路输出端的电压值Uo、供电线路的负荷电流Ic，并将Ui、Uo和Ic发送至控制模块11；时钟电路用于控制采样电路的采样频率，通过时钟电路设定采样电路的采样频率，采样频率为多级并列式；通过GPS电路为MCU提供准确的时间信号，通过时钟电路设定采样电路的采样频率，且采样频率为多级并列式，通过多级嵌套的设定方式可以设定不同月份、工作日与非工作日以及白天与晚上使用不同的采样频率时间，既能满足电压补偿装置响应时间的同时，还节省了数据的存储空间，以及对数据处理速度的要求。

本实用新型实施例中采样频率至少包括三级并列采样频率，分别为适用于春秋的第一级采样频率、适用于夏天的第二级采样频率和适用于冬天的第三级采样频率，且每一级采样频率中工作日的白天和晚上不同，非工作日的白天和晚上也不同，因此可以根据用电情况配置不同的采样频率，在及时准确获取电流、电压采样信号的同时，节省数据存储空间以及降低控制电路对数据处理速度的要求。

可调节变压器2的一次侧串联在供电线路中，可调节变压器2的二次侧设置有多个调压档位，调压档位包括抽头和晶闸开关TSW；调压档位可以根据需要进行定制，作为本实施例优选的方式，调压档位为6个，分别可以提升10％、12％、15％、18％、20％、24％，当192V≤Ui≤204V时，自动调压控制器控制可调节变压器切换到12％调压档位，抬升12％电压，实现输出电压Uo在215V～228V之间；

当165V≤Ui≤192V时，自动调压控制器控制可调节变压器切换到20％调压档位，抬升20％电压，实现输出电压Uo在198V～230V之间；当Ui≥204V或Ui≤155V或故障时，自动调压控制器控制旁路开关导通，使可调节变压器进入旁路状态，即输入电压Ui等于输出电压Uo。

晶闸开关TSW为双向晶闸管，由两个反向并联的晶闸管组成，晶闸管为可控硅器件。

开关投切模块13与晶闸开关TSW相连接，开关投切模块13根据数据采集模块12采集的Ui、Uo、Ic，通过晶闸开关TSW控制接入二次侧的抽头，以调节调压档位。

进一步的是，该低压线路调压装置还包括电流互感器CT，电流互感器CT与数据采集模块12相连接。电流互感器CT用于检测调压装置的运行电流，可以保护实现电流指示和保护功能。

优选的的是，该低压线路调压装置还包括输入电压互感器PT1和输出电压互感器PT2，输入电压互感器PT1、输出电压互感器PT2与数据采集模块12相连接。电压互感器可以将大电压变换为小电压，用来测量线路的电压、功率和电能，可以用来为自动调压控制器供电，同时当线路故障时保护线路中的自动调压控制器。

进一步的是，该低压线路调压装置还包括旁路开关KM1，旁路开关KM1并联于供电线路中串联的可调节变压器的一次侧的两端，所述旁路开关KM1的控制端与开关投切模块13相连接。旁路开关KM1用于切换调压装置工作模式(旁路运行/调压运行)。在输入电压合格的情况下，设备自动进入旁路功能，进一步的是，旁路开关可以是晶闸开关、真空永磁开关、快速断路器的任意一种，切换时间极短，为毫秒级，起到快速切换工作模式。

进一步的是，该低压线路调压装置还包括无功补偿模块3，用于补偿线路上的无功电流，降低因无功电流造成的线路压降，优选的是，无功补偿模块包括自愈式电力电容器、自动投切开关等无触点电容投切组件，自动投切开关可以为晶闸开关，无功补偿模块3的自动投切开关控制端与自动调压控制器1的控制模块11相连接，能够实现无功自动补偿。

进一步的是，该低压线路调压装置还包括无功补偿模块保护装置4。无功补偿模块保护装置并联于无功补偿模块3的两端，起到保护无功补偿模块的作用。优选的是，无功补偿模块保护装置包括金属氧化物限压器MOV、晶闸开关TSW2、阻尼阻抗L。具体结构参见图3，晶闸开关TSW2与阻尼阻抗L串联后与金属氧化物限压器MOV并联。当发生故障时，金属氧化物避雷针MOV瞬间动作，为无功补偿模块提供一级保护，由于MOV长时间动作需要的额定容量高，会造成成本高，体积大，所以为了保护MOV，降低其额定容量和成本，采用晶闸开关TSW2与阻尼阻抗L串联形成的支路，晶闸开关TSW2包括两个反向并联的晶闸管，晶闸开关TSW2与阻尼阻抗设备L在金属氧化物限压器MOV动作后快速接入电路，两者相互协调配合，调节电路的电流和阻抗，同时可以用于泄放电容器的残余电荷，可以作为MOV的一级保护电路以及无功补偿模块的二级保护电路，既为电容器提供了多级保护，提高了电容器的使用寿命，又根据各级保护器件自身的特点使其在特定的时刻动作、特定的时间内工作，提高了各个保护器件的使用寿命，进而降低了电容器组与各个保护器件的折旧额、维护费用，从而提高了输电线路的稳点性。

优选的是，可调节变压器2为无触点式可调节变压器，由于可调节变压器的二次侧设置有多个调压档位，调压档位包括抽头和晶闸开关，晶闸开关为可控硅器件，可控硅器件无触点过零切换档位调压，与传统的继电器切换或电机滑环式调压装置相比，具有响应速度非常快、调压切换时间极小(小于2ms)、使用寿命长(大于20年)、可靠性高等优点。

进一步的是，可调节变压器铁芯为高导磁硅钢片，器件铁芯采用的是高导磁硅钢片，磁通密度取值低，铁损小；线圈采用优质导线制作，电流密度取值低，铜损小，能够长期挂网运行，电能损耗低，可靠性高。

进一步的是，可调节变压器2为干式变压器，无需换油免维护，避免了绝缘油杂质增多、游离碳增多，油质变黑造成的换油和维护费用，节约成本，进一步降低了造价。

下面简要说明调压过程：

可调节变压器的二次侧有多个调压档位，调压档位包括抽头和晶闸开关，抽头与晶闸开关配合，可以提供不同大小和方向的调节电压△U。晶闸开关受自动调压控制器控制，当控制器检测到用户侧线路电压变化时，控制相应调压档位的晶闸开关导通，通过晶闸开关控制接入二次侧的抽头，实现不同调压档位的绕组接入，通过可调节变压器对电网电压进行调节，使电网用户端电压Uo＝Ui±△U，实现对电网电压的升降压调整控制。△U为正时，称为升压调压，△U为负时，称为降压调压。

本实施例提供的一种低压线路调压装置，包括自动调压控制器和可调节变压器，可调节变压器具有多个调压档位，调压范围宽，同时调压档位采用晶闸开关，无触点可控硅器件控制，具有调压时间短，过零换挡，不会致供电中断、使用寿命长、可靠性高的优点，此外还具有调压过程平稳，可靠性高，由于过零换挡，使装置运行的每秒每刻每一相，都保证输出电压的合格率100％，自动调压控制器可实现自动调压，无需人工参与，节省了人力成本，减少造价。

实施例2

参照图4，本实用新型实施例还提供了一种低压线路调压系统，包括上位机以及实施例1中的低压线路调压装置，其中，

低压线路调压装置包括通讯模块，低压线路调压装置通过通讯模块与上位机相连接，实现上位机和低压线路调压装置的信号和数据传输，从而达到上位机远程实时监测低压线路调压装置的目的。

进一步的是，通讯模块包括有线通讯模块和无线通讯模块，有线通讯模块可以是CAN总线接口或者RS485串行接口，无线通讯模块可以是GPRS网络模块、短信模块、ZigBee网络模块、CDMA网络模块、GSM网络模块，优选的是，通讯模块为GPRS网络模块，低压线路调压装置通过GPRS通讯网络将运行过程和参数上传给上位机，同时上位机可以通过通讯模块发送调压命令，进行主动调节。

下面简要说明上位机与低压线路调压装置调压命令的过程：

上位机通过无线通讯模块将调压命令下发给低压线路调压装置，低压线路调压装置接收到命令后，由自动调压控制器执行调压命令，控制相应调压档位的晶闸开关导通，通过晶闸开关控制接入二次侧的抽头，实现不同调压档位的绕组接入，实现对电网电压的调节。

本实用新型实施例提供的一种低压线路调压系统，与上述实施例提供的低压线路调压装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。