一种低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统。
【背景技术】
[0002]当前绝大多数农村的现状是:收入低，生活水平低，居住相对分散，虽然解决了村村通电问题，但用电负荷量偏低，农村低压供电线路普遍存在电压过低的问题。
[0003]究其缘由:一方面是农村居住相对分散，导致变压器台区的供电范围较大，低压配电线路的供电半径较长，低压线路的压降较大，使得线路末端电压过低；另一方面，由于用电负荷偏低，供电量不足，经济效益难以体现，因而难以通过投资增加变压器台区的方式缩小供电范围。因而当前农村线路的电压经常处于波动状态，而当用电负荷较大时，低压线路电压水平明显偏低，尤其在低压线路的末端，电压过低甚至不能满足用电电器的启动电压要求。农村低压线路电压过低问题已经成为长期未能得到妥善解决的历史遗留问题。
[0004]解决农村线路电压过低问题的途径有:1)缩小变压器台区的供电范围，它是彻底解决线路电压过低的终极手段。然而，由于农村居住分散，用电负荷低，该解决方案意味着要大量增加变压器的台区数量，但供电量却得不到相应的增长，因而巨大的投资没有经济回报支持，此路不通；2)尝试用技术手段解决电压过低问题。
[0005]目前采用技术手段解决电压过低问题的主要方案有:1)通过有载调压抽头调高变压器台区的出口电压，该方案虽然能在一定程度上提升低压线路的末端电压，但会导致线路前段供电电压偏高，容易烧坏前段用户的用电设备，过高的电压也会导致损坏增加，与节能降耗的宗旨相违背；2)采用自耦变压器调压方案，可以通过档位的变换，将电压保持在一个合格水平，但由于自耦变压器体积大，重量重，一般情况下都需要立杆安装，从而导致安装点占地面积大，费用高，埋杆工程量大，周期长等诸多不便，而且换档操作可能会出现用户末端短暂断电失压现象，应用受到限制；3)采用无功补偿技术，降低线路的视在电流，从而减小线路阻抗引起的压降，可以达到提升线路末端电压的作用。采用该方案的装置具有体积小重量轻的特点，在负荷功率因数明显偏低和三相不平衡严重时具有一定的效果，但其局限性也十分明显，主要体现在:电容器易损坏，对功率因数较高的线路电压提升作用不明显等；4)晶闸管调压方案，通过晶闸管调相作用，实现对电压的调节，但由于技术复杂，工作谐波污染严重，可靠性低等问题也未能得到实际应用。
[0006]综合分析上述各种技术手段，其根本是期望通过一台设备或装置来解决低压线路电压过低问题，问题在于:产生线路电压降低的根本原因是由于用电电流在线路阻抗上产生压降造成的，因而对于任一条低压供电线路来说，其线路电压水平是一条下垂线，其下垂的斜率是由线路阻抗和用电电流共同作用所决定的，因此在这条供电线路上单纯地选择在某一个点安装一台设备来提升电压，是难以满足整条线路的电压水平要求的。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统，该系统通过在低压供电线路中串联接入若干个电压补偿装置，实现低压电路电压的阶梯式补偿，从而使得整条低压线路的电压水平能够达到满足用户的用电要求。
[0008]为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统，该补偿系统包括串联接入低压供电线路中的若干台电压补偿装置，所述电气补偿装置中设置有三端耦合电抗器和控制模块，所述控制模块包括电流取样电路、电压取样电路、联机状态通信检测电路和CPU ;其中，
所述电流取样电路，用于采集所述电压补偿装置输出端的电流信号，并将该电流信号输入所述CPU中；
所述电压取样电路，用于采集所述电压补偿装置输入端的电压信号，并将该电压信号输入所述CPU中；
所述联机状态通信检测电路，用于所述电压补偿装置之间交换工作状态信号，并将该信号输入所述CPU中，以便CPU根据线路中其他电压补偿装置的启停动作，确定自身的状态；
所述CPU，处理接收到的信号，控制所述三端耦合电抗器的开启或关闭，以实现阶梯式电压补偿。
[0009]进一步，所述CPU根据所述电流信号判断所述低压供电电路是否过载。
[0010]进一步，所述CPU根据所述电压信号判断所述低压供电电路的电压值是否低于供电电压标准设定值。
[0011]进一步，所述联机状态通信检测电路的通信信号直接以载波的方式在所述低压供电线路上传输。
[0012]本发明所涉及的低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统，通过将若干台电压补偿装置分散式地串联接入到低压供电线路的各分段上，在各电压补偿装置自主协调控制下对低压电路电压进行阶梯式的补偿，使得整条低压线路的电压水平能够达到满足用户的用电要求。此外，由于电压补偿装置通过对三端耦合电抗器的接入和退出控制就能实现低压线路的电压补偿与否，装置具有体积小、重量轻、可靠性高、安装方便、电压补偿效果好、电压调节过程不失压等优点。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的实施方案分布示意图；
图2是本发明的电压补偿装置的结构示意图；
图3是本发明的控制系统的结构示意图；
图4是本发明实施后的线路电压效果图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0015]如图1所示，本发明的低压线路电压阶梯式串联叠加补偿系统包括若干台电压补偿装置BV，各电压补偿装置BV串联接入不同负载区之间的火线L上，其电气接线方式为:在第一段等效负载Z1之后的火线L上，串联接入电压补偿装置BV1，然后经过第二段等效负载Z2后，又串联接入电压补偿装置BV2，依此类推，在经过第η段等效负载Ζη后，串联接入电压补偿装置BVn，其输出电压用于驱动第n+1段等效负载Zn+1，各台电压补偿装置BV的零线均与供电线路的零线N连接在一起，并通过设置在每一台电压补偿装置上的控制系统CS，实现各电压补偿装置自主控制、协调配合，进而实现低压电路的阶梯式补偿，使得整条低压线路的电压水平能够达到用户的用电需求。
[0016]如图2所示，电压补偿装置BV包括三端耦合电抗器XB、保护熔断器R、控制开关K1、旁路开关K2和控制系统CS，其中三端耦合电抗器XB的公共端与输入火线L相连，三端皁禹合电抗器XB阻数较少的一端与输出火线相连，三端稱合电抗器XB阻数较多的一端与控制开关K1的一端连接，控制开关K1的另一端与保护熔断器R的一端相连，保护熔断器的另一端则连接到供电线路的零线N上，旁路开关K2的两端分别与输入火线L和输出火线相连，当K1关闭，K2打开时，电压补偿装置启动，当K1打开，K2关闭时，电压补偿装置关闭。
[0017]如图3所示，控制系统CS包括电流取样电路1、电压取样电路U、联机状态通信检测电路S和中央控制电路CPU，其中电流取样电路I用于采样电压补偿装置BV的输出电流大小，并将采样结果发送至所述中央控制电路CPU，CPU以此判断输出电流是否过载；电压取样电路用于采样电压补偿装置BV输入端火线L和零线N之间的电压，CPU以此判断电压补偿装置BV输入端火线L和零线N之间的电压是否需要补偿，并将采样结果发送至中央控制电路CPU，联机状态通信检测电路S用于对串联在低压线路上的各台电压补偿装置BV1?BVn的运行状态进行联机检测，获取各台电压补偿装置的状态信息，并将检测结果发送至中央控制