一种低压配电网电压控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低压配电网电压控制系统，包括：配变端口控制模块、线路末端控制模块和主控制模块；其中，配变端口控制模块用于根据主控制模块的对应控制信号，对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整；线路末端控制模块用于根据主控制模块的对应控制信号，对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整；主控制模块，用于获取配变端口的三相电压电流、配变分接头位置，并计算配变端口处无功功率、不平衡度，以及获取配电网末端三相电压电流，计算配电网末端无功功率，并向配变端口控制模块和线路末端控制模块分别发出对应的控制信号。可以对低压配电网进行优化，提高电压质量。使得无功、不平衡以及线路各处电压达到最佳。
【专利说明】
一种低压配电网电压控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种低压配电网电压控制系统。
【背景技术】
[0002]在低压配电网中，尤其是在农网中，由于供电半径较大，供电线路末端负荷处的电压远远低于配电端口处的电压。配电端口处为400V的配电网，实测中某些负荷处的相电压甚至能够低至150V以下，严重影响用电质量。
[0003]目前，通常采用的改善方法包括:(I)新增变压器，改善供电网络布局；(2)将截面较小的导线换成线径较大的导线；(3)配电端口处安装无功补偿装置，减少无功电能损耗；
[4]调整变压器电压分接头位置，提高整个网络的电压；(5)提高三相负荷平衡度。但是上述的各项方法皆存在一些问题:方法(I)和方法(2)成本太高，且实施难度较大，可行性较差；方法(3)和方法(5)改善电压的效果并不明显，尤其是负荷末端的电压变化不大;采用方法
(4)时，如果把负荷末端的电压调整到达标，则配变端口处势必会有过电压的风险，特别是在负荷低的时段，存在供电安全隐患。
[0004]因此，如何对低压配电网进行优化，提高电压质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种低压配电网电压控制系统，可以对低压配电网进行优化，提尚电压质量。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案:
[0007]—种低压配电网电压控制系统，包括:配变端口控制模块、线路末端控制模块和主控制模块；
[0008]其中，所述配变端口控制模块和所述主控制模块连接，用于根据所述主控制模块的对应控制信号，对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整；
[0009]所述线路末端控制模块和所述主控制模块连接，用于根据所述主控制模块的对应控制信号，对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整；
[0010]主控制模块，用于获取配变端口的三相电压电流、配变分接头位置，并计算配变端口处无功功率、不平衡度，以及获取配电网末端三相电压电流，计算配电网末端无功功率，并向所述配变端口控制模块和所述线路末端控制模块分别发出对应的控制信号。
[0011 ]优选地，所述配变端口控制模块包括:
[0012]可调电流源，用于对配电网线路进行实时无功补偿，和发出逆变电流进行负荷平衡调整；
[0013]无功补偿单元，用于配合所述可调电流源进行无功补偿。
[0014]优选地，所述无功补偿单元包括m个端口补偿电容器组，所述无功补偿单元采用η个所述端口补偿电容器组对所述配电网线路进行无功补偿，η为所述配电网端口处无功功率与单个端口补偿电容器组容量的比值整数部分，n <m，m为大于O的整数，η为不小于O的整数。
[0015]优选地，所述线路末端控制模块包括:
[0016]末端补偿单元，用于在配电网线路末端无功功率大于第一预设阈值时，对配电网线路末端负荷进行无功补偿；
[0017]末端调压单元，用于在所述配变端口控制模块对配电网线路进行负荷平衡调整后，所述配电网线路末端负荷处电压小于第二预设阈值时，对配电网线路末端负荷进电压调整。
[0018]优选地，还包括:
[0019]配变分接头调整单元，用于在所述配变端口处电压低于第三预设阈值时，经延时第一预设时间段后，调节配变分接头位置。
[0020]优选地，还包括:
[0021]监控单元，所述监控单元与所述主控制模块连接，用于实时获取低压配电网电压控制信息。
[0022]优选地，所述配变端口控制模块还包括:
[0023]第一微控制单元，用于采集配变端口处的三相电压电流信号，计算无功电量、比对相间不平衡差流，与所述主控制模块进行数据命令传输交换，以及自行控制所述可调电流源和所述无功补偿单元。
[0024]优选地，所述线路末端控制模块还包括:
[0025]第二微控制单元，用于采集线路末端电压电流信号，测量电压、计算末端无功电量，与所述主控制模块进行数据命令传输交换，以及自行控制所述末端补偿单元和所述末端调压单元。
[0026]与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点:
[0027]本实用新型实施例所提供的低压配电网电压控制系统，包括:配变端口控制模块、线路末端控制模块和主控制模块;其中，配变端口控制模块用于根据主控制模块的对应控制信号，对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整;线路末端控制模块用于根据主控制模块的对应控制信号，对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整;主控制模块，用于获取配变端口的三相电压电流、配变分接头位置，并计算配变端口处无功功率、不平衡度，以及获取配电网末端三相电压电流，计算配电网末端无功功率，并向配变端口控制模块和线路末端控制模块分别发出对应的控制信号。本实用新型技术方案通过主控制模块获取配电网中配变端口处的无功情况、平衡度以及线路末端的负荷处的无功情况和电压情况；并实时分析计算，通过位于配电网线路末端的线路末端控制模块和位于配变端口处的配变端口控制模块，共同协作，以对配电线路中的无功功率进行补偿，并进行负荷平衡调整以及电压调整，实现了实时完全补偿掉无功，减少损耗，提高电压质量等目的，实时完全平衡三相负荷，使得三相电压满足供电国家标准，从根本上提高电网中末端负荷的电压，通过智能优化控制，使得无功、不平衡以及线路各处电压达到最佳。
【附图说明】
[0028]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。
[0029]图1为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的低压配电网电压控制系统结构示意图；
[0030]图2为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的低压配电网电压控制系统电路结构示意图；
[0031]图3为本实用新型一种实施方式中末端调压单元的具体电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]本实用新型的核心是提供一种低压配电网电压控制系统，可以对低压配电网进行优化，提尚电压质量。
[0033]为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0034]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0035]请参考图1，图1为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的低压配电网电压控制系统结构示意图。
[0036]在本实用新型的一种【具体实施方式】中，提供了一种低压配电网电压控制系统，包括:设置在配变端口处的配变端口控制模块1、设置在线路末端的线路末端控制模块2和主控制模块3;其中，配变端口控制模块I和主控制模块3连接，用于根据主控制模块3的对应控制信号，对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整;线路末端控制模块2和主控制模块3连接，用于根据主控制模块3的对应控制信号，对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整;主控制模块3，用于获取配变端口的三相电压电流、配变分接头位置，并计算配变端口处无功功率、不平衡度，以及获取配电网末端三相电压电流，计算配电网末端无功功率，并向配变端口控制模块和线路末端控制模块分别发出对应的控制信号。
[0037]需要说明的是，主控制模块包括主控制器，还包括与主控制器连接的采集单元，该采集单元包括采集配变端口电压电流的端口采集器，采集末端电压电流的末端采集器和采集配变分接头位置的分接头位置采集器。
[0038]在本实施方式中，主控制模块实时获取配电网中配变端口处的无功情况、平衡度以及线路末端的负荷处的无功情况和电压情况，并实时计算出补偿无功功率、调整不平衡度以及调整电压所需要的数据参数，并智能控制设置在配变端口处的配变端口控制模块和设置在线路末端的线路末端控制模块共同工作，从配电断口处和线路末端共同进行对应的参数调节，通过配变端口控制模块对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整，通过线路末端控制模块对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整。从而能够实时完全补偿掉无功，减少损耗，提高电压质量等目的，实时完全平衡三相负荷，使得三相电压满足供电国家标准，从根本上提高电网中末端负荷的电压，通过智能优化控制，使得无功、不平衡以及线路各处电压达到最佳。
[0039]请参考图2，图2为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的低压配电网电压控制系统电路结构示意图。
[0040]在上述实施方式的基础上，本实用新型一种【具体实施方式】提供的低压配电网电压控制系统，配变端口控制模块I设置在配变端口处，即位于输电线路中的变压器的输出端与负荷之间。其中，配变端口控制模块I包括:可调电流源11，用于对配电网线路进行实时无功补偿，和发出逆变电流进行负荷平衡调整;无功补偿单元12，用于配合可调电流源进行无功补偿；
[0041 ]在配变端口处还设置有配变分接头调整单元(图中未示出)，用于在配变端口处电压低于第三预设阈值时，经延时第一预设时间段后，调节配变分接头位置。
[0042]在本实施方式中，可调电流源和无功补偿单元皆起到无功补偿的作用，主控制模块根据获得的数据进行分析判断，根据实际情况，控制可调电流源和无功补偿单元单独或者共同完成无功补偿。而若检测到配变端口处电压较低，低于预设的电压阈值时，(优选该电压阈值为93 %Ue，即低于93 %的配变端口标准电压时)，经延时(30分钟至I小时后)通过配变分接头调整单元调节配变分接头位置，提高整个网络的电压，由于之前已经进行过了无功补偿及不平衡调整，因此，此时调节配变分接头位置只是微调，不会造成过电压风险。
[0043]其中，优选无功补偿单元包括m个端口补偿电容器组，无功补偿单元采用η个端口补偿电容器组对配电网线路进行无功补偿，η为配电网端口处无功功率与单个端口补偿电容器组容量的比值整数部分，n <m，m为大于O的整数，η为不小于O的整数。
[0044]需要说明的是，本实施方式只是优选无功补偿单元包括m个端口补偿电容器组，也可以采用固定补偿，本实施方式对此并不做限定，具体视情况而定。
[0045]优选地，线路末端控制模块包括:末端补偿单元，用于在配电网线路末端无功功率大于第一预设阈值时，对配电网线路末端负荷进行无功补偿;末端调压单元，用于在配变端口控制模块对配电网线路进行负荷平衡调整后，配电网线路末端负荷处电压小于第二预设阈值时，对配电网线路末端负荷进电压调整。
[0046]如图2所示，图2以m= 3为例进行说明。当末端无功缺口较大时，优先启动末端补偿单元，末端补偿完成以后、或是末端无功缺口较小时(小于末端单组电容补偿容量)则启动端口处可调电流源和无功补偿单元，具体的工作模式如下:
[0047]当0<Q1<Q时，优先采用可调电流源进行实时补偿；
[0048]iQ<Ql<2Q时，优先投入一个端口补偿电容器组进行无功补偿，剩余部分采用可调电流源完成无功补偿；
[0049]当2Q<Q1<3Q时，优先投入二个端口补偿电容器组进行无功补偿，剩余部分采用可调电流源完成无功补偿。
[0050]当然，当m>3时，以此类推。
[0051]其中，Q为端口处无功补偿单元单组电容器组容量，即一个端口补偿电容器组的容量;Ql为端口处无功缺口。
[0052]在本实施方式中，若配变端口控制模块完成无功补偿后，末端负荷处电压(三相、单相)仍有不达标的情况，则控制可调电流源进行负荷平衡调整。通过采集到的数据计算三相差流(最大相电流减去最小相电流)，若三相差流不为0，则可调电流源发出逆变电流平衡负荷。负荷调整平衡后，若末端负荷处电压(三相、单相)仍有不达标的情况，低于相电压220V，则启动末端调压单元，跟踪调节。
[0053]在本实施方式中，主控制模块与配变端口控制模块及线路末端控制模块通过有线或无线实现通信；主控制模块与后台监控单元通过有线或无线实现通信，所谓的后台监控单元指的是用户操作室等内的监控系统，用于观察输电线路的情况。
[0054]在本实施方式中，优选配变端口控制模块中端口补偿电容器组为I组或多组电容器通过接触器、晶闸管或复合开关来控制投切;线路末端控制模块中末端补偿单元为I组或多组电容器通过接触器、晶闸管或复合开关来控制投切。配变端口控制模块中可调电流源与端口补偿电容器组总容量配比为2:1—一1:2;配变端口控制模块中可调电流源与端口补偿电容器组的单组电容容量比为10: I——2: I;配变端口控制模块中端口补偿电容器组单组容量与线路末端控制模块中补偿单元中的电容器组单组容量比为6:1——I: I;线路末端控制模块中末端调压单元容量与配变容量比为1:5——1:20。线路末端控制模块中末端调压单元的电压调整范围为:130V?250V。
[0055]此外，在本实施方式中，末端调压单元的具体电路结构如图3所示，图3为本实用新型一种实施方式中末端调压单元的具体电路结构示意图。该末端调压单元包括一个与输电线路连接的调压回路31，该调压回路31还并联有自动旁路开关32，优选该自动旁路开关32为触发式复合开关，可与调压回路实现不断电切换，其中，调压回路31包括主补偿线路圈311和小补偿线路圈312，以及其他元器件。
[0056]需要说明的是，本实施方式只是优选自动旁路开关为触发式复合开关，也可以采用接触器、电子开关、断路器、刀闸开关等，只需要保证能够实现自动切换或手动切换即可。
[0057]在本实用新型的一种【具体实施方式】中，设置一个主控制模块、一台端口治理箱体、一台或几台末端治理箱体，端口治理箱体即主要用于安装配变端口控制模块的箱体，而末端治理箱体即主要用于安装线路末端控制模块的箱体。其中，主控制模块可以集成在端口治理箱体内，可也以采用独立小控制箱模式与端口治理箱体安装在一起。端口治理箱体装设在配变出线端口处，箱体内包括可调电流源、无功补偿单元，此外，还可以包括第一微控制单元。末端治理箱体装设在末端负荷前端，可以是单相或三相。末端治理箱体内主要有末端补偿单元、末端调压单元，还可以包括第二微控制单元。
[0058]其中，第一微控制单元可以用于采集端口处三相电压电流信号，计算无功电量、比对相间不平衡差流，经过RS-485串口通讯单元与主控制单元完成数据命令传输交换，其也可自行控制可调电流源及无功补偿单元。第二微控制单元采集负荷末端电压电流信号，测量电压、计算无功电量，与主控制单元完通过GPRS完成数据命令传输交换，其也可自行控制末端补偿单元、末端调压单元。主控制模块通过GPRS无线通信网络将实时数据上传至供电公司的电脑平台。
[0059]主要包括后台监控单元、主控制模块、配变端口控制模块和线路末端控制模块几部分。配变端口控制模块包括可调电流源单元、无功补偿单元和配变分接头调整单元，线路末端控制模块包括末端调压单元和末端补偿单元。可调电流源单元、无功补偿单元、配变分接头调整单元、末端调压单元和末端补偿单元作为子单元通过主控制模块优化控制，也可各自独立运行。通过对配变端口和末端的综合治理，达到整条线路电压优化目的。
[0060]需要说明的是，在本实用新型的实施方式中，所谓的“末端”指的并不是线路的最后端，只是相对于配变端口来说，线路末端的负荷指的是在距离变压器最邻近的第一负荷之后的其他负荷。
[0061]综上所述，本实用新型所提供的低压配电网电压控制系统，通过主控制模块获取配电网中配变端口处的无功情况、平衡度以及线路末端的负荷处的无功情况和电压情况；并实时分析计算，通过位于配电网线路末端的线路末端控制模块和位于配变端口处的配变端口控制模块，共同协作，以对配电线路中的无功功率进行补偿，并进行负荷平衡调整以及电压调整，实现了实时完全补偿掉无功，减少损耗，提高电压质量等目的，实时完全平衡三相负荷，使得三相电压满足供电国家标准，从根本上提高电网中末端负荷的电压，通过智能优化控制，使得无功、不平衡以及线路各处电压达到最佳。
[0062]以上对本实用新型所提供一种低压配电网电压控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种低压配电网电压控制系统，其特征在于，包括:配变端口控制模块、线路末端控制模块和主控制模块； 其中，所述配变端口控制模块和所述主控制模块连接，用于根据所述主控制模块的对应控制信号，对配电网线路进行无功补偿和负荷平衡调整； 所述线路末端控制模块和所述主控制模块连接，用于根据所述主控制模块的对应控制信号，对配电网线路末端负荷进行无功补偿以及电压调整； 主控制模块，用于获取配变端口的三相电压电流、配变分接头位置，并计算配变端口处无功功率、不平衡度，以及获取配电网末端三相电压电流，计算配电网末端无功功率，并向所述配变端口控制模块和所述线路末端控制模块分别发出对应的控制信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述配变端口控制模块包括: 可调电流源，用于对配电网线路进行实时无功补偿，和发出逆变电流进行负荷平衡调整； 无功补偿单元，用于配合所述可调电流源进行无功补偿。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无功补偿单元包括m个端口补偿电容器组，所述无功补偿单元采用η个所述端口补偿电容器组对所述配电网线路进行无功补偿，η为所述配电网端口处无功功率与单个端口补偿电容器组容量的比值整数部分，n <m，m为大于O的整数，η为不小于O的整数。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述线路末端控制模块包括: 末端补偿单元，用于在配电网线路末端无功功率大于第一预设阈值时，对配电网线路末端负荷进行无功补偿； 末端调压单元，用于在所述配变端口控制模块对配电网线路进行负荷平衡调整后，所述配电网线路末端负荷处电压小于第二预设阈值时，对配电网线路末端负荷进电压调整。5.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，还包括: 配变分接头调整单元，用于在所述配变端口处电压低于第三预设阈值时，经延时第一预设时间段后，调节配变分接头位置。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括: 监控单元，所述监控单元与所述主控制模块连接，用于实时获取低压配电网电压控制?目息O7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配变端口控制模块还包括: 第一微控制单元，用于采集配变端口处的三相电压电流信号，计算无功电量、比对相间不平衡差流，与所述主控制模块进行数据命令传输交换，以及自行控制所述可调电流源和所述无功补偿单元。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述线路末端控制模块还包括: 第二微控制单元，用于采集线路末端电压电流信号，测量电压、计算末端无功电量，与所述主控制模块进行数据命令传输交换，以及自行控制所述末端补偿单元和所述末端调压单元。
【文档编号】H02J3/12GK205453131SQ201620212258
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】毛四新, 杨俊杰
【申请人】河南隆鑫电力设备有限公司