沿低压配电线路分段投切电容提升末端电压的方法及装置与流程

本发明属于低压台区电能质量综合治理领域，特别是涉及到一种通过沿低压配电线路分段配置投切电容提升末端电压的方法及装置。

背景技术：

目前，供电部门在考核低压台区电压合格率指标时只针对变压器低压输出端的电压合格率，不对末端电压进行考核。而用户是在末端，从变压器到用户之间有一段距离，由于低压配电线路阻抗和用户负载阻抗的作用，产生过大的无功电流，主要是感性无功电流，使线路沿线产生电压损失，导致用户末端电压偏低。因此出现这样的情况：变压器输出的电压是合格的，但用户端电压不合格，引起用户的投诉。因此，解决用户端电压过低问题，是减少投诉，提高电压合格率的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是针对低压台区因线路阻抗造成功率因数过低，导致电压损失过大和末端电压偏低的原因，设计沿低压配电线路分段投切电容提升末端电压的方法及装置，以解决低压台区末端电压偏低的问题。

本发明的目的是这样实现的：沿低压配电线路分段投切电容提升末端电压的方法，其特征为：在变压器低压出口端，安装出口端电能质量监测控制装置，检测变压器出口端三相电压、电流、功率因数；沿配电线路在各负载重心位置设置多个点，安装电容自动投切装置，三相各连接多组有级无功补偿共补电容器、有级无功补偿A、B、C相分补电容器、有级转移有功功率AB、BC、CA线线电容，均为相零或相相并联连接方式；通过电力线工频通信或GPRS或载波通信，实现变压器出口端监测控制装置与各点电容自动投切装置的通信；出口端电能质量监测控制装 置检测到变压器出口端某一相功率因数小于1，处于无功欠补状态时，通过电力线工频通信或GPRS或载波通信发出该相电容组投入命令给沿配电线路分段设置的各电容自动投切装置，某一相功率因数大于1，处于无功过补状态时，通过电力线工频通信或GPRS或载波通信发出该相电容组切除命令给沿配电线路分段设置的各电容自动投切装置；沿线分段设置的各电容自动投切装置收到切除命令后，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相应切除命令，收到投入命令后，判别要投切相线的相电压是否高于投入电压上限值，高于上限值不执行投入命令，不高于投入电压上限值时，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相应投入命令，逐次就地补偿感性无功，减少感性无功流动，由电压低的某一相转移有功功率到电压高的某一相，达到分段减少投切点电压损失，提高投切点的电压质量，实现台区线路分段投切电容减少电压损失和分级提升电压的目的。

沿低压配电线路分段投切电容提升末端电压的装置，其特征为：包括安装在变压器低压出口端的电能质量监测控制装置；安装在配电线路的多个电容自动投切装置；连接三相上的多组有级无功补偿共补电容器；连接三相上的有级无功补偿A、B、C相分补电容器；连接三相上的有级转移有功功率AB、BC、CA线线电容，上述电容器与配电线路的连接均为相零或相相并联连接方式；通过电力线工频通信或GPRS或载波通信，实现变压器出口端监测控制装置与各点电容自动投切装置的通信的通信装置。

电能质量监测控制装置控制器、电容自动投切装置使用北海市深蓝科技发展有限责任公司生产的JKWN/H型控制器。

有级无功补偿共补电容器，使用桂林电力电容器有限责任公司生产的自愈式低压并联电容器，选用型号为BGWJ-0.45-30-3，功率是30kvar。

电容投切开关使用北海市深蓝科技发展有限责任公司生产的复合开关，选用型号是SLFK-H/Δ380V55A。

有级无功补偿A、B、C相分补电容器，使用桂林电力电容器有限责任公司生产的自愈式低压并联电容器，选用型号为BGWJ-0.45-30-3YN，功率是3×10kvar。

电容投切开关使用北海市深蓝科技发展有限责任公司生产的复合开关，选用型号是SLFK-H/Δ220V55A。

采取以上措施的本发明，通过沿线分段电容投切，可以分段补偿无功，分级提升电压，达到末端电压累计提升较大幅值的效果。同时通过变压器出口端安装的监测控制装置，可以监控沿线电容投切后的无功因数，适时发送电容投切命令，不致造成无功过补向变压器高压侧倒送无功功率。

附图说明

附图1是本发明的功能模块的接线图。其中：在出口端接有一个电能质量监测控制装置，在低压配电线路沿线负载重心位置接有多个电容自动投切装置，用于分段投切提升末端电压。

附图2是本发明的电能质量监测控制装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。

附图3是本发明的电容自动投切装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。

下面再结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

本发明是基于如下技术原理：电网中无功功率不足会造成负荷端电压过低，反之，如无功功率过剩，则会造成负荷端电压升高。因此正确分段补偿无功，可以减少无功回流造成的电压损失，改善电压质量。

当电力负荷从线路输送到末端负荷点时，设U-线路额定电压，P- 输送有功功率，Q_x-输送无功功率，R-线路电阻，X-线路电抗，电容补偿投入前，线路电压损失为：ΔU＝(PR+Q_xX)/U，投入补偿电容Q_C后，线路电压损失为：ΔU′＝(PR+(Q_x-Q_C)X)/U，显然减少电压损失为；ΔU-ΔU′＝Q_CX/U，通常，线路上X＞R，故Q_xX＞PR，投入补偿电容Qc后，稳态电压升高近似约为ΔU″＝Q_CX/U，由于线路末端越往后，线路阻抗X越大，因而越靠近线路末端投入电容，升压效果越好。而本方法采用分段电容投切而不是在末端集中投切，主要是考虑低压线路阻抗是沿线分布的，因此分段进行电容投切，可以不致于局部投切电容值大于局部无功负载值而造成局部严重过补，减少无功回流造成的电压损失，提高电压质量。

在变压器低压出口端，安装出口端电能质量监测控制装置，检测变压器出口端三相电压、电流、功率因数；沿配电线路在各负载重心位置设置多个点，安装电容自动投切装置，三相各连接多组有级无功补偿共补电容器、有级无功补偿A、B、C相分补电容器、有级转移有功功率AB、BC、CA线线电容，均为相零或相相并联连接方式；通过电力线工频通信或GPRS或载波通信，实现变压器出口端监测控制装置与各点电容自动投切装置的通信；出口端电能质量监测控制装置检测到变压器出口端某一相功率因数小于1，处于无功欠补状态时，通过电力线工频通信或GPRS或载波通信发出该相电容组投入命令给沿配电线路分段设置的各电容自动投切装置，某一相功率因数大于1，处于无功过补状态时，通过电力线工频通信或GPRS或载波通信发出该相电容组切除命令给沿配电线路分段设置的各电容自动投切装置；沿线分段设置的各电容自动投切装置收到切除命令后，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相应切除命令，收到投入命令后，判别要投切相线的相电压是否高于投入电压上限值，高于上限值不执行投入命令，不高于投入电压上限值时，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相 应投入命令，逐次就地补偿感性无功，减少感性无功流动，由电压低的某一相转移有功功率到电压高的某一相，达到分段减少投切点电压损失，提高投切点的电压质量，实现台区线路分段投切电容减少电压损失和分级提升电压的目的。

附图1是本发明实施例的功能模块的接线图。在附图1中，电能质量监测控制装置安装在变压器低压出口端，主要负责变压器低压出口端的三相电压、电流和功率因数检测、控制末端电容投切命令的发送等，与电容自动投切装置通信用电力线工频通信、载波通信或GPRS通信实现。电容自动投切装置安装位置是在变压器低压出口端至各负载重心位置，沿配电线路设置安装多个点，一般有几十至几百米，主要负责安装位置的分段投切电容补偿无功，分级提升电压，与电能质量监测控制装置通信用电力线工频通信、载波通信或GPRS通信实现。

附图2是本发明实施例的电能质量监测控制装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。主要包含电能质量监测控制装置的控制器、电压、电流和功率因数检测模块和通信模块(电力线工频通信或GPRS或载波通信)。控制器负责控制检测三相电压、电流和功率因数和发送电容投切命令，通信模块(电力线工频通信或GPRS或载波通信)负责将电容投切命令通过电力线或无线网络发送到末端电容自动投切装置，实现与沿配电线路分段设置的电容自动投切装置的通信控制。

附图3是本发明实施例的电容自动投切装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。主要包含电容自动投切装置的控制器、电压检测模块、通信模块(电力线工频通信或GPRS或载波通信)、有级无功补偿共补电容器、有级无功补偿A、B、C相分补电容器、有级转移有功功率AB、BC、CA线线电容。其中电容自动投切装置控制器控制通信模块(电力线工频通信或GPRS或载波通信)，实现与电能质量监测控制装置的通信；电容自动投切装置控制器控制有级无功补偿共补电容器，实现 装置所在位置三相有级电容共补的投切；电容自动投切装置控制器控制所在位置有级无功补偿A、B、C相分补电容器，实现有级无功补偿A、B、C相分补电容器分别投切；电容自动投切装置控制器控制所在位置有级转移有功功率AB、BC、CA线线电容，实现所在位置有功功率有级平衡调节。电容自动投切装置控制器主要功能是控制装置电容的自动投切，当沿线分段设置的各电容自动投切装置收到切除命令后，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相应切除命令。收到投入命令后，判别要投切相线的相电压是否高于投入电压上限值，高于上限值不执行投入命令；不高于投入电压上限值时，按照编号次序依次顺延时间逐台电容自动投切装置执行相应投入命令。逐次就地补偿感性无功，减少感性无功流动，由电压低的某一相转移有功功率到电压高的某一相，采用此方法，达到分段减少投切点电压损失，提高投切点的电压质量，实现台区线路分段投切电容减少电压损失和分级提升电压的目的。

本发明实施例使用的变压器是630KVA，一个支路，沿着低压配电线路设置三个点安装电容自动投切装置用于提升该支路末端电压，使用通信模式分别是GPRS通信模式或电力线工频通信模式。

变压器出口端的电能质量监测控制装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司JKWN/H型控制器，此控制器自带GPRS及工频通信模块，自带三相电压、电流、功率因数检测模块，实现电能质量监测控制装置与各电容自动投切装置的通信控制，实现变压器出口端的三相电压、电流、功率因数检测。

沿线安装的三个电容自动投切装置使用的元器件类型和数量完全一样，控制器均使用北海市深蓝科技发展有限责任公司JKWN/H型控制器，此控制器自带GPRS及工频通信模块，自带三相电压、电流、功率因数检测模块，实现与电能质量监测控制装置的通信控制，实现各安 装位置的三相电压检测。所使用的有级无功补偿共补电容器，是桂林电力电容器有限责任公司生产的自愈式低压并联电容器，选用型号为BGWJ-0.45-30-3，功率是30kvar。所联接的电容投切开关使用北海市深蓝科技发展有限责任公司生产的复合开关，选用型号是SLFK-H/Δ380V55A，实现三相有级电容共补的投切；所使用的有级无功补偿A、B、C相分补电容器，是桂林电力电容器有限责任公司生产的自愈式低压并联电容器，选用型号为BGWJ-0.45-30-3YN，功率是3×10kvar，所联接的电容投切开关使用北海市深蓝科技发展有限责任公司生产的复合开关，选用型号是SLFK-H/Δ220V55A，实现三相有级无功补偿A、B、C相分补电容器分别投切。

本发明实际运行效果良好，配电线路电阻为0.5欧/KM，电抗为0.4欧/KM，变压器出口端的电能质量监测控制装置至第1个电容自动投切装置距离约200米，则电阻为0.1欧，电抗为0.08欧；第2个电容自动投切装置距离约180米，，则电阻为0.09欧，电抗为0.072欧；第3个电容自动投切装置距离约200米，，则电阻为0.1欧，电抗为0.08欧。从运行实际检测结果表明，变压器出口端电压约为230V，全部装置未投入时，第1个电容自动投切装置位置的电压在195-200V，第2个电容自动投切装置位置的电压在186-190V左右，第3个电容自动投切装置位置的电压在180-185V左右，当第1、第2、第3个电容自动投切装置全部投入时，第1个电容自动投切装置位置的电压在215-220V左右，第2个电容自动投切装置位置的电压在205-210V左右，第3个电容自动投切装置位置的电压在195-200V左右，末端电压得到不同程度的提升，运行效果说明了本方法的有效性。