本实用新型涉及10kV线路电压调控领域，具体涉及一种农网10kV电压自动调节装置。
背景技术：
电压是电能质量重要指标之一。根据国标GB12325-2003《电能质量 供电电压允许偏差》的规定：10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压±7%。随着经济的发展和社会的进步，近年来农村电网负荷日增，然而目前我国农村电网特别是偏远山区农网由于线路长、升压补偿设备不足等原因，导致农网末端普遍电压偏低，严重影响农村电网电力用户的正常用电。
目前10kV配电网常用的调压手段及措施主要有：1、新建变电站以缩短供电半径； 2、改变线路参数； 3、变电站主变采用有载调压；4、在输电线路上安装有载调压器；5、在输电线路架线杆（柱）上设置电压补偿装置。前述5种调压方式中，前三种方式显然局限性较大，只能适用于特定区段，对广大的农村电网不可能大范围应用；第4种通过在输电线路上安装有载调压器的方式，其典型方案如公布号为CN104300553A的中国专利文献所公开的技术方案，其对偏远农村特别是山区农网而言，一方面同样存在投资较大难推广的问题，另一方面需要停电安装和调试；因此对偏远农村电网的高压，基于经济性和可行性考虑，目前应用最多的是前述第五种方案。对偏远农村特别是山区农网而言，在输电线路架线杆（柱）上设置电压补偿装置，需要考虑的因素主要有三个方面：其一，经济性问题，其决定技术方案可推广性；因此设备投资尽可能低；其二，调节幅度尽可能平稳；其三，安装和维护尽可能方便。因此，目前线杆上己见使用的静止无功补偿发生器（SVG无功发生器）虽然在无功调节幅度上具有绝对优势，但因投资较大且维护不便，因而难以在偏远农村电网推广；目前应用最广的是在架线杆上设置一台电容补偿类装置对电压进行补偿，该类装置虽然经济，但存在的不足之处在于：其一，该类装置通常为一个整体结构，体型和重量均较大，在偏远农村特别是山区，大型吊装设备难以到达或施展使用，因而使其安装十分困难；其二，该类装置普遍设置一个电容器组，使用时电容器组整体投切，容易产生电压补偿“过补”的问题，给用户造成不必要的损失；其三，不能实现远程监视和操控；其四，安装时需要停电，给电力用户带来不便。
技术实现要素：
本实用新型的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种能够有效适用于农村电网特别是偏远农村和山区电网电压调节的农网10kV线路电压自动调节装置，该装置体积小、重量轻、集成化程度高，便于单杆安装且安装时无需停电，使用时能自动对线路电压实现分组调节，且能方便地实现远程操控。
本实用新型的技术方案是：本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其结构特点是：包括用于检测10kV线路电流信号的罗氏开口式电流互感器，用于上述自动调节装置保护的跌落式熔断器和避雷器，用于对10kV线路电压实施调节的电压调节单元，用于检测10kV线路电压信号以及为上述自动调节装置提供工作电源的PT电源箱，以及用于根据检测的电压和电流信号依内置的判据对上述电压调节单元的投切实施相应控制的控制器；
使用时，上述罗氏开口式电流互感器挂接在10kV输电线上，罗氏开口式电流互感器的输出端与控制器电连接；跌落式熔断器的一端与10kV输电线电连接；避雷器的输入端与跌落式熔断器的另一端电连接，避雷器3的另一端接地；PT电源箱5的输入端通过跌落式熔断器与10kV输电线的A、C相线电连接，PT电源箱5的输出端与控制器电连接；
上述电压调节单元设有结构相同的1至3号共3台，3台电压调节单元并联设置，3台电压调节单元的功率输出端均通过跌落式熔断器与10kV输电线电连接；3台电压调节单元的控制及信号端分别与控制器电连接；
上述跌落式熔断器、避雷器和控制器均固定安装在10kV线路的线杆上；3台电压调节单元和PT电源箱通过配设的支架固定设置在10kV线路的线杆上。
进一步的方案是：上述电压调节单元包括外壳，固定设置在外壳内的并联电容器组、永磁开关和电流互感器，固定设置在外壳上的限流电抗器和航空接头；上述并联电容器组通过永磁开关与限流电抗器电连接；限流电抗器与上述的跌落式熔断器的另一端电连接；电流互感器设于并联电容器组与永磁开关之间；电流互感器的信号输出线和永磁开关的通断控制线通过航空接头走线与上述控制器电连接。
进一步的方案是：上述外壳为不锈钢全封闭壳体，内部填充有绝缘油；上述并联电容器组由若干个防谐波电容器并联构成；并联电容器组的容量为100kvar至200kvar。
进一步的方案是：上述PT电源箱包括用于10kV输电线电压采样用的电压互感器和为上述自动调节装置提供工作电源的电源单元。
进一步的方案是：上述控制器包括壳体和电路装置；上述壳体上密封固定设有控制面板；上述电路装置包括设置在上述控制面板上的第一接口、第二接口、3个第三接口和有线通信接口，以及设置在壳体内的母线电流采样模块、母线电压采样模块、补偿电流采样模块、输出控制模块、无线通信模块、有线通信模块、中央处理器、电源模块和储能模块；
控制器由其控制面板上的第一接口与上述罗氏开口式电流互感器电连接；控制器由其第二接口与上述PT电源箱5的输出端电连接；控制器由其3个第三接口与上述3台电压调节单元的控制及信号端分别电连接；
上述母线电流采样模块，用于对采样的母线电流信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；母线电流采样模块的输入端与第一接口电连接；母线电流采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
母线电压采样模块，用于对采样的母线电压信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；母线电压采样模块的输入端与第二接口电连接；母线电压采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
补偿电流采样模块，用于对采样的各电压调节单元的输出电流信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；补偿电流采样模块的输入端与3个第三接口电连接；补偿电流采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
输出控制模块，用于根据中央处理器的指令对各电压调节单元的投切实施控制，输出控制模块的输入端与中央处理器信号电连接；输出控制模块的输出端与3个第三接口电连接；
无线通信模块，用于通过移动网络与后台及授权手机远程交互，无线通信模块与中央处理器双向信号电连接；
有线通信模块，用于实现与后台有线通信，有线通信模块分别与有线通信接口和中央处理器双向信号电连接；
中央处理器，用于根据检测的电压和电流信号与内置的判据进行对比判断，相应控制3个电压调节单元逐次投入或切除；上述判据包括作为主判据的电压判据和作为辅助判据的无功判据；
电源模块，用于提供自动调节装置的工作电源，电源模块通过第二接口与PT电源箱电连接得电；
储能模块，用于10kV输电线断电时为自动调节装置提供应急工作电源，储能模块与电源模块电连接。
进一步的方案是：上述控制器还包括用于现场调试的试验按钮和用于上述电压调节单元投切状态指示的指示灯；上述试验按钮包括合闸按钮和分闸按钮。
进一步的方案是：上述第一接口为2芯航空插头底座；第二接口为4芯航空插头底座，其中1、2号针脚为100V输入，3、4号针脚为220V输入；第三接口为7芯航空插头底座，其中1、2号针脚传输控制信号，3、4号针脚传输开关控制信号，5～7号针脚传输电压调节单元的电流取样信号；上述有线通信接口包括485线缆接口、光纤接口和网口。
进一步的方案是：上述控制器的壳体由合成塑料制成，其下端开口；上述控制面板采用合金防腐材料制成。
本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其通过将用于对10kV线路进行电压调节的电压调节单元采用3台并联的分立式设计、将电压取样检测和电源单元集成一体的结构设计、将电流互感器采用罗氏开口型电流互感器，从而使得装置的安装十分方便，特别适用于大型吊装设备难以到达或施展使用的偏远农村特别是山区供电线路上的单杆安装。（2）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其将用于对10kV线路电压进行调节的部分采用分立的3台电压调节单元并联的结构设计，每台电压调节单元容量可制作成100kvar-200kvar，各电压调节单元在控制器的控制下采用逐次投入和切除的方式运行，从而一方面使得单杆安装点可以根据负荷需求在100kVar-600kVar调整容量，同时可有效避免现有技术中电压调节装置一次性投入易造成的“电压过补”以及一次性切除时对线路电压的冲击。（3）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其电压调节单元通过设置限流电抗器，可有效抑制因投切造成的涌流烧损电容；通过采用永磁开关工作稳定性好且较之于其他同类功能开关体积大为减小从而可有效减小电压调节单元的体积以适合单杆安装。（4）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其在使用时可通过有线或无线通信的方式与监控后台和授权手机通信，监控后台和授权手机能够方便地监视和远程操控。（5）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其通过设置跌落式熔断器和避雷器，能够有效保障其使用安全。（6）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其罗氏开口式电流互感器、电压调节单元、PT电源箱与控制器之间均通过相应的航空插头进行电连接，施工时接线方便、不易出错且使用过程中安全稳定性好。（7）本实用新型的农网10kV线路电压自动调节装置，其整体造价低于同类产品，性价比高，适于农网使用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图，图中还示意性显示了其与线杆和10kV线路的安装连接关系；
图2为本实用新型的电气连接关系示意图，图中还显示了其与10kV线路的安装连接关系；
图3为图1中一个电压调节单元的结构示意图；
图4为图1中控制器的面板的结构示意图；
图5为图1中控制器的电路结构示意框图。
上述附图中的附图标记如下：
罗氏开口式电流互感器1，跌落式熔断器2，避雷器3，电压调节单元4，外壳41，并联电容器组42，永磁开关43，限流电抗器44，电流互感器45，航空接头46，PT电源箱5，控制器6，控制面板61，第一接口61-1，第二接口61-2，第三接口61-3，试验按钮61-4，指示灯61-5，有线通信接口61-6，安装支架7；
线杆8，10kV输电线9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
（实施例1）
见图1和图2，本实施例的农网10kV线路电压自动调节装置，其主要由罗氏开口式电流互感器1、跌落式熔断器2、避雷器3、电压调节单元4、PT电源箱5和控制器6组成。
罗氏开口式电流互感器1，用于实时采样10kV线路的电流信号并发送给控制器6。本实施例中采用罗氏开口式电流互感器1的目的在于，罗氏开口式电流互感器在安装时不用断线，解决了常见的穿心式电流互感器在线路安装施工困难的技术问题；而且其输出信号的二次线可插拔，而传统电流互感器严禁二次开路，否则容易产生故障或者事故，因此其较之于传统的电流互感器便于维护。
跌落式熔断器2，用于装置的保护，同时也便于检修维护；跌落式熔断器2设置3个，3个跌落式熔断器2的输入端使用时分别与10kV输电线9的A、B、C相线电连接。跌落式熔断器2的容量本实施例中优选100A。跌落式熔断器2使用时固定安装在输电线路的线杆8上。
避雷器3，用于防雷击，避雷器3的输入端与跌落式熔断器2的输出端电连接，避雷器3的另一端接地。避雷器3使用时固定安装在输电线路的线杆8上。
参见图3，电压调节单元4主要由外壳41、并联电容器组42、永磁开关43、限流电抗器44、电流互感器45和航空接头46组成。
外壳41为不锈钢全封闭壳体，内部填充有绝缘油；并联电容器组42由若干个防谐波电容器并联构成，采用防谐波电容器可提高电压调节单元4的可靠性。并联电容器组42通过永磁开关43与限流电抗器44电连接，限流电抗器44与前述的跌落式熔断器2的输出端电连接。并联电容器组42与永磁开关43之间设有用于检测并联电容器组42投入电流大小的电流互感器45；电流互感器45的信号输出线和永磁开关43的通断控制线通过航空接头46走线。
并联电容器组42的容量制作成100kvar至200kvar，本实施例中优选采用200kvar。并联电容器组42的投切开关采用永磁开关的目的是利用其稳定性好以及开关体积较其它类型可用开关体积小的特点；设置限流电抗器44的作用是防止因并联电容器组42投切造成的涌流烧损设备，大幅降低电容烧损的可能性，提高装置整体的稳定可靠性。
电压调节单元4设有结构相同3台。使用时3台电压调节单元4通过配设的安装支架7固定安装在输电线路的线杆8上。单个线杆8上设置3台并联的电压调节单元4，使其调节容量可在100kVar-600kVar范围内进行调节。显然，设置2台或4台均属本实用新型的简单变形。
PT电源箱5用于10kV输电线9上的电压采样和为装置提供工作电源。PT电源箱5的输入端通过跌落式熔断器2与10kV输电线9的A、C相线电连接。PT电源箱5将电压互感器PT和电源单元集成一体，一台设备解决了电压检测和装置供电问题，使得需要安装的设备减少一个，方便安装且节约成本。PT电源箱5固定安装在安装支架7上进而固定安装在输电线路的线杆8上。
参见图4和图5，控制器6主要由壳体和电路装置组成。控制器6的壳体本实施例中采用合成塑料制成，其下端开口，提高防雨效果；控制器6的壳体上密封固定设有采用合金防腐材料制成的控制面板61；电路装置包括设置在控制面板61上的第一接口61-1、第二接口61-2、第三接口61-3、试验按钮61-4、指示灯61-5和有线通信接口61-6，以及设置在壳体内的母线电流采样模块、母线电压采样模块、补偿电流采样模块、输出控制模块、无线通信模块、有线通信模块、中央处理器、电源模块以及储能模块。
本实施例中，第一接口61-1优选采用2芯航空插头底座；第二接口61-2优选采用4芯航空插头底座，其中1-2针脚为100V输入，3-4针脚为220V输入；第三接口61-3优选采用7芯航空插头底座，其中1-2针脚传输控制信号，3-4针脚传输开关状态，5-7针脚传输电压调节单元4的电流取样信号；第三接口61-3设有结构相同的3个。试验按钮61-4包括合闸按钮和分闸按钮，用于现场调试电压调节单元4的投切。指示灯61-5设有3个，对应显示1至3号电压调节单元4投切状态，某一指示灯61-5亮表示该指示灯61-5对应的电压调节单元4当前为投运状态，某一指示灯61-5不亮表示该指示灯61-5对应的电压调节单元4当前为切除状态。有线通信接口61-6包括485线缆接口、光纤接口和网口。
母线电流采样模块，用于对采样的母线电流信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；母线电流采样模块的输入端通过第一接口61-1利用航空插头与罗氏开口式电流互感器1的输出端电连接；母线电流采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
母线电压采样模块，用于对采样的母线电压信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；母线电压采样模块的输入端通过第二接口61-2利用航空插头与PT电源箱5电连接；母线电压采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
补偿电流采样模块，用于对采样的电压调节单元4的输出电流信号进行调理并将调理后的信号发送给中央处理器；补偿电流采样模块的输入端通过3个第三接口61-3利用航空插头与3个电压调节单元4的电流互感器的输出端电连接；补偿电流采样模块的输出端与中央处理器信号电连接；
输出控制模块，用于根据中央处理器的指令对电压调节单元4的投切实施控制，输出控制模块的输入端与中央处理器信号电连接；输出控制模块的输出端通过3个第三接口61-3利用航空插头与3个电压调节单元4的永磁开关的控制端电连接；
无线通信模块，用于通过移动网络与后台及授权手机远程交互，支持授权手机短信设置、查询及投切控制，无线通信模块与中央处理器双向信号电连接；
有线通信模块，用于实现装置与后台485线缆/光纤/有线网络通信，有线通信模块分别与有线通信接口61-6和中央处理器双向信号电连接；
中央处理器，用于装置的主控，通过对采样信号与内置的判据进行对比判断，相应控制3个电压调节单元4依次投入或切除；中央处理器内置的判据包括作为主判据的电压判据和辅助判据的无功判据；中央处理器采用现有技术的简单四则运算和大小判断程序进行自动判断；
电源模块，用于提供装置的工作电源，电源模块通过第二接口61-2利用航空插头与PT电源箱5电连接得电；
储能模块，用于10kV输电线9断电时为本实施例的自动调节装置提供应急工作电源，储能模块与电源模块电连接。具体是，当10kV输电线9断电时，储能模块在短时间内供电，控制器6的中央处理器判断电网失去电压，中央处理器通过输出控制模块拉开电压调节单元4的永磁开关43使其与并联电容器组42脱离电连接，以防止10kV输电线9恢复送电时产生的瞬时涌流过大对并联电容器组42造成破坏性冲击问题。
使用时，控制器6固定安装在在输电线路的线杆8上。本实施例的农网10kV线路电压自动调节装置，其在使用时在需要调压的10kV输电线9的相应线杆8上各设置一套。使用过程中，监控后台和授权手机可通过无线通信对本实施例的农网10kV线路电压自动调节装置进行监视和操控，监控后台和授权手机对电压调节单元4投切的操控命令优先级高于装置的自动投切。
监控后台可通过485线缆/光纤/有线网络通信对本实施例的农网10kV线路电压自动调节装置进行监视和操控，监控后台通过有线通信对电压调节单元4投切的操控命令优先级高于装置的自动投切。
本实施例的农网10kV线路电压自动调节装置，其在使用时工作过程简述如下：①罗氏开口式电流互感器1和PT电源箱5分别实时检测10kV输电线9上的电流和电压信号并发送给控制器6；
②控制器6的中央处理器将接收的线路检测电压与内置的线路电压调节的电压判据进行比较，该电压判据包括线路电压下限U1和上限U2，若线路检测电压值小于下限U1时，自动向后台或授权手机发出告警信息，并进入步骤③；若线路检测电压值大于上限U2时，自动向后台或授权手机发出告警信息，并进入步骤④；
③控制器6控制1号电压调节单元4投入，若1号电压调节单元4投入30秒钟后线路检测电压值仍小于下限U1时，继续投入2号电压调节单元4，若2号电压调节单元4投入30秒钟后线路检测电压值仍小于下限U1时，则继续投入3号电压调节单元4；
④控制器6控制3号电压调节单元4切除，若3号电压调节单元4切除30秒钟后线路检测电压值仍大于上限U2时，继续切除2号电压调节单元4，若2号电压调节单元4切除30秒钟后线路检测电压值大于上限U2时，则继续切除3号电压调节单元4。
前述步骤②中控制器6的中央处理器内置的电压判据中线路电压下限U1和电压上限U2值本实施例优选电压下限U1=9400V ，电压上限U2=10600 V ，即10kV额定电压偏差±6%的电压值。
以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。