一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统及方法与流程

本发明涉及电力系统，具体涉及一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统及方法。

背景技术：

1、目前大型多级水电站需要经过约几十公里的220/110kv高压输电线路及多级变压，线路充电无功及各级变压器中都存在在大量的无功需由电网提供，而用电谷期时段站用电负荷较小，使得并网考核点的功率因数较低(低于0.1)，导致电站在基本电费基础上增加了力调电费的额外支出的情况。

2、当前一般市场上为解决此类问题采用的主要方式有：第一种，直接在110kv或者10kv安装高压电抗器；第二种在某级电站低压侧集中安装低压svg装置。以上两种方式都有弊端，第一种电抗器参数是固定的不能调节无功参数，补偿精度低，当电站发电时反而会拉低考核点功率因素；第二种在低压侧集中安装svg，由于电压低，需要的低压svg数量庞大，安装空间有限，而且当此套系统控制出线故障，整条水电站线路功率因素提升功能将瘫痪，无备用系统。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统及方法，旨在解决目前大型多级水电站因需要经过约几十公里的220/110kv高压输电线路及多级变压，线路充电无功及各级变压器中都存在在大量的无功需由电网提供，而用电谷期时段站用电负荷较小，使得并网考核点的功率因数较低(低于0.1)，导致电站在基本电费基础上增加了力调电费的额外支出的情况。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，包括：电压电流采样单元、第一10kv svg装置和第二10kvsvg装置两个10kv svg装置、第一5g通信单元、第二5g通信单元和第三5g通信单元；所述电压电流采样单元安装在110kv侧考核点处，所述第一10kv svg装置和第二10kv svg装置分别安装在首级及末级水电站的中压10kv母线上，所述第一5g通信单元、第二5g通信单元和第三5g通信单元分别安装在110kv侧考核点和两个10kv svg装置上；所述电压电流采样单元，用于采集110kv侧考核点处二次侧三相电压和电流得到相应功率值，并向两个10kv svg装置发送包含相应功率值的信号；两个10kv svg装置，用于接收所述电压电流采样单元发送的包含相应功率值的信号并根据水电站发电机状态停机/开机向输电线路发送相应无功功率；电压电流采样单元通过第一5g通信单元经第二5g通信单元和第三5g通信单元与两个10kv svg装置进行数据传输。

3、进一步地，所述两个10kv svg装置各自包括一个控制柜、一个功率柜和一个电抗器柜；所述控制柜包括进线手动高压隔离开关、进线高压接触器、预充电电阻、控制板和人机界面；所述功率柜包括模块化功率单元和第一散热风机；所述电抗柜包括铁芯电抗器和第二散热风机。

4、进一步地，所述进线手动高压隔离开关，用于与10kv母线连接；进线高压接触器为两个10kv svg装置各自主开关；预充电电阻为两个10kv svg装置各自的缓冲电阻，用于防止两个10kv svg装置启动瞬间产生大电流；接收信号单元，用于接收所述电压电流采样单元发送的包含相应功率值的信号，同时控制两个10kv svg装置各个部件工作；人机界面，用于显示当前两个10kv svg装置运行状态和数据；发送功率单元，用于向输电线路发送相应无功功率；第一散热风机，用于发送功率单元运行风机启动散热；铁芯电抗器，用于抑制/滤除高次谐波和采用电抗器温度开关报警；第二散热风机，用于电抗器温度开关报警时启动散热。

5、进一步地，水电站发电机处于用电状态时，两个10kv svg装置均开机向输电线路发送110kv侧考核点的一半无功功率。

6、进一步地，水电站发电机处于发电状态时，两个10kv svg装置停机。

7、进一步地，两个10kv svg装置其中一个处于故障/检修状态时，则另一个10kv svg装置向输电线路发送110kv侧考核点的总无功功率。

8、进一步地，还包括一个控制单元，用于计算包含有功功率值和无功功率值的功率值，同时检测两个10kv svg装置当前的运行状态，并基于所述功率值和两个10kv svg装置当前运行状态向两个10kv svg装置发送控制指令。

9、一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统的提升方法，其特征在于，电压电流采样单元采集110kv侧考核点处二次侧三相电压和电流并由控制单元计算出包含有功功率值和无功功率值的功率值，同时控制单元检测两个10kv svg装置当前的运行状态，并基于所述有功功率值和两个10kv svg装置当前运行状态向两个10kv svg装置发送控制指令；

10、所述两个10kv svg装置通过三个5g通信单元接收控制单元的控制指令后根据所述控制指令停机/开机向输电线路发送相应功率值对应的功率。

11、进一步地，当控制单元计算的所述有功功率＜第一预设值时，水电站发电机处于用电状态，控制单元发指令1给两个10kv svg装置并分别向两个10kv svg装置发送一半计算的总无功值对应的无功功率，两个10kv svg装置接收到控制单元发送的指令1后均开机向输电线路发送相应无功值对应的无功功率。

12、进一步地，当控制单元计算的所述有功功率＞第二预设值时，水电站发电机处于发电状态，控制单元发指令0给两个10kv svg装置，两个10kv svg装置停机；当控制单元检测到两个10kv svg装置其中一个处于故障/检修状态时，则对另一个10kv svg发送全部计算的总无功值对应的无功功率。

13、本发明的有益效果在于：本发明采用10kv svg装置、控制单元和5g通信单元；10kvsvg采用分布式模式，系统的稳定性提高了，控制单元包含电量采集和计算，通信单元采用最先进的5g技术，实时有效地提升了距离较远并网考核点的功率因数，从而减少水电站力调电费的额外支出。

技术特征：

1.一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，包括：电压电流采样单元、第一10kv svg装置和第二10kv svg装置两个10kv svg装置、第一5g通信单元、第二5g通信单元和第三5g通信单元；所述电压电流采样单元安装在110kv侧考核点处，所述第一10kv svg装置和第二10kv svg装置分别安装在首级及末级水电站的中压10kv母线上，所述第一5g通信单元、第二5g通信单元和第三5g通信单元分别安装在110kv侧考核点和两个10kv svg装置上；所述电压电流采样单元，用于采集110kv侧考核点处二次侧三相电压和电流得到相应功率值，并向两个10kv svg装置发送包含相应功率值的信号；两个10kv svg装置，用于接收所述电压电流采样单元发送的包含相应功率值的信号并根据水电站发电机状态停机/开机向输电线路发送相应无功功率；电压电流采样单元通过第一5g通信单元经第二5g通信单元和第三5g通信单元与两个10kv svg装置进行数据传输。

2.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，所述两个10kv svg装置各自包括一个控制柜、一个功率柜和一个电抗器柜；所述控制柜包括进线手动高压隔离开关、进线高压接触器、预充电电阻、控制板和人机界面；所述功率柜包括模块化功率单元和第一散热风机；所述电抗柜包括铁芯电抗器和第二散热风机。

3.如权利要求2所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，所述进线手动高压隔离开关，用于与10kv母线连接；进线高压接触器为两个10kv svg装置各自主开关；预充电电阻为两个10kv svg装置各自的缓冲电阻，用于防止两个10kv svg装置启动瞬间产生大电流；接收信号单元，用于接收所述电压电流采样单元发送的包含相应功率值的信号，同时控制两个10kv svg装置各个部件工作；人机界面，用于显示当前两个10kv svg装置运行状态和数据；发送功率单元，用于向输电线路发送相应无功功率；第一散热风机，用于发送功率单元运行风机启动散热；铁芯电抗器，用于抑制/滤除高次谐波和采用电抗器温度开关报警；第二散热风机，用于电抗器温度开关报警时启动散热。

4.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，水电站发电机处于用电状态时，两个10kv svg装置均开机向输电线路发送110kv侧考核点的一半无功功率。

5.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，水电站发电机处于发电状态时，两个10kv svg装置停机。

6.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，两个10kv svg装置其中一个处于故障/检修状态时，则另一个10kv svg装置向输电线路发送110kv侧考核点的总无功功率。

7.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，还包括一个控制单元，用于计算包含有功功率值和无功功率值的功率值，同时检测两个10kv svg装置当前的运行状态，并基于所述功率值和两个10kv svg装置当前运行状态向两个10kv svg装置发送控制指令。

8.基于如权利要求1～7任一所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统的提升方法，其特征在于，电压电流采样单元采集110kv侧考核点处二次侧三相电压和电流并由控制单元计算出包含有功功率值和无功功率值的功率值，同时控制单元检测两个10kv svg装置当前的运行状态，并基于所述有功功率值和两个10kv svg装置当前运行状态向两个10kv svg装置发送控制指令；

9.如权利要求8所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，当控制单元计算的所述有功功率＜第一预设值时，水电站发电机处于用电状态，控制单元发指令1给两个10kv svg装置并分别向两个10kv svg装置发送一半计算的总无功值对应的无功功率，两个10kv svg装置接收到控制单元发送的指令1后均开机向输电线路发送相应无功值对应的无功功率。

10.如权利要求1所述的一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统，其特征在于，当控制单元计算的所述有功功率＞第二预设值时，水电站发电机处于发电状态，控制单元发指令0给两个10kv svg装置，两个10kv svg装置停机；当控制单元检测到两个10kv svg装置其中一个处于故障/检修状态时，则对另一个10kv svg发送全部计算的总无功值对应的无功功率。

技术总结
本发明涉及电力系统技术领域，公开了一种多级水电站输电线路分布式功率因素提升系统及方法，包括电压电流采样单元采集110KV侧考核点处二次侧三相电压和电流并由控制单元计算出包含有功功率值和无功功率值的功率值，同时控制单元检测两个10KV SVG装置当前的运行状态，并基于有功功率值和两个10KV SVG装置当前运行状态向两个10KV SVG装置发送控制指令；两个10KV SVG装置通过三个5G通信单元接收控制单元的控制指令后根据控制指令停机/开机向输电线路发送相应功率值对应的功率。本发明有效提升了距离较远并网考核点的功率因数，减少了水电站力调电费的额外支出。

技术研发人员：占建根,杨忠浩,虞剑文
受保护的技术使用者：南京智睿能源互联网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22