一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统、方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统中，配电网侧电能质量治理领域，具体涉及一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统、方法及应用。
【背景技术】
[0002]随着社会经济不断发展和人民生活水平不断提高，人们对电能质量的要求越来越高，目前有关电力系统低压配电网中，对用户端低电压问题关注较高，治理的措施、相关产品、装置也较多，整体解决技术成熟；但对于用户端电压高的问题，关注较少，目前基本没有对应的成熟方案和措施来解决配电网领域中电压过高的问题。根据国网对各级配电单位关于电能质量的最新要求，对于终端用户，无论电压是过低、还是过高都不符合要求。而且用户端电压过高带来的危害相对低电压更大，一些地区甚至出现因电压过高导致家用电器烧毁的现象，社会影响极为恶劣。因此为积极贯彻国家农电政策，大力实施“新农村、新电力、新服务”发展战略，解决配电网中电能质量不高的问题尤为迫切。本项目创造型的提出在配电网线路上串联双绕组电抗器，即交流绕组和直流控制绕组。通过改变直流控制绕组的励磁电流，调节电抗器内部的磁场强度，改变电抗器磁芯的饱和程度，从而改变交流绕组的动态感值，最终实现调节线路上过电压问题。该装置可配合静止无功发生器，能完全治理终端用户的端电压过高、过低的问题，使得终端用户的端电压全天候符合国家及国网对电能质量的要求。该系统的最大特点，可以最经济化、便捷、高效的方式解决目前广泛存在的的低压配电网领域中电网电压过高、过低的问题。
【发明内容】
[0003]针对现有电力系统中配电网电能质量普遍出现的的问题，本发明提出一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统、方法及应用。本发明具有极强的创新性、集成度高、针对性强、设计巧妙，解决配电网领域高电压问题效果明显。系统可根据端电压状态或远方调度中心指令自动投入和投出，具有动态响应速度快、调节范围宽、工作稳定、可靠的特性。具有体积小、重量轻、安装方便、快捷、投入少、效果明显的特点，可实现用户端电压过高有效治理的目标。同时该发明一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统及其方法，其通过磁控调节的方式柔性调节串联在线路上电抗器的动态感值，实现治理线路上高电压的问题。该发明最大的优点是，系统拓扑结构简洁、体积小、重量轻，通过人为在线路上串入一个大的感值，并通过磁控耦合的方式控制、调节该感值的大小，实现线路上电压调节的目的，具有极强的可靠性。本发明可用于一些分布式能源接入较多或者小型水电较多的配电网系统中，具有投入少，回报高的特点。市场前景广阔，社会效应强。
[0004]本发明的技术方案是:
一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统，其特殊之处在于，整个系统是通过自适应串入配电网变压器高压侧一个动态可调的电抗器来实现高电压治理的目的。
[0005]上述串入的动态可调的电抗器是通过磁控调节的方式实现对串入到线路上电抗器感值的调节。
[0006]上述串入到线路上电抗器是通过调节直流励磁电流方式，调节磁芯的磁场强度，达到调节串入到配电网变压器高压侧电抗器线圈感值，实现调压的目的。
[0007]上述基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统，其特殊之处在于:包括低压并入接口单元、励磁电流控制发生器、磁控式串联电抗器、磁控式串联电抗器旁路开关、高压串入接口单元及监控单元；
所述低压并入接口单元并联接入配电网变压器低压侧输出端；把配电网变压器的低压侧电压通过低压并入口单元并联接入到系统中，通过四极交流断路器，把交流电压、交流电流通过采集模块接入励磁电流控制发生器中；
所述励磁电流控制发生器包括不控整流单元、软启动单元、放电回路、功率变换单元及RCD吸收回路；励磁电流控制发生器产生励磁电流，由监控单元根据配电网变压器低压侧的电压大小，自动调节功率变换单元中的功率器件如绝缘栅双极性晶体管(IGBT)或者增强型场效应管(P-MOSFET)中开通或关断时间，调节流过磁控式串联电抗器直流绕组上的励磁电流的大小，控制交流绕组上的电压；所述交流绕组串联接入配电网变压器高压侧前端；所述磁控式串联电抗器旁路开关和磁控式串联电抗器的交流绕组并联连接，接受监控单元控制；监控单元根据配电网低压侧电压状态判定是否旁路或者切入。
[0008]上述串入的动态可调的电抗器能根据需要自动投入或切出，其串入到线路上的感值可实现连续动态智能线性调节。
[0009]上述励磁电流控制发生器另外一端与磁控式串联电抗器直流控制绕组依此相连；其中励磁电流控制发生单元的直流侧依次和磁控式串联电抗器直流控制绕组相连；磁控式串联电抗器直流控制绕组为三个绕组，依次首尾串联连接，最后串联接入励磁控制发生单元的功率模块和RCD连接处；控式串联电抗器的交流绕组为三个绕组，与高压串入接口依次相连，串接在配电网变压器高压侧三相系统中；其中磁控式串联电抗器的三相交流绕组都分别并联有受控开关，该受控开关受控于监控单元；能根据配电网低压侧电压状态或者远方调度中心指令，智能控制磁控式串联电抗器旁路开关，实现将交流绕组根据需要切入或旁路出线路中。
[0010]上述磁控式串联电抗器的三个交流绕组分别和配电网变压器高压侧三相线路串联连接。
[0011]上述磁控式串联电抗器的三个交流绕组都并联有交流绕组旁路断路器，该断路器受控于监控单元。
[0012]一种基于磁控式串联电抗器的配电网用高电压治理方法，其特殊之处在于，该方法包括:
(1)该装置通过串联的方式接入配电网系统变压器高压侧；
(2)通过调节串在配电网变压器高压侧线路上电抗器的感值，调节电压；
(3)通过电磁耦合控制的方式，调节控制串在线路上电抗器的感值；
(4)通过产生、调节直流励磁电流的方式，控制调节串接在线路上交流绕组的感值；
(5)直流励磁电流源自身产生，并连续可调；
(6)励磁电流为直流电流，大小动态可调； (7)功率变换单元内所用功率器件为绝缘栅晶体管或者增强型场效应管；
(8)该装置自带监控单元，可根据需要自行切入或切出，无需人工值守；
(9)该装置可自行设定启动调节准位值，以适应不同区域地段对电网质量的不同要求；
(10)该装置自带旁路开关，便于设备检修时，降低对电网供电的影响；
(11)该装置励磁电流发生器单元实行模块化设计，其中功率变换单元可根据实际需要，结合磁控式串联电抗器直流绕组接线形式，实现对配电网高压侧每一相电压的单独调
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[0013]上述基于磁控式串联电抗器的配电网用高电压治理其方法，其特殊之处在于:所述装置的监控单元为系统控制单元和模拟量采集单元，可根据配电网系统状态自行下达指令，也可接受控制中心或调度中心下达指令调节配电网电压。
[0014]一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统的应用，其特殊之处在于:该系统应用到1KV配电网变压器高压侧母线上，集中治理因1KV母线电压过高导致终端用户380V侧电压过高的问题。
[0015]一种基于磁控式串联电抗器的配电网高电压治理系统的应用，其特殊之处在于:该系统应用到靠近终端用户侧1KV配电网