本發(fā)明涉及電工裝備，并且更具體地，涉及一種可控型配電變壓器及電壓調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、分布式光伏對電網(wǎng)和用戶造成的影響主要包括：對配網(wǎng)局部電壓穩(wěn)定的影響、對電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的影響、對故障中短路電流的貢獻(xiàn)、對電能質(zhì)量的影響以及對功率因數(shù)和無功配置的要求改變。

2、早期建設(shè)的10kv配電線路多數(shù)是單輻射狀分布供電，系統(tǒng)安全性較低。在城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與改造中逐漸考慮建立環(huán)網(wǎng)供電、開環(huán)運行的模式。在各種配網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，靜態(tài)和動態(tài)電壓的變化都會對線路保護(hù)、系統(tǒng)運行安全造成影響。穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下，電壓理論上沿傳輸線潮流方向逐漸降低。分布式光伏接入后，由于傳輸功率的波動和分布式負(fù)荷特性，使傳輸線各節(jié)點處的電壓偏高或偏低，導(dǎo)致電壓偏差超過安全運行的技術(shù)指標(biāo)。

3、圖1描述了分布式光伏接入配電網(wǎng)對于局部電壓影響的原理，在大規(guī)模分布式光伏接入后，配電網(wǎng)局部節(jié)點存在靜態(tài)電壓偏移的問題。配網(wǎng)中尤其是低壓網(wǎng)絡(luò)對電壓變化比較敏感，若想抑制這種影響，需要在中低壓變壓器選型中使用可控型變壓器。

4、因此，需要一種可控型配電變壓器及電壓調(diào)節(jié)方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種可控型配電變壓器及電壓調(diào)節(jié)方法，以解決如何對問題。

2、為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種可控型配電變壓器，所述配電變壓器，包括：高壓繞組、配電變壓器鐵芯、供電繞組、控制繞組、附加互感器、控制開關(guān)單元、第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和功率補償控制系統(tǒng)；

3、其中，供電繞組和控制繞組均位于低壓側(cè)；供電繞組和控制繞組均繞制在配電變壓器的鐵心上，附加互感器的一側(cè)繞組與供電繞組串聯(lián)，附加互感器的另一側(cè)繞組與控制繞組并聯(lián)，所述第一回路開關(guān)和第二回路開關(guān)分別設(shè)置在一側(cè)繞組的兩端，所述第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)、一側(cè)繞組和控制開關(guān)單元串聯(lián)，所述控制開關(guān)單元與控制繞組相連接；功率補償控制系統(tǒng)根據(jù)供電繞組兩端的電壓對第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和控制開關(guān)單元進(jìn)行中的控制開關(guān)進(jìn)行控制，以控制繞組接入的匝數(shù)控制繞組上電壓值和相位變化，進(jìn)而實現(xiàn)對供電繞組兩端電壓的串聯(lián)補償。

4、優(yōu)選地，其中所述控制開關(guān)單元，包括：至少兩個控制開關(guān)，控制開關(guān)的數(shù)量和控制繞組的段數(shù)相同，控制繞組的非接地側(cè)和控制繞組的任意兩個分段繞組的連接處均設(shè)置有一個控制開關(guān)。

5、優(yōu)選地，其中若供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)電壓上限值，則降低供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行反相補償，包括：控制第一回路開關(guān)斷開，第二回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為反向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓上限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

6、優(yōu)選地，其中若供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓下限值，則增大供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行同相補償，包括：控制第二回路開關(guān)斷開，第一回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為正向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)下限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

7、優(yōu)選地，其中在調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1時，需先閉合低一級的開關(guān)，再斷開高一級的開關(guān)；控制開關(guān)km至k1的級別依次降低。

8、優(yōu)選地，其中所述功率補償控制系統(tǒng)，還用于：

9、若檢測到供電繞組兩端的電壓小于預(yù)設(shè)電壓閾值，則控制所有開關(guān)斷開。

10、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種基于如上所述可控型配電變壓器的電壓調(diào)節(jié)方法，所述方法包括：

11、功率補償控制系統(tǒng)獲取供電繞組兩端的電壓；

12、功率補償控制系統(tǒng)根據(jù)供電繞組兩端的電壓對第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和控制開關(guān)單元進(jìn)行中的控制開關(guān)進(jìn)行控制，以控制繞組接入的匝數(shù)控制繞組上電壓值和相位變化，進(jìn)而實現(xiàn)對供電繞組兩端電壓的串聯(lián)補償。

13、優(yōu)選地，其中所述控制開關(guān)單元，包括：至少兩個控制開關(guān)，控制開關(guān)的數(shù)量和控制繞組的段數(shù)相同，控制繞組的非接地側(cè)和控制繞組的任意兩個分段繞組的連接處均設(shè)置有一個控制開關(guān)。

14、優(yōu)選地，其中若供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)電壓上限值，則降低供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行反相補償，包括：控制第一回路開關(guān)斷開，第二回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為反向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓上限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

15、優(yōu)選地，其中若供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓下限值，則增大供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行同相補償，包括：控制第二回路開關(guān)斷開，第一回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為正向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)下限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

16、優(yōu)選地，其中在調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1時，需先閉合低一級的開關(guān)，再斷開高一級的開關(guān)；控制開關(guān)km至k1的級別依次降低。

17、優(yōu)選地，其中所述方法還包括：

18、基于控制繞組的最大電壓值不超s/ik確定控制繞組；其中，s為最大補償電容，ik為最大補償容量下流過控制繞組的電流；

19、基于確定控制開關(guān)的數(shù)量；其中，n為控制開關(guān)的數(shù)量；a為需要調(diào)節(jié)的電壓百分比；λ為單個控制開關(guān)的調(diào)節(jié)細(xì)度。

20、優(yōu)選地，其中所述方法還包括：

21、確定控制繞組的匝數(shù)，包括：

22、

23、其中，ub為附加互感器二次繞組的補償電壓；npr為配電變壓器高壓繞組的匝數(shù)；n3為控制繞組的匝數(shù)；nf1為附加互感器一次繞組的匝數(shù)；nf2為附加互感器二次繞組的匝數(shù)；u1為高壓側(cè)的電壓；

24、根據(jù)控制繞組的匝數(shù)和控制開關(guān)的數(shù)量平均分配每個分段繞組的匝數(shù)。

25、優(yōu)選地，其中所述方法還包括：若功率補償控制系統(tǒng)檢測到供電繞組兩端的電壓小于預(yù)設(shè)電壓閾值，則控制所有開關(guān)斷開。

26、本發(fā)明提供了一種可控型配電變壓器及電壓調(diào)節(jié)方法，包括：供電繞組和控制繞組均位于低壓側(cè)；供電繞組和控制繞組均繞制在配電變壓器的鐵心上，附加互感器的一側(cè)繞組與供電繞組串聯(lián)，附加互感器的另一側(cè)繞組與控制繞組并聯(lián)，所述第一回路開關(guān)和第二回路開關(guān)分別設(shè)置在一側(cè)繞組的兩端，所述第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)、一側(cè)繞組和控制開關(guān)單元串聯(lián)，所述控制開關(guān)單元與控制繞組相連接；功率補償控制系統(tǒng)根據(jù)供電繞組兩端的電壓對第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和控制開關(guān)單元進(jìn)行中的控制開關(guān)進(jìn)行控制，以控制繞組接入的匝數(shù)控制繞組上電壓值和相位變化，進(jìn)而實現(xiàn)對供電繞組兩端電壓的串聯(lián)補償；本發(fā)明的可控型配電變壓器相比于傳統(tǒng)有載調(diào)壓配電變壓器，一方面降低了開關(guān)的工作電壓，大大降低絕緣成本及設(shè)備尺寸；另一方面，通過適當(dāng)增大附加繞組電壓，增大輔助互感器變比，可大大降低開關(guān)的工作電流，提高了可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種可控型配電變壓器，其特征在于，所述配電變壓器，包括：高壓繞組、配電變壓器鐵芯、供電繞組、控制繞組、附加互感器、控制開關(guān)單元、第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和功率補償控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電變壓器，其特征在于，所述控制開關(guān)單元，包括：至少兩個控制開關(guān)，控制開關(guān)的數(shù)量和控制繞組的段數(shù)相同，控制繞組的高壓端和控制繞組的任意兩個分段繞組的連接處均設(shè)置有一個控制開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電變壓器，其特征在于，若供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)電壓上限值，則降低供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行反相補償，包括：控制第一回路開關(guān)斷開，第二回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為反向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓上限值為止；其中，沿控制繞組接地側(cè)至高壓側(cè)的方向依次設(shè)置km至k1，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電變壓器，其特征在于，若供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓下限值，則增大供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行同相補償，包括：控制第二回路開關(guān)斷開，第一回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為正向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)下限值為止；其中，沿控制繞組接地側(cè)至高壓側(cè)的方向依次設(shè)置km至k1，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的配電變壓器，其特征在于，在依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1時，需先閉合低一級的開關(guān)，再斷開高一級的開關(guān)；控制開關(guān)km至k1的級別依次降低。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電變壓器，其特征在于，所述功率補償控制系統(tǒng)，還用于：

7.一種基于權(quán)利要求1-6中任一項所述可控型配電變壓器的電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制開關(guān)單元，包括：至少兩個控制開關(guān)，控制開關(guān)的數(shù)量和控制繞組的段數(shù)相同，控制繞組的高壓端和控制繞組的任意兩個分段繞組的連接處均設(shè)置有一個控制開關(guān)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，若供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)電壓上限值，則降低供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行反相補償，包括：控制第一回路開關(guān)斷開，第二回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為反向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓上限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，若供電繞組兩端的電壓u2小于預(yù)設(shè)電壓下限值，則增大供電繞組兩端的電壓u2，進(jìn)行同相補償，包括：控制第二回路開關(guān)斷開，第一回路開關(guān)和控制開關(guān)km閉合，此時為正向補償，并依次調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1，直至補償結(jié)果滿足供電繞組兩端的電壓u2大于預(yù)設(shè)下限值為止；其中，m為控制開關(guān)的數(shù)量。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的配電變壓器，其特征在于，在調(diào)節(jié)控制開關(guān)km至k1時，需先閉合低一級的開關(guān)，再斷開高一級的開關(guān)；控制開關(guān)km至k1的級別依次降低。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可控型配電變壓器及電壓調(diào)節(jié)方法，可控型配電變壓器包括：供電繞組和控制繞組均位于低壓側(cè)；供電繞組和控制繞組均繞制在配電變壓器的鐵心上，附加互感器的一側(cè)繞組與供電繞組串聯(lián)，附加互感器的另一側(cè)繞組與控制繞組并聯(lián)，第一回路開關(guān)和第二回路開關(guān)分別設(shè)置在一側(cè)繞組的兩端，第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)、一側(cè)繞組和控制開關(guān)單元串聯(lián)，控制開關(guān)單元與控制繞組相連接；功率補償控制系統(tǒng)根據(jù)供電繞組兩端的電壓對第一回路開關(guān)、第二回路開關(guān)和控制開關(guān)單元進(jìn)行中的控制開關(guān)進(jìn)行控制，以控制繞組接入的匝數(shù)控制繞組上電壓值和相位變化，進(jìn)而實現(xiàn)對供電繞組兩端電壓的串聯(lián)補償；本發(fā)明可大大降低開關(guān)的工作電流，提高了可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：李璿,國江,王玲,汪本進(jìn),黃想,許夢依,吳標(biāo),姜勝寶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6