本發(fā)明屬于低壓臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量綜合治理領(lǐng)域，特別是涉及到一種通過沿低壓配電線路分段配置投切電容提升末端電壓的方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，供電部門在考核低壓臺(tái)區(qū)電壓合格率指標(biāo)時(shí)只針對(duì)變壓器低壓輸出端的電壓合格率，不對(duì)末端電壓進(jìn)行考核。而用戶是在末端，從變壓器到用戶之間有一段距離，由于低壓配電線路阻抗和用戶負(fù)載阻抗的作用，產(chǎn)生過大的無功電流，主要是感性無功電流，使線路沿線產(chǎn)生電壓損失，導(dǎo)致用戶末端電壓偏低。因此出現(xiàn)這樣的情況：變壓器輸出的電壓是合格的，但用戶端電壓不合格，引起用戶的投訴。因此，解決用戶端電壓過低問題，是減少投訴，提高電壓合格率的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)低壓臺(tái)區(qū)因線路阻抗造成功率因數(shù)過低，導(dǎo)致電壓損失過大和末端電壓偏低的原因，設(shè)計(jì)沿低壓配電線路分段投切電容提升末端電壓的方法及裝置，以解決低壓臺(tái)區(qū)末端電壓偏低的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：沿低壓配電線路分段投切電容提升末端電壓的方法，其特征為：在變壓器低壓出口端，安裝出口端電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置，檢測變壓器出口端三相電壓、電流、功率因數(shù)；沿配電線路在各負(fù)載重心位置設(shè)置多個(gè)點(diǎn)，安裝電容自動(dòng)投切裝置，三相各連接多組有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器、有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器、有級(jí)轉(zhuǎn)移有功功率AB、BC、CA線線電容，均為相零或相相并聯(lián)連接方式；通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信，實(shí)現(xiàn)變壓器出口端監(jiān)測控制裝置與各點(diǎn)電容自動(dòng)投切裝置的通信；出口端電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝 置檢測到變壓器出口端某一相功率因數(shù)小于1，處于無功欠補(bǔ)狀態(tài)時(shí)，通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信發(fā)出該相電容組投入命令給沿配電線路分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置，某一相功率因數(shù)大于1，處于無功過補(bǔ)狀態(tài)時(shí)，通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信發(fā)出該相電容組切除命令給沿配電線路分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置；沿線分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置收到切除命令后，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相應(yīng)切除命令，收到投入命令后，判別要投切相線的相電壓是否高于投入電壓上限值，高于上限值不執(zhí)行投入命令，不高于投入電壓上限值時(shí)，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相應(yīng)投入命令，逐次就地補(bǔ)償感性無功，減少感性無功流動(dòng)，由電壓低的某一相轉(zhuǎn)移有功功率到電壓高的某一相，達(dá)到分段減少投切點(diǎn)電壓損失，提高投切點(diǎn)的電壓質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線路分段投切電容減少電壓損失和分級(jí)提升電壓的目的。

沿低壓配電線路分段投切電容提升末端電壓的裝置，其特征為：包括安裝在變壓器低壓出口端的電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置；安裝在配電線路的多個(gè)電容自動(dòng)投切裝置；連接三相上的多組有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器；連接三相上的有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器；連接三相上的有級(jí)轉(zhuǎn)移有功功率AB、BC、CA線線電容，上述電容器與配電線路的連接均為相零或相相并聯(lián)連接方式；通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信，實(shí)現(xiàn)變壓器出口端監(jiān)測控制裝置與各點(diǎn)電容自動(dòng)投切裝置的通信的通信裝置。

電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置控制器、電容自動(dòng)投切裝置使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JKWN/H型控制器。

有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器，使用桂林電力電容器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的自愈式低壓并聯(lián)電容器，選用型號(hào)為BGWJ-0.45-30-3，功率是30kvar。

電容投切開關(guān)使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的復(fù)合開關(guān)，選用型號(hào)是SLFK-H/Δ380V55A。

有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器，使用桂林電力電容器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的自愈式低壓并聯(lián)電容器，選用型號(hào)為BGWJ-0.45-30-3YN，功率是3×10kvar。

電容投切開關(guān)使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的復(fù)合開關(guān)，選用型號(hào)是SLFK-H/Δ220V55A。

采取以上措施的本發(fā)明，通過沿線分段電容投切，可以分段補(bǔ)償無功，分級(jí)提升電壓，達(dá)到末端電壓累計(jì)提升較大幅值的效果。同時(shí)通過變壓器出口端安裝的監(jiān)測控制裝置，可以監(jiān)控沿線電容投切后的無功因數(shù)，適時(shí)發(fā)送電容投切命令，不致造成無功過補(bǔ)向變壓器高壓側(cè)倒送無功功率。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的功能模塊的接線圖。其中：在出口端接有一個(gè)電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置，在低壓配電線路沿線負(fù)載重心位置接有多個(gè)電容自動(dòng)投切裝置，用于分段投切提升末端電壓。

附圖2是本發(fā)明的電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置功能方框圖，方框中說明了各功能的聯(lián)接關(guān)系。

附圖3是本發(fā)明的電容自動(dòng)投切裝置功能方框圖，方框中說明了各功能的聯(lián)接關(guān)系。

下面再結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是基于如下技術(shù)原理：電網(wǎng)中無功功率不足會(huì)造成負(fù)荷端電壓過低，反之，如無功功率過剩，則會(huì)造成負(fù)荷端電壓升高。因此正確分段補(bǔ)償無功，可以減少無功回流造成的電壓損失，改善電壓質(zhì)量。

當(dāng)電力負(fù)荷從線路輸送到末端負(fù)荷點(diǎn)時(shí)，設(shè)U-線路額定電壓，P- 輸送有功功率，Q_x-輸送無功功率，R-線路電阻，X-線路電抗，電容補(bǔ)償投入前，線路電壓損失為：ΔU＝(PR+Q_xX)/U，投入補(bǔ)償電容Q_C后，線路電壓損失為：ΔU′＝(PR+(Q_x-Q_C)X)/U，顯然減少電壓損失為；ΔU-ΔU′＝Q_CX/U，通常，線路上X＞R，故Q_xX＞PR，投入補(bǔ)償電容Qc后，穩(wěn)態(tài)電壓升高近似約為ΔU″＝Q_CX/U，由于線路末端越往后，線路阻抗X越大，因而越靠近線路末端投入電容，升壓效果越好。而本方法采用分段電容投切而不是在末端集中投切，主要是考慮低壓線路阻抗是沿線分布的，因此分段進(jìn)行電容投切，可以不致于局部投切電容值大于局部無功負(fù)載值而造成局部嚴(yán)重過補(bǔ)，減少無功回流造成的電壓損失，提高電壓質(zhì)量。

在變壓器低壓出口端，安裝出口端電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置，檢測變壓器出口端三相電壓、電流、功率因數(shù)；沿配電線路在各負(fù)載重心位置設(shè)置多個(gè)點(diǎn)，安裝電容自動(dòng)投切裝置，三相各連接多組有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器、有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器、有級(jí)轉(zhuǎn)移有功功率AB、BC、CA線線電容，均為相零或相相并聯(lián)連接方式；通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信，實(shí)現(xiàn)變壓器出口端監(jiān)測控制裝置與各點(diǎn)電容自動(dòng)投切裝置的通信；出口端電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置檢測到變壓器出口端某一相功率因數(shù)小于1，處于無功欠補(bǔ)狀態(tài)時(shí)，通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信發(fā)出該相電容組投入命令給沿配電線路分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置，某一相功率因數(shù)大于1，處于無功過補(bǔ)狀態(tài)時(shí)，通過電力線工頻通信或GPRS或載波通信發(fā)出該相電容組切除命令給沿配電線路分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置；沿線分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置收到切除命令后，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相應(yīng)切除命令，收到投入命令后，判別要投切相線的相電壓是否高于投入電壓上限值，高于上限值不執(zhí)行投入命令，不高于投入電壓上限值時(shí)，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相 應(yīng)投入命令，逐次就地補(bǔ)償感性無功，減少感性無功流動(dòng)，由電壓低的某一相轉(zhuǎn)移有功功率到電壓高的某一相，達(dá)到分段減少投切點(diǎn)電壓損失，提高投切點(diǎn)的電壓質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線路分段投切電容減少電壓損失和分級(jí)提升電壓的目的。

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例的功能模塊的接線圖。在附圖1中，電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置安裝在變壓器低壓出口端，主要負(fù)責(zé)變壓器低壓出口端的三相電壓、電流和功率因數(shù)檢測、控制末端電容投切命令的發(fā)送等，與電容自動(dòng)投切裝置通信用電力線工頻通信、載波通信或GPRS通信實(shí)現(xiàn)。電容自動(dòng)投切裝置安裝位置是在變壓器低壓出口端至各負(fù)載重心位置，沿配電線路設(shè)置安裝多個(gè)點(diǎn)，一般有幾十至幾百米，主要負(fù)責(zé)安裝位置的分段投切電容補(bǔ)償無功，分級(jí)提升電壓，與電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置通信用電力線工頻通信、載波通信或GPRS通信實(shí)現(xiàn)。

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例的電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置功能方框圖，方框中說明了各功能的聯(lián)接關(guān)系。主要包含電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置的控制器、電壓、電流和功率因數(shù)檢測模塊和通信模塊(電力線工頻通信或GPRS或載波通信)?？刂破髫?fù)責(zé)控制檢測三相電壓、電流和功率因數(shù)和發(fā)送電容投切命令，通信模塊(電力線工頻通信或GPRS或載波通信)負(fù)責(zé)將電容投切命令通過電力線或無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到末端電容自動(dòng)投切裝置，實(shí)現(xiàn)與沿配電線路分段設(shè)置的電容自動(dòng)投切裝置的通信控制。

附圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電容自動(dòng)投切裝置功能方框圖，方框中說明了各功能的聯(lián)接關(guān)系。主要包含電容自動(dòng)投切裝置的控制器、電壓檢測模塊、通信模塊(電力線工頻通信或GPRS或載波通信)、有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器、有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器、有級(jí)轉(zhuǎn)移有功功率AB、BC、CA線線電容。其中電容自動(dòng)投切裝置控制器控制通信模塊(電力線工頻通信或GPRS或載波通信)，實(shí)現(xiàn)與電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置的通信；電容自動(dòng)投切裝置控制器控制有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器，實(shí)現(xiàn) 裝置所在位置三相有級(jí)電容共補(bǔ)的投切；電容自動(dòng)投切裝置控制器控制所在位置有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器，實(shí)現(xiàn)有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器分別投切；電容自動(dòng)投切裝置控制器控制所在位置有級(jí)轉(zhuǎn)移有功功率AB、BC、CA線線電容，實(shí)現(xiàn)所在位置有功功率有級(jí)平衡調(diào)節(jié)。電容自動(dòng)投切裝置控制器主要功能是控制裝置電容的自動(dòng)投切，當(dāng)沿線分段設(shè)置的各電容自動(dòng)投切裝置收到切除命令后，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相應(yīng)切除命令。收到投入命令后，判別要投切相線的相電壓是否高于投入電壓上限值，高于上限值不執(zhí)行投入命令；不高于投入電壓上限值時(shí)，按照編號(hào)次序依次順延時(shí)間逐臺(tái)電容自動(dòng)投切裝置執(zhí)行相應(yīng)投入命令。逐次就地補(bǔ)償感性無功，減少感性無功流動(dòng)，由電壓低的某一相轉(zhuǎn)移有功功率到電壓高的某一相，采用此方法，達(dá)到分段減少投切點(diǎn)電壓損失，提高投切點(diǎn)的電壓質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線路分段投切電容減少電壓損失和分級(jí)提升電壓的目的。

本發(fā)明實(shí)施例使用的變壓器是630KVA，一個(gè)支路，沿著低壓配電線路設(shè)置三個(gè)點(diǎn)安裝電容自動(dòng)投切裝置用于提升該支路末端電壓，使用通信模式分別是GPRS通信模式或電力線工頻通信模式。

變壓器出口端的電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置控制器使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司JKWN/H型控制器，此控制器自帶GPRS及工頻通信模塊，自帶三相電壓、電流、功率因數(shù)檢測模塊，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置與各電容自動(dòng)投切裝置的通信控制，實(shí)現(xiàn)變壓器出口端的三相電壓、電流、功率因數(shù)檢測。

沿線安裝的三個(gè)電容自動(dòng)投切裝置使用的元器件類型和數(shù)量完全一樣，控制器均使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司JKWN/H型控制器，此控制器自帶GPRS及工頻通信模塊，自帶三相電壓、電流、功率因數(shù)檢測模塊，實(shí)現(xiàn)與電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置的通信控制，實(shí)現(xiàn)各安 裝位置的三相電壓檢測。所使用的有級(jí)無功補(bǔ)償共補(bǔ)電容器，是桂林電力電容器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的自愈式低壓并聯(lián)電容器，選用型號(hào)為BGWJ-0.45-30-3，功率是30kvar。所聯(lián)接的電容投切開關(guān)使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的復(fù)合開關(guān)，選用型號(hào)是SLFK-H/Δ380V55A，實(shí)現(xiàn)三相有級(jí)電容共補(bǔ)的投切；所使用的有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器，是桂林電力電容器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的自愈式低壓并聯(lián)電容器，選用型號(hào)為BGWJ-0.45-30-3YN，功率是3×10kvar，所聯(lián)接的電容投切開關(guān)使用北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的復(fù)合開關(guān)，選用型號(hào)是SLFK-H/Δ220V55A，實(shí)現(xiàn)三相有級(jí)無功補(bǔ)償A、B、C相分補(bǔ)電容器分別投切。

本發(fā)明實(shí)際運(yùn)行效果良好，配電線路電阻為0.5歐/KM，電抗為0.4歐/KM，變壓器出口端的電能質(zhì)量監(jiān)測控制裝置至第1個(gè)電容自動(dòng)投切裝置距離約200米，則電阻為0.1歐，電抗為0.08歐；第2個(gè)電容自動(dòng)投切裝置距離約180米，，則電阻為0.09歐，電抗為0.072歐；第3個(gè)電容自動(dòng)投切裝置距離約200米，，則電阻為0.1歐，電抗為0.08歐。從運(yùn)行實(shí)際檢測結(jié)果表明，變壓器出口端電壓約為230V，全部裝置未投入時(shí)，第1個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在195-200V，第2個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在186-190V左右，第3個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在180-185V左右，當(dāng)?shù)?、第2、第3個(gè)電容自動(dòng)投切裝置全部投入時(shí)，第1個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在215-220V左右，第2個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在205-210V左右，第3個(gè)電容自動(dòng)投切裝置位置的電壓在195-200V左右，末端電壓得到不同程度的提升，運(yùn)行效果說明了本方法的有效性。