配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在配電網(wǎng)中，電力發(fā)電機(jī)所發(fā)的無(wú)功功率和輸電線的功率常常不足以滿足網(wǎng)中大量的電機(jī)、變壓器、電抗器、熒光燈等感性負(fù)載的無(wú)功需求以及系統(tǒng)中無(wú)功的損耗，因而容易造成電網(wǎng)功率因數(shù)下降、電網(wǎng)系統(tǒng)利用率降低。為了減少有功損失和電壓降落、減少電力輸送中的損耗，更為了電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行，提高電力輸送的容量和質(zhì)量，通常都要進(jìn)行就近的無(wú)功功率補(bǔ)償或者調(diào)節(jié)。目前廣泛采用通過(guò)投切并聯(lián)電容器(組)的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，其原理是先通過(guò)監(jiān)測(cè)線路電壓與電流，計(jì)算功率因數(shù)；如果功率因數(shù)滯后則投入電容，如果功率因數(shù)超前則切除電容。
[0003]現(xiàn)有的電力低壓配電網(wǎng)，尤其是農(nóng)網(wǎng)或采用公共變壓器的線路，各最終用戶通常是以T接的用電配電方式各自就近連接配電干線，由于供電線路上的各T接到配電變壓器的低壓側(cè)間無(wú)公共的連接點(diǎn)，因此通常不對(duì)低壓配電網(wǎng)送電線路進(jìn)行有針對(duì)性的無(wú)功功率補(bǔ)償，而僅在該段供電線路的源頭即臺(tái)區(qū)(亦即配電變壓器的低壓側(cè))進(jìn)行集中式的無(wú)功功率補(bǔ)償。不難看出，采用這樣的技術(shù)方案時(shí)電力網(wǎng)中僅對(duì)高壓側(cè)的輸電線路和變壓器進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償，卻未對(duì)低壓側(cè)的輸電線路作有針對(duì)性的無(wú)功功率補(bǔ)償。然而根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，電力網(wǎng)中最大部分的無(wú)功損耗即發(fā)生在低壓側(cè)的輸電線路上，因此這種集中補(bǔ)償?shù)姆桨溉源嬖诒容^明顯的缺陷。
[0004]針對(duì)這種集中補(bǔ)償?shù)娜毕?，結(jié)合布線成本考慮，現(xiàn)有技術(shù)中也有人提出了如下改進(jìn)方案:在線路中增設(shè)分散補(bǔ)償單元，即在臺(tái)區(qū)的每條輸電回路上的中后段分別增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，集中補(bǔ)償處是以實(shí)時(shí)檢測(cè)獲得的無(wú)功功率作為補(bǔ)償判據(jù)，而分散補(bǔ)償是以實(shí)時(shí)檢測(cè)的線路電壓與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的線路電壓目標(biāo)值的比較值作為補(bǔ)償判據(jù)。采用該方案，能在末端線路電壓降低時(shí)，通過(guò)投入電容既對(duì)線路進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償，也同時(shí)提升末端線路電壓；只是，該方案對(duì)作為補(bǔ)償判據(jù)的線路電壓目標(biāo)值的設(shè)定有較高要求，否則由于集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償之間無(wú)協(xié)同作用，在某些情形下如用電高峰期，此時(shí)集中補(bǔ)償往往已全部投入仍欠補(bǔ)，但分散補(bǔ)償卻由于線路電壓目標(biāo)值設(shè)置得不合理而無(wú)法全部投入，從而造成系統(tǒng)欠補(bǔ)償；而在另一些情形(例如后半夜的低用電量區(qū)段、用戶所用負(fù)荷類型/使用量產(chǎn)生較大變化、或其他類似情形)為達(dá)到設(shè)定的線路電壓目標(biāo)值，分散補(bǔ)償裝置可能仍會(huì)持續(xù)投入補(bǔ)償并進(jìn)而造成集中補(bǔ)償裝置亦難以沖抵的、對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的過(guò)補(bǔ)，從而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，即在于提供一種性價(jià)比較高、安全可靠的配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法。
[0006]一、本發(fā)明配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)，同樣是基于現(xiàn)有技術(shù)中常用的投切并聯(lián)電容器的原理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，其具體技術(shù)方案如下:主要包括有設(shè)置在臺(tái)區(qū)配電變壓器低壓側(cè)的集中補(bǔ)償單元，以及設(shè)置在臺(tái)區(qū)的各配電出線中后段上的分散補(bǔ)償單元；其特別之處在于:
所述分散補(bǔ)償單元，包括設(shè)置有從控制器、補(bǔ)償電容及相應(yīng)的檢測(cè)電路和投切控制電路，該檢測(cè)電路包括用于檢測(cè)就地電壓/無(wú)功功率/功率因數(shù)/無(wú)功電流以及電網(wǎng)電壓波動(dòng)；該投切控制電路以檢測(cè)到的實(shí)時(shí)線路就地電壓/無(wú)功功率/功率因數(shù)/無(wú)功電流與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的相應(yīng)參數(shù)目標(biāo)值的比較值作為補(bǔ)償電容的投切控制判據(jù)；
所述集中補(bǔ)償單元，包括設(shè)置有主控制器、補(bǔ)償電容及相應(yīng)的檢測(cè)電路和投切控制電路，該檢測(cè)電路包括用于檢測(cè)配電變壓器低壓側(cè)的實(shí)時(shí)電壓、電流，該投切控制電路以計(jì)算獲得的無(wú)功電流/無(wú)功功率/功率因數(shù)或其它等效值作為補(bǔ)償電容的投切控制判據(jù)；所述集中補(bǔ)償單元，還采取通過(guò)所述主控制器使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生小幅度波動(dòng)的方式向所述分散補(bǔ)償單元的從控制器發(fā)送調(diào)整所述參數(shù)目標(biāo)值的指令。
[0007]以下是例舉的本發(fā)明配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)的一種工作模式:工作狀態(tài)下，分散補(bǔ)償單元通過(guò)其檢測(cè)電路將檢測(cè)獲得的實(shí)時(shí)就地電壓發(fā)送給從控制器，從控制器將該檢測(cè)值與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的線路電壓目標(biāo)值進(jìn)行比較，如不符則通過(guò)控制投切控制電路對(duì)所屬補(bǔ)償電容進(jìn)行投切，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓側(cè)輸電線路上的無(wú)功補(bǔ)償；根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的技術(shù)常識(shí)，其中作為投切控制判據(jù)的參數(shù)顯然也可以采用無(wú)功功率、功率因數(shù)、或無(wú)功電流。而在臺(tái)區(qū)即配電變壓器的低壓側(cè)，集中補(bǔ)償單元通過(guò)其檢測(cè)電路獲取就地實(shí)時(shí)電壓、電流，由主控制器根據(jù)計(jì)算獲得的無(wú)功功率(顯然也可以是功率因數(shù)、無(wú)功電流或其它等效值)控制投切控制電路對(duì)所屬補(bǔ)償電容的投切量；若系統(tǒng)無(wú)功欠補(bǔ)，且集中補(bǔ)償單元內(nèi)的電容全部投入后仍欠補(bǔ)，則所述主控制器向從控制器發(fā)出調(diào)整所述線路電壓目標(biāo)值(或其它等效參數(shù)目標(biāo)值)的指令進(jìn)而使從控制器增加分散補(bǔ)償單元內(nèi)的補(bǔ)償電容投入，從而使系統(tǒng)無(wú)功功率逼近或達(dá)到設(shè)定的上下限范圍；若系統(tǒng)無(wú)功過(guò)補(bǔ)，且集中補(bǔ)償單元內(nèi)的電容全部切除后仍過(guò)補(bǔ)，則所述主控制器向從控制器發(fā)出調(diào)整所述線路電壓目標(biāo)值(或其它等效參數(shù)目標(biāo)值)的指令進(jìn)而使從控制器減少分散補(bǔ)償單元內(nèi)的補(bǔ)償電容投入，從而使系統(tǒng)無(wú)功功率逼近或達(dá)到設(shè)定的上下限范圍。
[0008]以上方案中所述集中補(bǔ)償單元向所述分散補(bǔ)償單元的從控制器發(fā)送調(diào)整所述參數(shù)目標(biāo)值的指令的具體方式，可由所屬領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自由采用，優(yōu)選的一種實(shí)施方式是由所述主控制器通過(guò)所述集中補(bǔ)償單元中的投切控制電路調(diào)整相應(yīng)補(bǔ)償電容的投切并使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生小幅度波動(dòng)的方式進(jìn)行。其中，電網(wǎng)電壓的不同波動(dòng)可設(shè)定為具有不同的線路電壓目標(biāo)值(或其它等效參數(shù)目標(biāo)值)調(diào)整含義即代表不同的調(diào)整指令。所述“電壓小幅波動(dòng)”中具體的調(diào)整幅度可由所屬領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定，通常以方便于電壓檢測(cè)電路的監(jiān)測(cè)而又不致于導(dǎo)致電網(wǎng)電壓明顯波動(dòng)并給電網(wǎng)使用帶來(lái)不良影響為宜，一般而言，該調(diào)整幅度應(yīng)設(shè)置在額定電壓的±10%范圍內(nèi)。其波動(dòng)時(shí)長(zhǎng)同樣可由所屬領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定，通?？稍O(shè)置為0.2s?300s。采用本方案的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需新增任何硬件投入，由集中補(bǔ)償單元僅僅通過(guò)電源線廣播方式發(fā)送超低頻補(bǔ)償控制指令給各分散補(bǔ)償單元，能有效地避免高頻及弱電信號(hào)通信可靠性不夠及成本高等問(wèn)題；同時(shí)，由于只是用于產(chǎn)生電網(wǎng)電壓的短時(shí)小幅波動(dòng)，所以，也不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的使用造成明顯不利的影響。
[0009]為了適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要，可以考慮將所述電網(wǎng)電壓小幅波動(dòng)的波形進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，并相適應(yīng)地將所述分散補(bǔ)償單元的檢測(cè)電路設(shè)計(jì)為包括用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的幅值和/或電壓波動(dòng)的時(shí)長(zhǎng)和/或電壓波動(dòng)的間隔和/或電壓波動(dòng)的波形，以有效避免誤干擾，確保調(diào)整指令的準(zhǔn)確傳送。
[0010]由上，本發(fā)明配電網(wǎng)低壓線路的無(wú)功協(xié)同補(bǔ)償系統(tǒng)通過(guò)設(shè)立集中補(bǔ)償單元和分散補(bǔ)償單元并將其有機(jī)組合，在系統(tǒng)總體投入成本較低的情形下實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓側(cè)的輸電線路及配電變壓器的無(wú)功功率智能協(xié)同補(bǔ)償，能顯著降低配