CN102723719A - 一种用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法 - Google Patents

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唐宗华
张传青
谭文毕
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Abstract

本发明是有关于一种用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法，该装置包括N个磁控电抗器支路、固定电容器支路、避雷器支路、户外高压跌落式熔断器以及一个户外高压线路电流互感器和一个控制器，各磁控电抗器支路由磁控电抗器组成，并装设有电流互感器；第n磁控电抗器支路与第n固定电容器支路、第n避雷器支路并联后，通过第n户外高压跌落式熔断器挂接到户外高压母线上；户外高压线路电流互感器串接于户外高压母线回路中；各磁控电抗器支路的电流互感器和户外高压线路电流互感器与控制器的输入端相连，控制器的输出端与各磁控电抗器相连。本发明可实现无功容量的动态补偿和平滑无级调节，无需投切、安全可靠、线损节能显著。

Description

一种用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法
技术领域
本发明涉及一种线路电压自动调节装置及其调节方法，特别是涉及一种用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法。
背景技术
相比较于城市电网，我国农村电网有其特殊性，农村面积广阔，用电不集中，存在着电网结构不合理、供电半径大、馈线线路长、导线截面细、无功补偿能力不足等问题。由于农业生产使用大量的农业机械，农业机械几乎都是感性负载，负载无功比例大，导致农网无功污染严重，可靠性受到极大的影响。同时农业机械的使用不是长期固定的，而是根据农业生产时间分时段和季节的使用，导致农网的无功需求量经常波动，并且波动范围大。由于以上原因，我国大多农网电网呈现以下显著特征：一是农村电网老化快、电能质量差、供电不稳；二是农村电网线损大，故障多，输电成本高。
农村电网由于受上述供电半径、昼夜负荷变化、季节负荷变化、负荷分布不均等因素的影响，各条线路电压出现较大的波动，电压过低会造成设备出力不足甚至不能正常工作，而电压过高又会影响设备用电安全。因此，如何保证农村电网电压质量成为解决农网问题的首要问题。
目前，电网电压常用的调节方法主要有两种：一是通过调整变电站主变压器有载分接头调压，调节的依据只能是以变电站母线电压为基准，不能保证各条线路的电压稳定，且频繁调整主变分接头对主变的安全运行影响比较大；另一种方法是采用分组投切电容器组的调节方式，但其无功补偿是不连续的，有级的，不能取得理想的补偿效果。在用电高峰期，有级的电容器组往往达不到补偿容量；而在用电低谷的时候，甚至屡屡出现倒送无功的现象。开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害，又由于农网无功变化快，电容器经常投切，使得电容器寿命变短，电容器经常损坏，严重降低农网电能质量和供电可靠性。
由此可见，上述现有的用于高压线路的无功电压调节装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可实现无功容量的动态补偿和平滑无级调节，且无功调节过程中电容器组无需投切，从而解决农村电网和小型水电站输电线路中由于长距离输电造成的电压大幅波动问题，提高农网及小水电输电电能质量和供电可靠性的新的用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法，实属当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于高压线路的动态无功电压调节装置及其调节方法，使其可实现无功容量的动态补偿和平滑无级调节，且无功调节过程中电容器组无需投切，从而解决农村电网和小型水电站输电线路中由于长距离输电造成的电压大幅波动问题，提高农网及小水电输电电能质量和供电可靠性，克服现有无功电压调节装置的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，包括N个磁控电抗器支路、固定电容器支路、避雷器支路、户外高压跌落式熔断器以及一个户外高压线路电流互感器和一个控制器，N为正整数，其中：各磁控电抗器支路由磁控电抗器组成，并均装设有电流互感器；第n磁控电抗器支路与第n固定电容器支路、第n避雷器支路并联后，通过第n户外高压跌落式熔断器挂接到户外高压母线上，n=1，2…N；户外高压线路电流互感器串接于户外高压母线回路中；各磁控电抗器支路的电流互感器和户外高压线路电流互感器的二次侧与控制器的信号输入端相连，控制器的信号输出端与各磁控电抗器相连。
作为本发明的一种改进，所述的各固定电容器支路是由铁心串联电抗器与电容器串联而成。
所述的控制器采用数字信号处理控制器。
所述的户外高压线路电流互感器采用开启式电力用电流互感器。
所述的磁控电抗器为柱上式磁控电抗器。
本发明还提供了一种应用上述装置的动态无功电压调节方法：所述的户外高压母线的无功功率由两部分提供，一是固定电容器支路提供的固定容量的容性无功，二是磁控电抗器支路提供的可变动的感性无功；所述的控制器通过户外高压线路电流互感器采集户外高压母线的电压、电流参数，计算出系统功率因数、有功功率、无功功率，并经过瞬时无功控制算法的计算，得出使高压线路无功趋于平衡所需要调节的控制角给定值；控制器将得到的控制角给定值传送到磁控电抗器支路，动态调节磁控电抗器支路输出的感性无功容量。
采用这样的设计后，本发明提供了一种用于高压线路的柱上式MCR型线路动态无功电压调节装置，通过自动调节无功输出来保证线路电压稳定，利用柱上式MCR磁控电抗器与电容器组并联实现无功容量的动态补偿和平滑无级调节，无功调节过程中电容器组无需投切，装置运行安全可靠、免维护、无人值守、容量动态无级调节、线损节能显著，适应恶劣环境使用，特别适用于电压波动范围大或压降大的线路，将柱上式MCR线路自动调压装置安装于馈电线路的中后端，在一定范围可内对线路电压进行自动调整，保证农网用户供电电压质量，减少线路损耗，还适用于小型水电站输电线路电压无功动态补偿，解决了小水电站由于处于偏远地区，线路长、线损大、传统无功补偿装置均不适应其负荷变化特点的难题，且投资小、回报率高。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明动态无功电压调节装置的电路连接示意图。
图2是本发明动态无功电压调节装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1、图2所示，本发明一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，包括N个磁控电抗器支路、固定电容器支路、避雷器支路、户外高压跌落式熔断器以及一个户外高压线路电流互感器和一个控制器，其中N为正整数。
各磁控电抗器支路由磁控电抗器（MCR）6组成，优选柱上式MCR磁控电抗器，并装设有电流互感器。各固定电容器支路是由铁心串联电抗器4与电容器5串联而成。各避雷器支路分别由避雷器3组成。控制器7可采用数字信号处理控制器。户外高压线路电流互感器1则优选开启式电力用电流互感器。
第n磁控电抗器支路与第n固定电容器支路、第n避雷器支路并联后，通过第n户外高压跌落式熔断器挂接到户外高压母线上，其中n=1，2…N。户外高压线路电流互感器1串接于户外高压母线回路中，各磁控电抗器支路的电流互感器和户外高压线路电流互感器1的二次侧与控制器7的信号输入端相连，控制器7的信号输出端与磁控电抗器支路的磁控电抗器6相连。
本发明应用上述装置的动态无功电压调节方法，是通过两部分为户外高压母线提供无功功率，一是固定电容器支路提供的固定容量的容性无功，二是磁控电抗器支路根据高压线路负荷变化而经控制器动态调节输出的可变动的感性无功，从而使高压线路无功趋于平衡，稳定了线路电压，减少了功率损耗，提高了功率因数，达到了动态无功补偿的目的。
在此过程中，控制器7首先通过户外高压线路电流互感器进行高压线路电压、电流参数的采集，进而计算出系统功率因数、有功功率、无功功率等实时值，并经过瞬时无功控制算法的计算，得出磁控电抗器需要调节的控制角给定值，再经控制器7的信号输出端传送到磁控电抗器支路，就可以动态调节磁控电抗器支路输出的感性无功容量。
本发明公开了一种应用于电力系统高压输配电线路中的柱上式MCR型动态无功电压调节装置，利用柱上式MCR磁控电抗器与电容器组并联，实现了线路系统无功容量的动态补偿和平滑无级调节，且无功调节过程中固定电容器支路无需投切，整套装置响应速度快、运行安全可靠、免维护、无人值守，适应恶劣环境使用，解决了输电线路中由于长距离输电造成的电压大幅波动的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，其特征在于包括N个磁控电抗器支路、固定电容器支路、避雷器支路、户外高压跌落式熔断器以及一个户外高压线路电流互感器和一个控制器，N为正整数，其中：
各磁控电抗器支路由磁控电抗器组成，并装设有电流互感器；
第n磁控电抗器支路与第n固定电容器支路、第n避雷器支路并联后，通过第n户外高压跌落式熔断器挂接到户外高压母线上，n=1，2…N；
户外高压线路电流互感器串接于户外高压母线回路中；
各磁控电抗器支路的电流互感器和户外高压线路电流互感器的二次侧与控制器的信号输入端相连，控制器的信号输出端与各磁控电抗器相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，其特征在于所述的各固定电容器支路是由铁心串联电抗器与电容器串联而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，其特征在于所述的控制器采用数字信号处理控制器。
4.根据权利要求1所述的一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，其特征在于所述的户外高压线路电流互感器采用开启式电力用电流互感器。
5.根据权利要求1所述的一种用于高压线路的动态无功电压调节装置，其特征在于所述的磁控电抗器为柱上式磁控电抗器。
6.一种应用权利要求1-5中任一项所述装置的动态无功电压调节方法，其特征在于：
所述的户外高压母线的无功功率由两部分提供，一是固定电容器支路提供的固定容量的容性无功，二是磁控电抗器支路提供的可变动的感性无功；
所述的控制器通过户外高压线路电流互感器采集户外高压母线的电压、电流参数，计算出系统功率因数、有功功率、无功功率，并经过瞬时无功控制算法的计算，得出使高压线路无功趋于平衡所需要调节的控制角给定值；
控制器将得到的控制角给定值传送到磁控电抗器支路，动态调节磁控电抗器支路输出的感性无功容量。
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