CN106130027B - 低压配变台区电压二维综合治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配变台区电压二维综合治理方法，由双向调压器、分组电容器及控制模块组成。该治理方法以380V低压配变台区为对象，设有电压最优、节能降损和自定义三种运行模式，分别对应三种目标区间，通过控制模块来控制双向调压器和电容器自动运行使得电压和功率因数落入目标区间内，可以根据不同的应用场合和实际需求来选择使用，并设置电容器投切闭锁保护开关，避免电容器短期内频繁投切造成设备损坏。本发明方法通过综合应用和合理控制，可以改善双向调压器造成无功缺额、电容器调压效果不明显的问题，同时从无功和电压两个维度进行综合治理，可以有效地改善低压配变台区电压越限问题，减少线损。

Description

低压配变台区电压二维综合治理方法

技术领域

本发明涉及一种低压配变台区的电压二维综合治理方法，具体涉及低压配变台区根据电压及无功功率的变化对双向调压器和电容器进行控制的方法，属于配电网无功电压控制领域。

背景技术

配电网作为电能输送的最终环节，连接着广大用户和电网，近年来人们对配电网的投入越来越多。2013年10月，《南方电网发展规划(2013—2020年)》正式发布，规划指出将加强城乡配电网建设，推广智能电网建设，到2020年，城市配电网自动化覆盖率达80％。2015年7月，国家能源局印发了《配电网建设改造行动计划(2015～2020年)》，要求加快建设现代配电网，提升供电能力，实现城乡用电服务均等化，2015-2020年，配电网建设改造投资不低于2万亿元。

然而，目前配电线路，尤其是低压线路和配变台区仍面临着电压质量不高，电能损耗大的问题。在农村配电网中，用电区域面积大，变电站布点较少，线路供电半径过长，容易造成线路台区末端电压严重越下限；而在分布式电源大量接入的配电网，则面临着当分布式电源出力较大时，线路电压可能越上限的风险。固然，配电网网架相对薄弱是造成这一问题的原因之一，但配电网中无功补偿装置和调压器配置相对不足也是重要原因。因此，在低压配变台区中配置更充分的电容器和调压器进行调压，并采用更合理的能同时考虑电容器及调压器的二维电压控制策略，能有效改善线路的电压状况及降低线路损耗，且选择在低压侧增设装置可直接有效地改善用户侧电压质量和减少施工影响区域。

目前，配变台区主要的调压方式有调整变压器分接头，进行无功补偿调压等，在我国，由于规划和历史原因，低压配电线路基本没有配置有载调压变压器，主要调压手段为投切电容器，但电容器调压有着离散调节，响应较慢，频繁动作容易损坏的缺点，且当面临电压偏高，和非无功缺额造成的低电压的情况时，电容器也无法对此进行调节。因此，在对配变台区的电压质量提出了更高要求的趋势下，有必要引入新的调压手段与电容器配合，应对更加复杂的调压需求。双向调压器调压操作灵活，调压效果明显，但无法解决无功缺额的问题，容易造成电压崩溃，因此同时使用双向调压器和电容器调压，能使二者的优势互补，达到更好的调压效果。

此外，不同的线路台区情况对调压达到的效果需求也不同，传统的电容器控制策略一般把无功补偿点的功率因数控制在滞后的0.90～0.95之间，然而并非所有配变变压器都会配置电容器，在该种控制方式下无功损耗不能很好地实现就地平衡，节能降损效果不佳。

因此，综合考虑双向调压器与电容器的调压能力，并且配置灵活的控制策略，能根据不同线路情况选择更合适的调压目标，使线路台区以更优的方式运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术低压配变台区电压控制策略的缺陷，提供一种考虑双向调压器与电容器配合的电压二维综合治理方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低压配变台区电压二维综合治理方法，包括以下步骤：

1)参数输入，选择运行模式，若选择了自定义模式，则需输入控制的目标区间，包括电压上下限和无功功率上下限；

2)采集数据，包括双向调压器二次侧母线的电压、有功功率、功率因数，电容器的当前投入组数和双向调压器的当前档位；

3)判断双向调压器二次侧母线的电压和无功功率是否越限，其中无功功率由有功功率和功率因数计算得到；

4)根据步骤3的判断结果，由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，直到电压和功率因数落入目标区间或无法操作；

所述步骤4)由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，其中还包括电容器投切闭锁保护开关，按照如下方式进行：

电容器按照分组投切的原则进行轮流动作，先投入的电容器组在需要退出的时候优先考虑退出，并设置计时器，时长初始化为10分钟，计时器的时长自定义修改，每一组电容器在退出后计时器开始计时，计时期间进行闭锁保护，计时结束后响应投入指令。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述步骤1)的运行模式，包括电压最优、节能降损和自定义三种，分别对应不同的目标区间，其中：

电压最优模式对应的目标区间电压上限为390V，下限为370V，无功上限为25kvar，下限为0kvar；

节能降损模式对应的目标区间电压上限为406V，下限为342V，无功上限为0kvar，下限为-25kvar；

自定义模式对应的目标区间电压上下限为406V～342V之间的任意输入值，无功上下限为-50kvar～50kvar之间的任意输入值。

优选地，所述步骤4)由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，具体按如下方式进行：

若电压不越限，无功功率不越限，则不需要操作；

若电压越上限，无功功率不越限，则调整双向调压器档位降低电压；

若电压越下限，无功功率不越限，则调整双向调压器档位升高电压；

若电压不越限，无功功率越上限，则分组投入电容器直到无功功率不越限；

若电压越上限，无功功率越上限，则先调整双向调压器档位降低电压，再分组投入电容器直到无功功率不越限；

若电压越下限，无功功率越上限，则先分组投入电容器直到无功功率不越限，再调整双向调压器档位升高电压；

若电压不越限，无功功率越下限，则分组退出电容器直到无功功率不越限；

若电压越上限，无功功率越下限，则先分组退出电容器直到无功功率不越限，再调整双向调压器档位降低电压；

若电压越下限，无功功率越下限，则先调整双向调压器档位升高电压，再分组退出电容器直到无功功率不越限。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明提出的低压配变台区电压二维综合治理方法，通过设定不同的运行模式和目标区间，可根据实际情况灵活选择不同的控制目标，从而更好地适应线路台区对电压调整的需求，提高电压质量，降低线路损耗。

2、本发明的低压配变台区电压二维综合治理方法提出，综合考虑双向调压器和电容器的电压调节能力，二者配合能实现对电压的双向大范围调节，可应对更加复杂多变的调压需求。

3、本发明的低压配变台区电压二维综合治理方法要求电容器采取分组投切原则，并配置了闭锁保护开关，从而延长了电容器的使用寿命，降低设备运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的低压配变台区电压二维综合治理方法流程图；

图2为本发明与其他调压手段对节点电压的调节效果对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本实施例的低压配变台区电压二维综合治理方法流程图，包括以下步骤：

1)参数输入，选择运行模式，若选择了自定义模式，则需输入控制的目标区间，包括电压上下限和无功功率上下限；

2)采集数据，包括双向调压器二次侧母线的电压、有功功率、功率因数，电容器的当前投入组数和双向调压器的当前档位；

3)判断双向调压器二次侧母线的电压和无功功率是否越限，其中无功功率由有功功率和功率因数计算得到；

4)根据步骤3的判断结果，由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，直到电压和功率因数落入目标区间或已经没有可调节的手段。

以南方某地区的一条10kV配电线路及其下属380V低压配变台区作为实例，对比低压配变台区电压二维综合治理方法实施前后的线路调压及降损效果。

该地区的低压配变台区典型情况如表1所示：

表1低压配变台区容量参数表

为便于统计，将负荷等效合并为6个负荷节点，对以上低压配变台区分别进行潮流计算，结果如表2：

表2低压配变台区原始潮流计算结果汇总

由上表可知，在配变低压侧母线电压处于基准值的状态下，如果不采用任何的无功补偿或调压措施，不同容量、负载率和线径组合下的低压配电线路网损都十分严重，几乎都接近20％，同时节点电压沿线下降厉害，最低电压266.5V偏离380V额定值非常大，严重影响用户用电，容易引起电器不能正常工作及用户投诉等问题。

在此基础上，将本发明的低压配变台区电压二维综合治理方法应用到上述低压配变台区中，对比本发明方法、只用双向调压器、只用电容器三种手段的调节效果。

表1中容量为125kVA的低压配电线路计算结果如表3所示：

表3不同调压手段调压结果汇总

由上表可知，只用双向调压器和只用电容器分别单独进行调压时，电压合格率都有所抬升，但效果并不明显，相对来说，双向调压器接入对电压的改善效果更好；而在网损方面，双向调压器和电容器单独进行调压时，可以在一定程度上减少网损。

而采用本发明方法后，电容器与双向调压器综合整体接入线路，可以较大程度上减少该系统的总有功损耗，从21％下降到15％，同时更有效地提高节点电压合格率，甚至达到100％。

本发明方法与只用双向调压器和只用电容器三种调节手段对节点电压的调节效果对比见附图2。可见，采用调节手段后可以整体抬高沿线的节点电压水平，本发明方法效果最佳。

同理，对表1中容量为200kVA和315kVA低压配变台区电压二维综合治理方法的应用效果计算，结果如下表所示。

表4电压二维综合治理方法在低压配电线路应用效果汇总

将本发明应用于低压配变台区，能有效抬升低压配电线路的电压并就地平衡部分无功负荷，其产生的效益不仅仅在于低压台区中的电压改善和降低网损，同时还能减少10kV馈线上的无功功率流动，作用于10kV的中压配电线路，以下则对中压配电线路中电压二维综合治理方法的应用效果进行评估。

该线路10kV侧主干长度为12km，主干线径面积为120mm²，变电站10kV母线的运行电压为10.5V，共有107台配变，平均负载率为30％，负荷的平均功率因数为0.87。

现分别在线路中末端电压严重偏低的节点中选择5个台区，其配变容量包括2个315kVA、2个125kVA和1个200kVA，在其中应用本发明的低压配变台区电压二维综合治理方法，应用前后结果如下表所示，其中电容器标准配置是指按照0.85的负荷自然功率因数可以刚好就地平衡，而150％配置是指按照标准配置的150％进行配置，倒送部分无功功率去平衡10kV馈线上产生的无功损耗。

表5综合调压方法在中压配电线路应用效果

由上表可知，在10kV的中压配电线路的中末端选择5个电压偏低的台区应用低压配变台区电压二维综合治理方法，同样可以一定程度上改善10kV馈线节点的电压情况，避免了电压越下限的问题，并降低网损。如果考虑适当增加低压配变台区电压二维综合治理方法应用的台区数量，其电压改善和节能效果可以进一步提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低压配变台区电压二维综合治理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)参数输入，选择运行模式，若选择了自定义模式，则需输入控制的目标区间，包括电压上下限和无功功率上下限；

2)采集数据，包括双向调压器二次侧母线的电压、有功功率、功率因数，电容器的当前投入组数和双向调压器的当前档位；

3)判断双向调压器二次侧母线的电压和无功功率是否越限，其中无功功率由有功功率和功率因数计算得到；

4)根据步骤3) 的判断结果，由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，直到电压和功率因数落入目标区间或无法操作；

所述步骤4)由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，其中还包括电容器投切闭锁保护开关，按照如下方式进行：

电容器按照分组投切的原则进行轮流动作，先投入的电容器组在需要退出的时候优先考虑退出，并设置计时器，时长初始化为10分钟，计时器的时长自定义修改，每一组电容器在退出后计时器开始计时，计时期间进行闭锁保护，计时结束后响应投入指令。

2.根据权利要求1所述的低压配变台区电压二维综合治理方法，其特征在于：

所述步骤1)的运行模式，包括电压最优、节能降损和自定义三种，分别对应不同的目标区间，其中：

电压最优模式对应的目标区间电压上限为390V，下限为370V，无功上限为25kvar，下限为0kvar；

节能降损模式对应的目标区间电压上限为406V，下限为342V，无功上限为0kvar，下限为-25kvar；

自定义模式对应的目标区间电压上下限为406V～342V之间的任意输入值，无功上下限为-50kvar～50kvar之间的任意输入值。

3.根据权利要求1所述的低压配变台区电压二维综合治理方法，其特征在于：所述步骤4)由控制模块控制双向调压器和电容器进行动作，具体按如下方式进行：

若电压不越限，无功功率不越限，则不需要操作；

若电压越上限，无功功率不越限，则调整双向调压器档位降低电压；

若电压越下限，无功功率不越限，则调整双向调压器档位升高电压；

若电压不越限，无功功率越上限，则分组投入电容器直到无功功率不越限；

若电压越上限，无功功率越上限，则先调整双向调压器档位降低电压，再分组投入电容器直到无功功率不越限；

若电压越下限，无功功率越上限，则先分组投入电容器直到无功功率不越限，再调整双向调压器档位升高电压；

若电压不越限，无功功率越下限，则分组退出电容器直到无功功率不越限；

若电压越上限，无功功率越下限，则先分组退出电容器直到无功功率不越限，再调整双向调压器档位降低电压；

若电压越下限，无功功率越下限，则先调整双向调压器档位升高电压，再分组退出电容器直到无功功率不越限。