CN106972495A - 一种低电压调节系统及其控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低电压调节系统及其控制方法及装置，其中低电压调节系统，包括串联变压器，其原边串联在供电线路的负载侧；并联变压器，其原边并联在供电线路的负载侧，其副边具有多个分接头；选择开关，选择开关的输入端连接并联变压器副边，与并联变压器副边的多个分接头分别连接，用于选择接入回路的分接头；选择开关的输出端连接串联变压器的副边；控制电路，与选择开关连接，用于控制选择开关对接入的分接头进行选择，从而调节补偿电压。本发明通过控制并联变压器的副边分接头，调节不同大小的电压，即改变变比，在电网供电线路发生电压降落的时候，补偿线路电压，提高供电电压合格率和电能质量，满足用户需求，提高了低电压治理效率。

Description

一种低电压调节系统及其控制方法及装置

技术领域

本发明涉及配电技术领域，具体涉及一种低电压调节系统及其控制方法及装置。

背景技术

随着县域经济发展和城镇化水平不断发展，城乡电力供需平衡偏紧，作为与用户直接接触的电网末端10kV及以下配电网正面临巨大的供电压力，部分地区出现低电压情况，为了满足用户的正常用电情况需要，所以对于低电压改造非常重要。

目前造成低电压的原因主要有配网结构不合理，10kV线路供电半径超标严重，配电线路压降大，所以目前传统的解决方案有增加供电电源，更换供电线路，采用更大线径的线缆，采用无功补偿装置，利用可控串补来补偿线路压降解决低压问题。更换线路或大线径的线缆或装置，造成供电投资大，经济性差，如采用无功补偿装置，由于低压线路电阻大，也会造成补偿精度差，投资成本高。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的低电压处理方式，一般通过增加电源，或更换供电线路，造成供电投资大，经济性差的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例一种低电压调节系统，包括：串联变压器，其原边串联在供电线路的负载侧；并联变压器，其原边并联在供电线路的负载侧，其副边具有多个分接头；选择开关，所述选择开关的输入端连接所述并联变压器副边，与所述并联变压器副边的多个所述分接头分别连接，用于选择接入回路的分接头；所述选择开关的输出端连接所述串联变压器的副边；控制电路，与所述选择开关连接，用于控制所述选择开关对接入的分接头进行选择，从而调节补偿电压。

可选地，所述选择开关，包括：反并联晶闸管。

可选地，所述低电压调节系统还包括：旁路开关，连接在所述串联变压器副边的两端之间。

本发明实施例提供一种低电压调节系统的控制方法，用于所述的低电压调节系统，包括：

分别获取负载电压和供电线路额定电压；根据所述负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压；根据所述补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头；控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中。

可选地，所述计算所需补偿电压，包括：公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为所述负载电压，UL为供电线路压降。

可选地，所述控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中，包括：向所述选择开关发出触发脉冲；接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，使得所述负载电压保持在所述供电线路额定电压附近。

可选地，所述接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，包括：公式其中，K1为所述并联变压器的变比，Uload为所述负载电压，Ulow为所述并联变压器的分接头接入的电压。

本发明实施例提供一种低电压调节系统的控制装置，用于所述的低电压调节系统，包括：获取模块，用于分别获取负载电压和供电线路额定电压；计算模块，用于根据所述负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压；确定模块，用于根据所述补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头；控制模块，用于控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中。

可选地，所述计算模块，包括：公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为所述负载电压，UL为供电线路压降。

可选地，所述控制模块，包括：触发子模块，用于向所述选择开关发出触发脉冲；执行子模块，用于接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，使得所述负载电压保持在所述供电线路额定电压附近。

可选地，所述执行子模块，包括：公式其中，K1为所述并联变压器的变比，Uload为所述负载电压，Ulow为所述并联变压器的分接头接入的电压。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明公开一种低电压调节系统及其控制方法及装置，其中低电压调节系统，包括串联变压器，其原边串联在供电线路的负载侧；并联变压器，其原边并联在供电线路的负载侧，其副边具有多个分接头；选择开关，选择开关的输入端连接并联变压器副边，与并联变压器副边的多个分接头分别连接，用于选择接入回路的分接头；选择开关的输出端连接串联变压器的副边；控制电路，与选择开关连接，用于控制选择开关对接入的分接头进行选择，从而调节补偿电压。本发明通过控制并联变压器的副边分接头，调节不同大小的电压，即改变变比，在电网供电线路发生电压降落的时候，补偿线路电压，提高供电电压合格率和电能质量，满足用户需求，提高了低电压治理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中低电压调节系统的结构框图；

图2为本发明实施例1中低电压调节系统的结构示意图；

图3为本发明实施例2中低电压调节系统的控制方法的流程图；

图4为本发明实施例2中低电压调节系统的控制方法的另一流程图；

图5为本发明实施例3中低电压调节系统的控制装置的结构框图；

图6为本发明实施例3中低电压调节系统的控制装置的另一结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明提供一种低电压调节系统，如图1所示，串联变压器2，其原边串联在供电线路的负载6侧，因配电网的供电线路很长，图1主要示出了低电压调节系统负载6侧放大部分的连接结构，串联变压器2原边串联在电源与负载6之间；并联变压器1，并联在供电线路的负载6侧，其副边具有多个分接头；选择开关3，其中选择开关3为反并联晶闸管，选择开关3的输入端连接并联变压器1副边，与并联变压器1副边的多个分接头分别连接，用于选择接入回路的分接头；选择开关3的输出端连接串联变压器2的副边；控制电路5，与选择开关3连接，用于控制选择开关3对接入的分接头进行选择，从而调节补偿电压。

作为一种实现方式，本发明实施例中低电压调节系统，还包括：旁路开关4，连接在串联变压器2副边的两端之间。此处的旁路开关4作为在供电线路发生电压降落的时候，在旁路开关4打开的状态即为旁路，为了形成低电压调节系统的控制回路，输出供电线路的补偿电压。

具体地，如图2所示，电网供电线路为A、B、C、三相线路，串联变压器T2为不带分接头的普通变压器，分别串联接入电网中每一相线路中，分别为T2a、T2b、T2c,用于补偿每相线路由于电压降落，造成负载电压降低，故用来补偿同相的负载电压，并联变压器T1为带有分接头的变压器，接入在负载和选择开关之间，同理在三相电路中都各设置一个并联变压器T1，分别为T1a、T1b、T1c,故并联变压器T1原边的一端作为取能点分别连接在负载侧a、b、c点，并联变压器T1的另一端星型连接。并联变压器T1的分接头是可调的，相当于滑动变阻器，在此处分别设置为230V、460V和690V的电压，在这三种电压之间通过改变分接头，输出相应的电压大小，当然在不同的应用场景中，可根据需要，设置出更多不同大小的电压，故此处的并联变压器T1相当于可调变压器。选择开关在此处是反并联晶闸管，分别为SCR2a、SCR2b、SCR2c,也可以是其它选择开关。控制电路根据负载的大小，通过控制选择开关-反并联晶闸管灵活调节并联变压器T1的分接头，改变串联变压器T2上的电压进行电压补偿，最终目的可以补偿电网线路由于线路较长或分布式能源接入引起的电压降落，实现低压治理，提高电力系统可靠性和负荷供电质量。并联变压器T1、串联变压器T2、反并联晶闸管、旁路开关QF、控制电路组成分级电压调节器，其中，并联变压器T1和串联变压器T2均为理想变压器，其不会在串联线路中产生电压降落，也不会在电压变换中产生功率损耗，即并联变压器T1取能时，原边从系统吸收的取能功率等于串联变压器T2通过线路向系统注入的补偿功率。当执行低电压调节的过程，旁路开关QF打开，电路可以形成回路，根据系统低电压的程度，分级电压调节器通过控制电路控制反并联晶闸管的投退，即向具体的晶闸管发出触发脉冲，来调节并联变压器T2的副边抽头，输出对应的补偿电压，以保证用户的供电电压在正常范围内，当线路未发生电压降落，旁路开关QF无需打开，处于闭合状态。

实施例2

本发明提供一种低电压调节系统的控制方法，用于实施例1中的低电压调节系统中，如图3所示，该方法包括：

S1、分别获取负载电压和供电线路额定电压。

此处每相负载电压为Uload、供电线路额定电压为Usn,当供电线路发生电压降落的时候，通过检测发生欠压相上线路的负载电压，然后打开旁路开关，使低电压调节系统形成闭合回路，进一步是为了输出所需的补偿电压，使得负荷侧电压Uload稳定，确保负荷安全运行，满足用户用电需求。

S2、根据负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压。

作为一种实现方式，上述步骤S2，本发明实施例中低电压调节系统控制方法，上述步骤S2，包括：公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为负载电压,UL为供电线路压降。

如当10KV的供电线路发生电压降落，此时不能满足用户需求，故无法提高供电电压合格率和电能质量，容易造成低电压的用电设备发生故障，所以当控制电路监测出供电线路的电压发生降落。因为线路总电压发生了变化，按照线路在正常状态时工作，即假设线路为额定电压供电，此时在供电故障排查时，通过控制电路检测当前负载电压为8kV，则补偿电压Ucom＝10-8＝2kV,因为并联变压器和串联变压器均为理想变压器，其不会在线路中产生电压降落，也不会在电压变换中产生功率损耗，故补偿电压与线路压降相等，为了补偿这2kV的电压，使得供电线路可正常工作，通过控制选择开关，调节并联变压器的分接头，选择所需补偿电压大小，计算出补偿电压，根据补偿电压的大小，执行调节的过程。

S3、根据补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头。

具体地，在获取补偿电压的大小后，因为并联变压器的分接头是可调的，相当于滑动变阻器，在此处分别设置为230V、460V和690V的电压，在这三种电压之间通过改变分接头，输出相应的电压大小。其工作原理为公式所以其中，K2为串联变压器的变比，K1为并联变压器的变比，Uload为负载电压，Ulow为并联变压器的分接头接入电压。由上述公式可看出，根据补偿电压，接入相应并联变压器分接头的对应的电压，按照比例来调节补偿电压。

S4、控制选择开关接入该对应的分接头使得并联变压器输出补偿电压至供电线路中。

当供电线路电压发生电压降落，控制电路在计算出补偿电压的大小后，需要调节并联变压器从电网取能，通过反并联晶闸管控制并联变压器的分接头输出同相的补偿电压Ucom,经过串联变压器叠加到欠压相上，使得负荷侧电压Uload保持稳定，确保负荷安全运行。

作为一种实现方式，本发明实施例中低电压调节系统，如图4所示，上述步骤S4，包括：

S41、向选择开关发出触发脉冲。

此处的选择开关为反并联晶闸管，控制电路通过对供电线路电压的实时检测和计算，判断供电线路电压是否过低，根据低电压的程度，向具体的投切反并联晶闸管发出触发脉冲，计算出补偿电压的大小后，因为反并联晶闸管只有在导通脉冲到来，才能触发导通。故根据当前需要，通过控制电路发出触发脉冲，控制电路控制反并联晶闸管导通，从而调节并联变压器三个可调的电压，分别为230V、460V和690V，输出对应的补偿电压，以保证用户的供电电压在正常范围内。

S42、接通补偿电压相对应的并联变压器的分接头，使得负载电压保持在供电线路额定电压附近。包括：公式其中，K1为并联变压器的变比，Uload为负载电压，Ulow为并联变压器的分接头接入的电压。

具体地，在调节并联变压器的分接头的过程中，Uload虽为负载电压，但此时并联变压器原边的电压也为Uload，Ulow为并联变压器的分接头接入的电压，所以根据负载情况调节变比K1。本实施例中的低电压调节系统的控制方法，主要目的就是通过根据负载的大小，通过反并联晶闸管灵活调节并联变压器的分接头，即改变变比K1,从而改变串联变压器上的电压进行补偿，故可以补偿配电网线路由于线路较长或分布式能源引起的电压降落，使得负载电压保持在线路总额定电压附近，实现低电压治理。

具体地，首先，将补偿电压叠加至发生欠压状态的线路上；其中，包括公式Us＝UL+Ucom+Uload,其中Us为供电线路电压，UL为供电线路压降、Ucom为补偿电压，Uload为负载电压。通过公式可发现，当线路总电压发生电压降落时，控制电路在计算出补偿电压的大小后，需要调节并联变压器从电网取能，通过反并联晶闸管控制并联变压器分接头输出同相的补偿电压Ucom,经过串联变压器叠加到欠压相上，使得负荷侧电压Uload保持稳定，确保负荷安全运行然后，保持负载电压稳定，使得线路负荷稳定运行。此处保持负荷电压稳定，需要执行相应的操作。

具体地，使得负载电压保持在供电线路额定电压附近，通过公式 进行分析，其中，Us为供电线路电压，K2为串联变压器的已知变比，K1为并联变压器的变比，KL为线路阻抗和负载阻抗的比值，XL为供电线路阻抗，UL为供电线路压降，即等于补偿电压，Is为供电线路电流，Iload为负载电流，Xload为负载阻抗，Uload为负载电压。因为现有技术中的低电压调节方法，一般通过更换供电电源或更换供电线路，或采用更大线径的线缆，采用无功补偿装置，利用可控串补来补偿线路压降，投资大，见效慢，经济性差，调节速度慢，补偿精度差，以及受现有技术现有器件技术等因素影响，故本实施例提出一种低电压调节系统的控制方法，实现分级可调的电压，从而实现电压补偿，解决由于线路较长或分布式能源接入引起的电压降落，提高电力系统可靠性和负荷供电质量，满足用户需求。通过上述公式可看出，当供电线路电压Us降低，电压幅值降低至供电线路额定电压Usn的K(0≤K<1)倍时，要保证负载电压Uload的幅值不变，由并联变压器、串联变压器、选择开关、旁路开关和控制电路组成的分级调节器通过控制反并联晶闸管的投退调节并联变压器副边分接头，即改变并联变压器的变比K1，从而通过串联变压器进行电压补偿，保证负载电压维持在线路总额定电压附近。

实施例3

本发明实施例提供一种低电压调节系统的控制装置，用于实施例1中的低电压调节系统，如图5所示，包括：

获取模块41，用于分别获取负载电压和供电线路额定电压；

计算模块42，用于根据负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压；

确定模块43，用于根据补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头；

控制模块44，用于控制选择开关接入该对应的分接头使得并联变压器输出补偿电压至供电线路中。

作为一种实现方式，本实施例中的低电压调节系统的控制装置，计算模块42，包括：公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为负载电压，UL为供电线路压降。

作为一种实现方式，本实施例中的低电压调节系统的控制装置，如图6所示，控制模块44，包括：

触发子模块441，用于向选择开关发出触发脉冲；

执行子模块442，用于接通补偿电压相对应的并联变压器的分接头，使得负载电压保持在供电线路额定电压附近。

作为一种实现方式，本实施例中的低电压调节系统的控制装置，执行子模块442，包括：公式其中，K1为并联变压器的变比，Uload为负载电压，Ulow为并联变压器的分接头接入的电压。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种低电压调节系统，其特征在于，包括：

串联变压器，其原边串联在供电线路的负载侧；

并联变压器，其原边并联在供电线路的负载侧，其副边具有多个分接头；

选择开关，所述选择开关的输入端连接所述并联变压器副边，与所述并联变压器副边的多个所述分接头分别连接，用于选择接入回路的分接头；所述选择开关的输出端连接所述串联变压器的副边；

控制电路，与所述选择开关连接，用于控制所述选择开关对接入的分接头进行选择，从而调节补偿电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择开关，包括：反并联晶闸管。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：旁路开关，连接在所述串联变压器副边的两端之间。

4.一种低电压调节系统的控制方法，用于权利要求1-3任一项所述的低电压调节系统，其特征在于，包括：

分别获取负载电压和供电线路额定电压；

根据所述负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压；

根据所述补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头；

控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所需补偿电压，包括：

公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为所述负载电压，UL为供电线路压降。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中，包括：

向所述选择开关发出触发脉冲；

接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，使得所述负载电压保持在所述供电线路额定电压附近。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，包括：

公式

其中，K1为所述并联变压器的变比，Uload为所述负载电压，Ulow为所述并联变压器的分接头接入的电压。

8.一种低电压调节系统的控制装置，其特征在于，用于权利要求1-3任一项所述的低电压调节系统，包括：

获取模块，用于分别获取负载电压和供电线路额定电压；

计算模块，用于根据所述负载电压和供电线路额定电压，计算所需补偿电压；

确定模块，用于根据所述补偿电压确定其对应的并联变压器副边的分接头；

控制模块，用于控制选择开关接入该对应的分接头使得所述并联变压器输出所述补偿电压至供电线路中。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算模块，包括：

公式Ucom＝Usn-Uload,其中Ucom＝UL,Ucom为补偿电压，Usn为供电线路额定电压，Uload为所述负载电压，UL为供电线路压降。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块，包括：

触发子模块，用于向所述选择开关发出触发脉冲；

执行子模块，用于接通所述补偿电压相对应的所述并联变压器的分接头，使得所述负载电压保持在所述供电线路额定电压附近。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述执行子模块，包括：

公式

其中，K1为所述并联变压器的变比，Uload为所述负载电压，Ulow为所述并联变压器的分接头接入的电压。