CN108616131A - 一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置及方法 - Google Patents

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项琼
王晓琪
汪本进
李璿
王雪
姚腾
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Abstract

本发明提供一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置和方法，所述装置包括：电流互感器、数据处理单元、第二补偿开关、若干段补偿绕组，且每段补偿绕组上有一个补偿绕组调节开关。所述方法通过对供电一体化互感器二次侧连接的负荷波动时二次回路中电流的变化，在二次侧采用分级补偿方式实现变压器的功率补偿，不仅降低了变压器的整体造价，而且节约占地面积，并且通过采样供电一体化互感器二次侧电流的方式，将电流变化与负荷变化关联，之后通过控制补偿绕组个数，实现供电一体化互感器二次输出压降在规定的范围内自动调节。

Description

一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置及方法
技术领域
本发明涉及电力设备领域，并且更具体地，涉及一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置及方法。
背景技术
随着全球经济的发展和社会的进步，世界各地的电网规模日益扩大，影响电力系统安全运行的风险和隐患也不断增加，同时，用户也越来越重视供电的安全性和可靠性。我国制造业从原有的粗狂模式已经转变为精细化模式，高端科技产品的加工代替了原有的密集型劳动模式，而高端科技加工行业对电能质量的要求极高。如何保证高端客户的电能质量是电网建设必须解决的问题。单独为电网高端大客户配置用电端口已经是一种常态化工作。与此同时，随着城市用地的不断减少和用户对设备可靠性要求的不断提高，一次设备的一体化集成技术和智能化技术正日益受到重视。以德国西门子、美国COOPER公司、瑞士ABB公司、法国阿尔斯通公司为代表的欧式箱变、美式箱变和组合式互感器是该类技术应用的代表作，但实际其内部一次设备互相独立，仅为外观上的一体化，属于成套技术。在供电方面，ABB、KANCAR及TRENCH等国际知名电气制造公司开展了大容量供电型电压互感器(PVT)的研制工作，并在非洲及部分欧洲国家已经挂网运行。但国外知名电气制造公司所制造的大容量供电一体化互感器仅单纯提供大功率输出及电压测量功能，其内阻抗不可调，不能实现功率补偿等功能。
发明内容
为了解决背景技术存在的供电一体化互感器无法实现功率补偿的技术问题，本发明提供一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置，所述装置包括：
电流互感器，其位于供电一体化互感器二次侧，用于对供电一体化互感器二次侧的负载电流进行采样；
数据处理单元，其用于根据从电流互感器采集的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧的每个补偿绕组是正补偿或者负补偿，以将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内；
第一补偿开关，其与电流互感器一次侧并联，用于使电流互感器一次侧绕组处于短路状态或者正常状态；
第二补偿开关，其为单刀双置开关，与电流互感器二次侧连接，用于切除或者连接所有分段补偿绕组；
若干段补偿绕组，其位于供电一体化互感器二次侧，且与第二补偿开关连接，每段补偿绕组上有一个补偿绕组调节开关。
进一步地，所述装置适用的供电一体化互感器是电磁式电压互感器。
进一步地，所述装置还包括逻辑门电路，其用于根据数据处理单元的指令控制第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的顺序。
进一步地，所述装置的分段补偿绕组是6段，补偿绕组调节开关是6个。
进一步地，所述装置将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
进一步地，所述相邻两段补偿绕组之间的间距相等。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的方法，所述方法包括：
数据处理单元根据从电流互感器采样的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧每个补偿绕组是正补偿或者负补偿；
依次打开第一补偿开关和第二补偿开关；
在所述第一补偿开关和第二补偿开关打开后，根据确定的功率补偿量，打开相应数量的补偿绕组调节开关以调整出适当的补偿绕组匝数。
进一步地，所述方法适用于供电一体化的电磁式电压互感器。
进一步地，所述方法将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
进一步地，所述方法在位于供电一体化互感器二次侧的电流互感器采集所述供电一体化互感器的负载的电流值之前还包括将第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的初始状态设置为闭合。
综上所述，本发明所提供的技术方案通过对负荷波动时二次回路中电流的变化，在供电一体化互感器低压侧采用分级补偿方式实现所述供电一体化互感器的功率补偿，故本专利将现有技术中供电一体化互感器的分节开关的功能在二次侧以分级补偿的方式实现，不仅降低了变压器的整体造价，而且节约占地面积，同时本发明采用监测二次电流的方式，将电流变化与负荷变化关联，通过控制补偿绕组个数，实现供电一体化互感器二次输出压降在要求的范围内自动调节。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明具体实施方式的用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置的结构图；
图2是本发明具体实施方式的用于对供电一体化互感器进行功率补偿方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1是本发明具体实施方式的用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置的结构图。如图1所示，本发明所述用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置100包括：
电流互感器101，其位于供电一体化互感器二次侧，用于对供电一体化互感器二次侧的负载电流进行采样，其中，供电一体化互感器主铁芯是T，一次侧开关为单刀单置开关K1，A、N是一次侧绕组端子，二次侧开关为单刀单置开关K2，a、n是二次侧绕组端子，二次侧连接负载R。
数据处理单元102，其用于根据从电流互感器101采集的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧的每个补偿绕组是正补偿或者负补偿，以将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内；
第一补偿开关K3，其与电流互感器一次侧并联，用于使电流互感器一次侧绕组处于短路状态或者正常状态；
第二补偿开关K0，其为单刀双置开关，与电流互感器二次侧连接，用于切除或者连接所有分段补偿绕组；
若干段补偿绕组，其位于供电一体化互感器二次侧，且与第二补偿开关连接，每段补偿绕组上有一个补偿绕组调节开关。
在本实施例中，所述装置的分段补偿绕组是6段，分别是S01-S06，补偿绕组调节开关是6个，分别是K01-K06。
优选地，所述装置适用的供电一体化互感器是电磁式电压互感器。
优选地，所述装置还包括逻辑门电路，其用于根据数据处理单元的指令控制第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的顺序。
优选地，所述装置将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
优选地，所述相邻两段补偿绕组之间的间距相等。
图2是本发明具体实施方式的用于对供电一体化互感器进行功率补偿方法的流程图。如图2所示，本发明所述用于对供电一体化互感器进行功率补偿的方法200从步骤201开始。
在步骤201，将第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的初始状态设置为闭合；
在步骤202，数据处理单元根据从电流互感器采样的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧每个补偿绕组是正补偿或者负补偿；
在步骤203，依次打开第一补偿开关和第二补偿开关；
在步骤204，在所述第一补偿开关和第二补偿开关打开后，根据确定的功率补偿量，打开相应数量的补偿绕组调节开关以调整出适当的补偿绕组匝数。
优选地，所述方法适用于供电一体化的电磁式电压互感器。
优选地，所述方法将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
以供电一体化互感器额定一次电压110kV，二次电压220V，额定负荷60kVA为例。当供电一体化互感器的一次电压110kV，二次电压220V，额定负荷60kVA时，则二次额定电流272.727A。当供电一体化互感器二次电压每变化3％时，实际电压变化6.6V，即供电一体化互感器二次侧补偿绕组间隔不得大于6.6V。设计每段补偿绕组实际补偿为3％的额定电压，则6组补偿绕组实际电压分别为±6.6V、±13.2V、±19.8V、±26.4V、±33V和±39.6V，二次侧补偿功率为±1800VA、±3600VA、±5400VA、±7200VA、±9000VA和±10800VA。设电流互感器101一次侧匝数为24匝，二次侧匝数为218匝，则电流互感器101的二次电流为30A，即每段补偿绕组承受电流为30A。当补偿绕组匝电压为0.275V时，每段补偿绕组匝数为24匝。
本实施例中各绕组的设计要求为：室温下电流互感器一次绕组对二次绕组及对地的绝缘电阻不低于2500MΩ，电流互感器二次绕组以及每段补偿绕组对地的绝缘电阻不低于2500MΩ，一次绕组对二次绕组及地的电压为230kV，一次绕组雷电全波冲击耐受电压为550kV(峰值)，一次绕组雷电截波冲击耐受电压为633kV(峰值)。电压为126kV时，允许的局部放电量不超过5pC，电压为88kV时，允许的局部放电量不超过3pC。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种用于对供电一体化互感器进行功率补偿的装置，其特征在于，所述装置包括：
电流互感器，其位于供电一体化互感器二次侧，用于对供电一体化互感器二次侧的负载电流进行采样；
数据处理单元，其用于根据从电流互感器采集的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧的每个补偿绕组是正补偿或者负补偿，以将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内；
第一补偿开关，其与电流互感器一次侧并联，用于使电流互感器一次侧绕组处于短路状态或者正常状态；
第二补偿开关，其为单刀双置开关，与电流互感器二次侧连接，用于切除或者连接所有分段补偿绕组；
若干段补偿绕组，其位于供电一体化互感器二次侧，且与第二补偿开关连接，每段补偿绕组上有一个补偿绕组调节开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适用的供电一体化互感器是电磁式电压互感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括逻辑门电路，其用于根据数据处理单元的指令控制第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的顺序。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的装置，其特征在于，所述装置的分段补偿绕组是6段，补偿绕组调节开关是6个。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相邻两段补偿绕组之间的间距相等。
7.一种利用权利要求1-6中任意一个装置对供电一体化互感器进行功率补偿的方法，其特征在于，所述方法包括：
数据处理单元根据从电流互感器采样的负载电流值计算功率补偿量，并确定供电一体化互感器二次侧每个补偿绕组是正补偿或者负补偿；
依次打开第一补偿开关和第二补偿开关；
在所述第一补偿开关和第二补偿开关打开后，根据确定的功率补偿量，打开相应数量的补偿绕组调节开关以调整出适当的补偿绕组匝数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法适用于供电一体化的电磁式电压互感器。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在预设值以内是指将供电一体化互感器二次侧输出压降控制在±3％。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在位于供电一体化互感器二次侧的电流互感器采集所述供电一体化互感器的负载的电流值之前还包括将第一补偿开关、第二补偿开关和所有补偿绕组调节开关的初始状态设置为闭合。
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