CN109149956B - 一种基于ac-ac电压调节的配电合环装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于AC‑AC电压调节的配电合环装置及方法，包括：降压组件、电子电力开关、配电合环控制箱、刀闸组件、第一母线、第二母线以及合环开关，降压组件的一端分别对应连接电子电力开关的第一端子，另一端互相连接，电子电力开关的第二端子均与进导线连接，所述降压组件与所述电子电力开关之间连接出导线；第一、三引出线与进导线连接，第二引出线通过合环开关与第四引出线连接，且第二、四引出线与出导线连接；第一、三引出线分别通过电压互感器连接配电合环控制箱的输入端，配电合环控制箱的输出端与电子电力开关和合环开关连接。本申请通过控制电子电力开关的导通角度，实现对合环点两侧电压幅值的调节，从而快速合环调电。

Description

一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置及方法
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置及方法。
背景技术
电力系统中有多个电压等级，各电压等级通过电力变压器的电磁耦合关联，形成多电压等级的复杂电力网络，网络中各电厂、变电站间通过复杂的电网结构有电气量的联系。我国配电网长期以来采用“闭环设计，开环运行”的供电方式，负荷一般有单一的母线供电，不同母线所带负荷区域用隔离开关隔离。
随着配电网双向供电和多电源供电情况的增多，在检修或倒负荷的情况下，选择适当的供电路径进行合环操作，可以提高供电的可靠性。合环条件必须满足合环点两侧电压向量的幅值差在一定范围内。对于电器或者电磁合环时，合环点两侧的线路综合阻抗相差比较大，导致合环点两侧电压向量的幅值差别较大，始终无法满足合环条件，目前没有能够有效降低合环点两侧的电压幅值差的装置。
由于合环点两侧的电压幅值差过大导致合环失败或合环电流过大，因此，如何实现对合环点两侧的电压幅值调节，实现快速合环调电，就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置及方法，以解决现有技术中由于合环点两侧的电压幅值差过大导致合环失败或合环电流过大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例公开了一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置，所述装置包括：3组降压组件、3个电子电力开关、配电合环控制箱、刀闸组件、第一母线、第二母线以及合环开关，其中：
3组所述降压组件均包括串联的电阻和电感，所述降压组件的一端分别对应连接所述电子电力开关的第一端子，另一端互相连接，所述电子电力开关的第二端子均与进导线连接，所述降压组件与所述电子电力开关之间连接有出导线；
所述第一母线连接第一引出线和第二引出线，所述第二母线连接第三引出线和第四引出线，所述第一引出线的三相电分别与三根所述进导线连接，所述第三引出线的三相电分别与三根所述进导线连接，所述第二引出线通过所述合环开关与所述第四引出线连接，且所述第二引出线的三相电分别与三根所述出导线连接，所述第四引出线的三相电分别与三根所述出导线连接；
所述第一引出线通过第一电压互感器连接所述配电合环控制箱的输入端，所述第三引出线通过第二电压互感器连接所述配电合环控制箱的输入端，所述配电合环控制箱的输出端分别与所述电子电力开关的控制极和所述合环开关连接；
所述刀闸组件包括第一隔离刀闸、第二隔离刀闸、第三隔离刀闸、第四隔离刀闸、第五隔离刀闸以及第六隔离刀闸，所述第一隔离刀闸设于所述第一引出线上，所述第二隔离刀闸设于所述第三引出线上，所述第三隔离刀闸设于所述第二引出线与所述出导线的连接线上，所述第四隔离刀闸设于所述第四引出线与所述出导线的连接线上，所述第五隔离刀闸设于所述第四引出线上，所述第六隔离刀闸设于所述第二引出线上。
优选的，在上述基于AC-AC电压调节的配电合环装置中，所述装置还包括：壳体，所述壳体内部设有所述降压组件和所述电子电力开关，所述壳体相对的两侧壁上设有通孔，所述通孔内镶嵌绝缘套管，所述进导线和所述出导线分别穿过所述绝缘套管。
优选的，在上述基于AC-AC电压调节的配电合环装置中，3组所述降压组件中，所述电阻均相同，所述电感均相同。
优选的，在上述基于AC-AC电压调节的配电合环装置中，所述电感品质因数的取值范围为10—200。
优选的，在上述基于AC-AC电压调节的配电合环装置中，所述配电合环控制箱的输出端与所述电子电力开关的控制极通过通信光纤连接。
第二方面，本申请实施例公开了一种基于AC-AC电压调节的配电合环方法，所述方法包括：
配电合环控制箱分别采集第一电压互感器低压侧的电压U1和第二电压互感器低压侧的电压U2；
所述配电合环控制箱分别计算所述U1的幅值和所述U2的幅值，并比较U1幅值和U2幅值的大小；
若U1幅值大于U2幅值，则闭合第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸，断开第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸；
若U1幅值小于U2幅值，则闭合第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸，断开第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸；
当U1与U2的幅值差满足合环要求时，所述配电合环控制箱发送合闸指令；
当U1与U2的幅值差不满足合环要求时，所述配电合环控制箱通过PWM幅值调制控制电子电力开关的导通角，所述电子电力开关调节降压组件的端电压。
优选的，在上述基于AC-AC电压调节的配电合环方法中，所述配电合环控制箱控制电子电力开关的导通角，所述电子电力开关调节降压组件的端电压，包括：
若U1幅值大于U2幅值，则以U2为参考值，将U1调整为U1′，所述
Figure BDA0001811741730000021
若U1幅值小于U2幅值，则以U1为参考值，将U2调整为U2′，所述
Figure BDA0001811741730000022
式中，α为导通角。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供了一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置及方法，所述装置包括：3组降压组件、3个电子电力开关、配电合环控制箱、刀闸组件、第一母线、第二母线以及合环开关，其中：3组所述降压组件均包括串联的电阻和电感，所述降压组件的一端分别对应连接所述电子电力开关的第一端子，另一端互相连接，通过电子电力开关即可调整降压组件的端电压。第一母线中第一引出线的三相电分别与三根进导线连接，第二母线中第三引出线的三相电分别与三根所述进导线连接，第一母线中第二引出线通过所述合环开关与第二母线中第四引出线连接，且所述第二引出线的三相电分别与三根所述出导线连接，所述第四引出线的三相电分别与三根所述出导线连接。所述第一引出线通过第一电压互感器连接所述配电合环控制箱的输入端，所第三引出线通过第二电压互感器连接所述配电合环控制箱的输入端，所述配电合环控制箱的输出端分别与所述电子电力开关的控制极和所述合环开关连接。所述配电合环控制箱采集第一电压互感器低压侧的电压U1和第二电压互感器低压侧的电压U2，计算所述U1的幅值和所述U2的幅值，并比较大小。若U1幅值大于U2幅值，则闭合第一、三、五隔离刀闸，断开第二、四、六隔离刀闸，配电合环控制箱控制电子电力开关的的导通角，进而控制降压组件的端电压，使得U1幅值减小，当U1与U2的幅值差满足合环要求时，配电合环控制箱发送合闸指令，合环开关闭合。若U1幅值小于U2幅值，则闭合第二、四、六隔离刀闸，断开一、三、五第隔离刀闸，配电合环控制箱控制电子电力开关的的导通角，进而控制降压组件的端电压，使得U2幅值减小，当U1与U2的幅值差满足合环要求时，配电合环控制箱发送合闸指令，合环开关闭合。本申请中的配电合环装置通过控制电子电力开关的导通角度，控制降压组件的端电压，实现对合环点两侧电压幅值的调节，从而快速合环调电。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置的基本结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置的工作原理图；
图3为本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环方法的流程示意图；
附图标记说明：1、降压组件；11、电阻；12、电感；2、电子电力开关；3、配电合环控制箱；4、刀闸组件；41、第一隔离刀闸；42、第二隔离刀闸；43、第三隔离刀闸；44、第四隔离刀闸；45、第五隔离刀闸；46、第六隔离刀闸；5、进导线；6、出导线；7、第一母线；71、第一引出线；72、第二引出线；73、第一电压互感器；8、第二母线；81、第三引出线；82、第四引出线；83、第二电压互感器；9、合环开关；10、壳体；101、绝缘套管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，为本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置的基本结构示意图，图2本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置的工作原理图。结合图1和图2可知，该配电合环装置包括：3组降压组件1、3个电子电力开关2、配电合环控制箱3、刀闸组件4、第一母线7、第二母线8以及合环开关9。
具体地，3组降压组件1均包括串联的电阻11和电感12，降压组件1的一端分别对应连接电子电力开关2的第一端子，另一端互相连接，电子电力开关2的第二端子均与进导线5连接，降压组件1与电子电力开关2之间连接有出导线6。通过电子电力开关2即可调整降压组件1的端电压，3组降压组件1和3个电子电力开关2对应组合，分别连接于A、B、C三相电，三相电通过3组降压组件1互相连接的一端形成电气连接，三相平衡的话，3组降压组件1互相连接的一端电位为0，那出导线6上的电压即为调节后的电压。
第一母线7连接第一引出线71和第二引出线72，第二母线8连接第三引出线81和第四引出线82，第一引出线71的三相电分别与三根进导线5连接，第三引出线81的三相电分别与三根进导线5连接，第二引出线72通过合环开关9与第四引出线82连接，且第二引出线72的三相电分别与三根出导线6连接，第四引出线82的三相电分别与三根所述出导线6连接。
第一引出线71通过第一电压互感器73连接配电合环控制箱3的输入端，第三引出线81通过第二电压互感器83连接配电合环控制箱3的输入端，配电合环控制箱3的输出端分别与电子电力开关2的控制极和合环开关9连接。刀闸组件4包括第一隔离刀闸41、第二隔离刀闸42、第三隔离刀闸43、第四隔离刀闸44、第五隔离刀闸45以及第六隔离刀闸46，第一隔离刀闸41设于第一引出线71上，第二隔离刀闸42设于第三引出线81上，第三隔离刀闸43设于第二引出线72与出导线6的连接线上，第四隔离刀闸44设于第四引出线82与出导线6的连接线上，第五隔离刀闸45设于第四引出线82上，第六隔离刀闸46设于第二引出线72上。
配电合环控制箱3采集第一电压互感器73低压侧的电压U1和第二电压互感器83低压侧的电压U2，计算U1的幅值和U2的幅值，并比较大小。当U1幅值大于U2幅值时，则闭合第一、三、五隔离刀闸，断开第二、四、六隔离刀闸，配电合环控制箱3控制电子电力开关2的的导通角，进而控制降压组件1的端电压，使得U1幅值减小，当U1与U2的幅值差满足合环要求时，配电合环控制箱3发送合闸指令，合环开关9闭合。当U1幅值小于U2幅值时，则闭合第二、四、六隔离刀闸，断开一、三、五第隔离刀闸，配电合环控制箱3控制电子电力开关2的的导通角，进而控制降压组件1的端电压，使得U2幅值减小，当U1与U2的幅值差满足合环要求时，配电合环控制箱3发送合闸指令，合环开关9闭合。
综上，本申请中的配电合环装置通过控制电子电力开关的导通角度，控制降压组件的端电压，实现对合环点两侧电压幅值的调节，从而快速合环调电。本申请中的配电合环装置有效的控制了合环点两侧的电压幅值，避免了由于合环点两侧的电压幅值差过大导致合环失败或合环电流过大的问题。
为了进一步优化上述技术方案，该装置还包括：壳体10，壳体10内部设有降压组件1和电子电力开关2，壳体10相对的两侧壁上设有通孔，通孔内镶嵌绝缘套管101，进导线5和出导线6分别穿过绝缘套管101。将降压组件1和电子电力开关2设置于壳体10内，再将与降压组件1和电子电力开关2连接的进导线5和出导线6通过绝缘套管101伸出壳体10外，壳体10的设置使得本装置更加规整，使用方便，提高了实用性能。
本申请中，3组降压组件1中，电阻11均相同，电感12均相同，且电感12品质因数的取值范围为10—200。
另外，配电合环控制箱3的输出端与电子电力开关2的控制极通过通信光纤连接。光纤传输的灵敏度高，不受电磁噪声之干扰，通讯量大，衰减小，保证传输信息的准确性。
与上述装置相对应的，本发明实施例还提供了一种基于AC-AC电压调节的配电合环方法，如图3所示，为本发明实施例提供的一种基于AC-AC电压调节的配电合环方法的流程示意图。该方法包括：
步骤1，配电合环控制箱分别采集第一电压互感器低压侧的电压U1和第二电压互感器低压侧的电压U2；
步骤2，配电合环控制箱分别计算U1的幅值和U2的幅值，并比较U1幅值和U2幅值的大小；
结合U1＝U1m*cos(ωt+α)以及U2＝U2m*cos(ωt+β)，计算采集到的电压U1的幅值和电压U2的幅值。
步骤3，若U1幅值大于U2幅值，则闭合第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸，断开第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸；
通过第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸，将电子电力开关和降压组件连接至第一母线回路中，对其进行降压。
步骤4，若U1幅值小于U2幅值，则闭合第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸，断开第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸；
通过第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸，将电子电力开关和降压组件连接至第二母线回路中，对其进行降压。
步骤5，当U1与U2的幅值差满足合环要求时，所述配电合环控制箱发送合闸指令；
步骤6，当U1与U2的幅值差不满足合环要求时，所述配电合环控制箱通过PWM幅值调制控制电子电力开关的导通角，所述电子电力开关调节降压组件的端电压。
若U1幅值大于U2幅值，则以U2为参考值，将U1调整为U2′，所述
Figure BDA0001811741730000051
使得U1′与U2的幅值差满足合环要求；若U1幅值小于U2幅值，则以U1为参考值，将U2调整为U2′，所述
Figure BDA0001811741730000052
使得U2′与U1的幅值差满足合环要求式中，α为电子电力开关的导通角。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种基于AC-AC电压调节的配电合环装置，其特征在于，所述装置包括：3组降压组件(1)、3个电子电力开关(2)、配电合环控制箱(3)、刀闸组件(4)、第一母线(7)、第二母线(8)以及合环开关(9)，其中：
3组所述降压组件(1)均包括串联的电阻(11)和电感(12)，所述降压组件(1)的一端分别对应连接所述电子电力开关(2)的第一端子，另一端互相连接，所述电子电力开关(2)的第二端子均与进导线(5)连接，所述降压组件(1)与所述电子电力开关(2)之间连接有出导线(6)；
所述第一母线(7)连接第一引出线(71)和第二引出线(72)，所述第二母线(8)连接第三引出线(81)和第四引出线(82)，所述第一引出线(71)的三相电分别与三根所述进导线(5)连接，所述第三引出线(81)的三相电分别与三根所述进导线(5)连接，所述第二引出线(72)通过所述合环开关(9)与所述第四引出线(82)连接，且所述第二引出线(72)的三相电分别与三根所述出导线(6)连接，所述第四引出线(82)的三相电分别与三根所述出导线(6)连接；
所述第一引出线(71)通过第一电压互感器(73)连接所述配电合环控制箱(3)的输入端，所述第三引出线(81)通过第二电压互感器(83)连接所述配电合环控制箱(3)的输入端，所述配电合环控制箱(3)的输出端分别与所述电子电力开关(2)的控制极和所述合环开关(9)连接；
所述刀闸组件(4)包括第一隔离刀闸(41)、第二隔离刀闸(42)、第三隔离刀闸(43)、第四隔离刀闸(44)、第五隔离刀闸(45)以及第六隔离刀闸(46)，所述第一隔离刀闸(41)设于所述第一引出线(71)上，所述第二隔离刀闸(42)设于所述第三引出线(81)上，所述第三隔离刀闸(43)设于所述第二引出线(72)与所述出导线(6)的连接线上，所述第四隔离刀闸(44)设于所述第四引出线(82)与所述出导线(6)的连接线上，所述第五隔离刀闸(45)设于所述第四引出线(82)上，所述第六隔离刀闸(46)设于所述第二引出线(72)上。
2.根据权利要求1所述的基于AC-AC电压调节的配电合环装置，其特征在于，所述装置还包括：壳体(10)，所述壳体(10)内部设有所述降压组件(1)和所述电子电力开关(2)，所述壳体(10)相对的两侧壁上设有通孔，所述通孔内镶嵌绝缘套管(101)，所述进导线(5)和所述出导线(6)分别穿过所述绝缘套管(101)。
3.根据权利要求1所述的基于AC-AC电压调节的配电合环装置，其特征在于，3组所述降压组件(1)中，所述电阻(11)均相同，所述电感(12)均相同。
4.根据权利要求3所述的基于AC-AC电压调节的配电合环装置，其特征在于，所述电感(12)品质因数的取值范围为10-200。
5.根据权利要求1所述的基于AC-AC电压调节的配电合环装置，其特征在于，所述配电合环控制箱(3)的输出端与所述电子电力开关(2)的控制极通过通信光纤连接。
6.一种基于AC-AC电压调节的配电合环方法，其特征在于，利用权利要求1-5任意一项所述的基于AC-AC电压调节的配电合环装置，所述方法包括：
配电合环控制箱分别采集第一电压互感器低压侧的电压U1和第二电压互感器低压侧的电压U2；
所述配电合环控制箱分别计算所述U1的幅值和所述U2的幅值，并比较U1幅值和U2幅值的大小；
若U1幅值大于U2幅值，则闭合第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸，断开第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸；
若U1幅值小于U2幅值，则闭合第二隔离刀闸、第四隔离刀闸和第六隔离刀闸，断开第一隔离刀闸、第三隔离刀闸和第五隔离刀闸；
当U1与U2的幅值差满足合环要求时，所述配电合环控制箱发送合闸指令；
当U1与U2的幅值差不满足合环要求时，所述配电合环控制箱通过PWM幅值调制控制电子电力开关的导通角，所述电子电力开关调节降压组件的端电压。
7.根据权利要求6所述的基于AC-AC电压调节的配电合环方法，其特征在于，所述配电合环控制箱控制电子电力开关的导通角，所述电子电力开关调节降压组件的端电压，包括：
若U1幅值大于U2幅值，则以U2为参考值，将U1调整为U1′，以使U1′与U2的幅值差满足合环要求，其中，所述
Figure FDA0002415641080000021
若U1幅值小于U2幅值，则以U1为参考值，将U2调整为U2′，以使U2′与U1的幅值差满足合环要求，其中，所述
Figure FDA0002415641080000022
式中，α为导通角。
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