CN111209673A - 一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法，旨在提供一种运行可靠的新型宽幅调压配电变压器的设计方法。该方法包括：步骤一：在并网运行的台区变中选出无法维持低压侧电压幅值正常的台区变，并将这些台区变的调压方式及控制策略进行比较分析，获得满足要求的宽幅调压配电变压器；步骤二：通过对宽幅调压配电变压器控制策略的研究，在功能模块上增加相应的单元，从而实现配电变压器的自适应控制与低电压的自动治理；步骤三：通过对宽幅调压配电变压器的设计及控制策略优化使其具有自适应运算能力；步骤四：通过基于PSCAD的仿真建模与全工况故障分析进行自适应控制模块进行筛选和优化，从而实现提升低压台区变在配网低电压治理能力。

Description

一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法。

背景技术

当前配电网中低电压治理措施主要有四种方式:（1）自耦变压器升压；（2）调高台区配电变压器输出电压升压；（3）延伸10kV线路，新增配电变压器升压；（4）采取安装低压线路补偿式调压器升压；上述四种方式均存在不足，具体介绍如下：采用自耦变压器直接升压，相同容量情况下装置耗材多，重量大，体积大，不但造价高，而且由于重量重，安装成本也大大增加；采用调高台区配电变压器的输出电压，可以解决台区附近用户的低电压问题，但一方面目前的产品均为窄幅调压（即调压范围小，无载调压为：+5%—-5%；有载调压为+10%—-10%），另一方面不能解决由于供电半径过长引起的低电压问题；采用延伸10kV线路，新增配电变压器的方法，当然可以解决电压低的问题，但造价会非常高；对于400V线路较长，在10kV线路延伸不到的区域，采取安装低压长距离线路补偿式调压器是合理选择，但只是末端局部提高使用电压，并有可能拉低前端电压。

综上所述，现有的低压配电网系统的网架结构不同程度的存在设计不合理、馈线分布不规范、分支线路繁杂等问题，常规配电变压器的容量、调载能力和功能与实际需求不相符等，造成低压台区电压偏低现象较为明显。同时，传统的低电压治理方法大多集中在配变高压侧，主要通过提高配变高压侧电压和调节配电档位来保证低压侧的电压幅值。由于低压侧系统的电压易受早晚负荷峰谷差、季节性负荷变化和用电习惯的影响，而出现波动性、间歇性和突变性的不良运行状态，给整个低压台区电网的稳定、安全运行带来巨大挑战。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种提高运行稳定性的新型宽幅调压配电变压器的设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法，包括以下内容：

步骤一：在并网运行的台区变中选出无法维持低压侧电压幅值正常的台区变，并将这些台区变的调压方式及控制策略进行比较分析，获得满足要求的宽幅调压配电变压器；

步骤二：通过对宽幅调压配电变压器控制策略的研究，在功能模块上增加相应的单元，从而实现配电变压器的自适应控制与低电压的自动治理；

步骤三：通过对宽幅调压配电变压器的设计及控制策略优化使其具有自适应运算能力；

步骤四：通过基于PSCAD的仿真建模与全工况故障分析进行自适应控制模块进行筛选和优化，从而实现提升低压台区变在配网低电压治理能力。

优选的是，所述宽幅调压配电变压器本体核心是自适应电压调节模块，自适应电压调节模块由自动调压开关与可调绕组构成，自适应电压调节模块串联在配电变压器的高压侧绕组回路中；自适应电压调节模块由十六个自动调压开关与六组可调绕组构成。

优选的是，所述步骤二中，增加的单元包括控制单元、测量单元、自动换相开关、无功补偿单元、电压在线监测单元、自适应控制功能、电压质量治理功能及通讯功能。

优选的是，所述步骤三中，所述自适应运算能力能够自动识别配电网低压线路末端电压幅值的运行状态；根据运算结果自动控制配电变压器本体绕组与智能调压开关；根据低压线路末端电压幅值自动启动辅助单元，快速补偿线路无功和智能治理三相不平衡电压。

优选的是，所述步骤三的自适应运算过程如下：

当电压实测值UC小于额定电压UN时，调压流程自动启动，自动辨识电压幅值的变化区域；若UC小于0.95UN且大于0.75UN时，控制单元瞬时启动无功补偿装置，经无功补偿后，UC大于0.95UN时，调压流程结束；UC小于0.95UN时，控制单元快速关闭无功补偿装置，并开启智能调压开关，当UC小于UN且大于0.95UN时，关闭智能调压开关；同时，根据三相电压的不平衡情况，自动启动三相负荷控制器；当UC大于0.95UN且小于0.97UN时，三相电压达到平衡自动关闭三相负荷控制器；当UC大于0.97UN且小于UN时，启动换相开关；当UC等于UN时，调压流程退出，配电变压器自动切换至本体控制模式。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明能高效解决配网偏远农村地区用电的低电压及季节性过载技术难题，提供供电可靠率和供电效率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为宽幅调压配电变压器的原理图，图中：1为调压开关，2为调节模块，3为调节绕组，4为高压侧绕组，5为低压侧绕组。

图2为宽幅调压配电变压器的功能模块框图，其中仅示出了部分功能模块或单元。

图3为宽幅调压配变自动调压流程图。

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付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。

一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法，包括以下内容：

步骤一：在并网运行的台区变中选出无法维持低压侧电压幅值正常的台区变，并将这些台区变的调压方式及控制策略进行比较分析，获得满足要求的宽幅调压配电变压器；

新型宽幅调压配电变压器本体核心是自适应电压调节模块，自适应电压调节模块由自动调压开关与可调绕组构成。如图1所示，自适应电压调节模块串联在配电变压器的高压侧绕组回路中。自适应电压调节模块由十六个自动调压开关与六组可调绕组构成，通过自动调压开关和可调绕组的组合控制，可有效提高配电变压器的电压调节深度。传统的无载调压变压器电压调压范围为-5%～5%，有载调压变压器的调压范围为-10%～10%。而新型宽幅调压变压器可以使电压调节范围提高至-15%～20%，当低压侧线路末端电压跌至175V时，快速提高配电变压器出口电压幅值，从而使低压线路末端电压提高至198V，满足电能质量的技术要求。

步骤二：通过对宽幅调压配电变压器控制策略的研究，在功能模块上增加相应的单元，从而实现配电变压器的自适应控制与低电压的自动治理；

新型宽幅调压配电变压器不仅从本体设计上实现了宽幅调压，还在功能模块上增加了控制单元、测量单元、自动换相开关、无功补偿单元、电压在线监测单元、自适应控制功能、电压质量治理功能及通讯模块，能够自动根据负荷需求快速调整配电变压器的电压输出，从而实现配电变压器的自适应控制与低电压的自动治理。新型宽幅调压配电变压器的功能模块组成如图2所示。部分功能模块介绍如下：

（1）电压在线监测单元

电压监测主要通过在线监测模块与测量单元实现，测量单元实时采集配电变压器高压侧与低压侧的电压运行数据；电压在线监测单元则在线分析电压的质量、存储电压波形和统计电压的合格率。

（2）自适应控制功能

自适应控制功能的核心是控制单元，控制单元内嵌有一套电压自适应辨识与自动调节模块。当配电变压器低压侧运行电压偏离允许值时启动自适应控制逻辑，并根据电压幅值的偏差情况自动计算出电压的调整量。智能调压开关根据电压调整量的大小自动开启调压开关和动作调节绕组，使低压侧电压快速升高或降低。

（3）电压质量治理功能

配电变压器是电网末端的核心设备，也是提升电网电能质量的关键环节。传统配电变压器不具有电压质量治理功能，不能及时对电压质量进行治理。新型宽幅配电变压器内置有无功补偿设备、三相负荷控制器与自动换相开关，能够对低电压进行补偿、对高电压进行调控和抑制三相电压不平衡的电压质量问题。

步骤三：通过对宽幅调压配电变压器的设计及控制策略优化使其具有自适应运算能力；

新型宽幅调压配电变压器具有自适应运算能力，能够自动识别配电网低压线路末端电压幅值的运行状态；根据运算结果自动控制配电变压器本体绕组与智能调压开关；根据低压线路末端电压幅值自动启动辅助单元，快速补偿线路无功和智能治理三相不平衡电压。新型宽幅调压配电变压器自动调压流程如图3所示。

自适应运算方式为：当电压实测值UC小于额定电压UN时，调压流程自动启动，自动辨识电压幅值的变化区域。若UC小于0.95UN且大于0.75UN时，控制单元瞬时启动无功补偿装置，经无功补偿后，UC大于0.95UN时，调压流程结束；UC小于0.95UN时，控制单元快速关闭无功补偿装置，并开启智能调压开关，当UC小于UN且大于0.95UN时，关闭智能调压开关。同时，根据三相电压的不平衡情况，自动启动三相负荷控制器；当UC大于0.95UN且小于0.97UN时，三相电压达到平衡自动关闭三相负荷控制器。当UC大于0.97UN且小于UN时，启动换相开关；当UC等于UN时，调压流程退出，配电变压器自动切换至本体控制模式。

步骤四：通过基于PSCAD的仿真建模与全工况故障分析进行自适应控制模块进行筛选和优化，从而实现提升低压台区变在配网低电压治理能力。

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的保护范围。对于本领域的技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，其对上述具体实施例所记载的技术方案或部分技术特征进行的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型宽幅调压配电变压器的设计方法，其特征在于包括以下内容：

步骤一：在并网运行的台区变中选出无法维持低压侧电压幅值正常的台区变，并将这些台区变的调压方式及控制策略进行比较分析，获得满足要求的宽幅调压配电变压器；

步骤二：通过对宽幅调压配电变压器控制策略的研究，在功能模块上增加相应的单元，从而实现配电变压器的自适应控制与低电压的自动治理；

步骤三：通过对宽幅调压配电变压器的设计及控制策略优化使其具有自适应运算能力；

步骤四：通过基于PSCAD的仿真建模与全工况故障分析进行自适应控制模块进行筛选和优化，从而实现提升低压台区变在配网低电压治理能力。

2.根据权利要求1所述新型宽幅调压配电变压器的设计方法，其特征在于：所述宽幅调压配电变压器本体核心是自适应电压调节模块，自适应电压调节模块由自动调压开关与可调绕组构成，自适应电压调节模块串联在配电变压器的高压侧绕组回路中；自适应电压调节模块由十六个自动调压开关与六组可调绕组构成。

3.根据权利要求1所述新型宽幅调压配电变压器的设计方法，其特征在于：所述步骤二中，增加的单元包括控制单元、测量单元、自动换相开关、无功补偿单元、电压在线监测单元、自适应控制功能、电压质量治理功能及通讯功能。

4.根据权利要求1所述新型宽幅调压配电变压器的设计方法，其特征在于：所述步骤三中，所述自适应运算能力能够自动识别配电网低压线路末端电压幅值的运行状态；根据运算结果自动控制配电变压器本体绕组与智能调压开关；根据低压线路末端电压幅值自动启动辅助单元，快速补偿线路无功和智能治理三相不平衡电压。

5.根据权利要求1所述新型宽幅调压配电变压器的设计方法，其特征在于：所述步骤三的自适应运算过程如下：

当电压实测值UC小于额定电压UN时，调压流程自动启动，自动辨识电压幅值的变化区域；若UC小于0.95UN且大于0.75UN时，控制单元瞬时启动无功补偿装置，经无功补偿后，UC大于0.95UN时，调压流程结束；UC小于0.95UN时，控制单元快速关闭无功补偿装置，并开启智能调压开关，当UC小于UN且大于0.95UN时，关闭智能调压开关；同时，根据三相电压的不平衡情况，自动启动三相负荷控制器；当UC大于0.95UN且小于0.97UN时，三相电压达到平衡自动关闭三相负荷控制器；当UC大于0.97UN且小于UN时，启动换相开关；当UC等于UN时，调压流程退出，配电变压器自动切换至本体控制模式。

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