CN112994023B - 一种基于解耦调压的配网合解环装置、方法以及配电网 - Google Patents
一种基于解耦调压的配网合解环装置、方法以及配电网 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及配电网运行技术领域,尤其涉及一种基于解耦调压的配网合解环装置,包括:调压移相器、控制系统、电压采集装置和合环开关;电压采集装置采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号,并传递至控制系统;控制系统根据电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据补偿电压幅值和相角向调压移相器发出指令;调压移相器根据控制系统下发的指令,输出补偿电压幅值和相角对合环开关两侧的电压差进行补偿。本发明中通过调压移相的方式可有效的解决配网母线电压幅值、相角差别较大场景下的合解环操作。同时,本发明中还请求保护一种基于解耦调压的配网合解环方法,及采用上述装置及方法的配电网,具有同样的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及配电网运行技术领域,尤其涉及一种基于解耦调压的配网合解环装置、方法以及配电网。
背景技术
现阶段,我国的配电网基本为开环运行方式,即在正常运行方式下,配电线路为单电源供电方式,而在故障或检修方式下,需通过配网负荷转移至其它线路供电。传统配电网采用停电后再将线路负荷转供至其它线路,但该操作方式已不能满足用户对不停电连续供电的要求。
目前,根据用户连续供电的要求,大部分具备条件的配电线路均采取合环操作方式,受系统运行状况和电网参数影响,将可能出现因合环潮流过大而引起设备过载、继电保护误动、短路电流超标、电磁环网引起事故扩大等风险,影响电网安全。合环操作带来的主要问题就是由于在合环开关或联络开关的两侧母线在合环前存在一定的电压相量差,可能导致合环操作中产生过大的合环电流,引起速断保护或过流保护误动,扩大停电面积,造成恶劣后果。
鉴于上述问题,本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期设计一种基于解耦调压的配网合解环装置、方法以及配电网。
发明内容
本发明提供了一种基于解耦调压的配网合解环装置,从而解决背景技术中的问题;同时本发明中还请求保护一种基于解耦调压的配网合解环方法,以及配电网,具有同样的技术效果。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种基于解耦调压的配网合解环装置,包括:调压移相器、控制系统、电压采集装置和合环开关;
所述电压采集装置采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号,并传递至所述控制系统;
所述控制系统根据所述电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据所述补偿电压幅值和相角向所述调压移相器发出指令;
所述调压移相器根据所述控制系统下发的指令,输出所述补偿电压幅值和相角。
进一步地,所述调压移相器包括并联变压器和串联变压器;
所述并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;
所述串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
所述控制系统分别与所述原边自耦绕组和所述副边绕组的各分接头连接。
一种基于解耦调压的配网合解环方法,包括以下步骤:
采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号;
根据所述电压信号计算补偿电压幅值和相角;
通过调压输出补偿电压对所述补偿电压幅值和相角进行补偿,补偿完成后执行合解环操作。
进一步地,采用并联变压器和串联变压器共同进行调压;
所述并联变压器采用三相三绕组自耦变压器,设置原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;
所述串联变压器采用幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;其中,所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
通过所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头独立调节,实现所述补偿电压幅值和相角的解耦控制。
一种配电网,包括:
第一供电电路,包括串联设置的电源S1、合环开关K1和负荷R1;
第二供电电路,包括串联设置的电源S2、合环开关K2和负荷R2;
以及,调压移相器、控制系统和电压采集装置;
所述合环开关K1与所述负荷R1连接的一侧通过合环开关K3与所述调压移相器连接,所述合环开关K2与所述负荷R2连接的一侧通过合环开关K4与所述调压移相器连接,所述电压采集装置分别与所述控制系统以及所述合环开关K1、合环开关K2、合环开关K3和合环开关K4连接,采集指定的合环开关两侧的电压信号,并传递至所述控制系统;
所述控制系统根据所述电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据所述补偿电压幅值和相角向所述调压移相器发出指令;
所述调压移相器根据所述控制系统下发的指令,输出所述补偿电压幅值和相角。
进一步地,所述调压移相器包括并联变压器和串联变压器;
所述并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;
所述串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
所述控制系统分别与所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头连接。
进一步地,所述配电网正常运行时,所述合环开关K1和合环开关K2闭合,负荷R1由电源S1供电,负荷R2由电源S2供电,当需要进行所述配电网的合环操作时,过程如下:
闭合合环开关K3,所述调压移相器接入所述配电网;
所述控制系统采集所述合环开关K4两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;
所述控制系统根据所述补偿电压计算所述调压移相器运行档位,并下发至所述调压移相器实现调压移相;
所述控制系统重新计算所述两侧电压,直至所述补偿电压小于设定的阈值,闭合所述合环开关K4,完成合环,且打开所述合环开关K2,完成解环操作,所述负荷R2转供至所述电源S1。
进一步地,当所述配电网的电源S2侧线路检修状态下,所述合环开关K1、合环开关K3和合环开关K4闭合,所述合环开关K2打开,所述负荷R1和负荷R2均由所述电源S1供电,所述电源S2侧线路检修完成后,当需要把所述负荷R2转供至电源S2独立供电时,进行所述配电网的解环操作时,过程如下:
所述控制系统采集所述合环开关K2两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;
所述控制系统根据所述补偿电压控制所述调压移相器进行调压;
所述控制系统重新计算所述两侧电压,直至所述补偿电压小于设定的阈值,闭合所述合环开关K2,完成合环,且打开所述合环开关K4,完成解环操作,所述负荷R2转供至所述电源S2。
进一步地,所述控制系统通过所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头独立调节,实现所述补偿电压幅值和相角的解耦控制。
通过本发明的技术方案,可实现以下技术效果:
本发明中通过调压移相的方式可有效的解决配网母线电压幅值、相角差别较大场景下的合解环操作,可有效避免在合环过程中产生过大的合环电流,避免引起速断保护或过流保护误动。
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中记载的一些实施例,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他的附图。
图1为基于解耦调压的配网合解环装置的结构图;
图2为调压移相器的结构图;
图3为基于解耦调压的配网合解环方法的流程图
图4为基于解耦调压的配网合解环装置所应用的配电网的结构图;
图5为配电网的合环操作过程示意图;
图6为配电网的解环操作过程示意图。
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。
如图1所示,一种基于解耦调压的配网合解环装置,包括:调压移相器、控制系统、电压采集装置和合环开关;电压采集装置采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号,并传递至控制系统;控制系统根据电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据补偿电压幅值和相角向调压移相器发出指令;调压移相器根据控制系统下发的指令,输出补偿电压幅值和相角对合环开关两侧的电压差进行补偿。
本发明中通过调压移相的方式可有效的解决配网母线电压幅值、相角差别较大场景下的合解环操作,可有效避免在合环过程中产生过大的合环电流,避免引起速断保护或过流保护误动。
作为上述实施例的优选,如图2所示,调压移相器包括并联变压器和串联变压器;并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1形成串联绕组S1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2形成串联绕组S2;幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与并联变压器的原边自耦绕组连接;相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与并联变压器的副边绕组连接;控制系统分别与原边自耦绕组和副边绕组的各分接头连接。
上述三相三绕组自耦变压器的原边自耦绕组a1、b1、c1与串联绕组S1控制补偿电压的幅值△Ua1、△Ub1、△Uc1,副边绕组a2、b2、c2与串联绕组S2控制补偿电压相角△Ua2、△Ub2、△Uc2,由于共用励磁绕组原边,减少了一组绕组数量;串联侧的串联绕组S1和串联绕组S2分别进行电压幅值和相角的调节,上述设置的优点在于:当单个串联绕组故障时,另一串联绕组仍可参与电网潮流调节,提升了装置运行可靠性。
如图3所示,一种基于解耦调压的配网合解环方法,包括以下步骤:
S1:采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号;
S2:根据电压信号计算补偿电压幅值和相角;
S3:通过调压输出补偿电压对补偿电压幅值和相角进行补偿,补偿完成后执行合解环操作。
在上述方法中,针对调压过程,采用并联变压器和串联变压器共同进行调压;并联变压器采用三相三绕组自耦变压器,设置原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;串联变压器采用幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;其中,幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与并联变压器的原边自耦绕组连接;相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与并联变压器的副边绕组连接。
通过原边自耦绕组和副边绕组的分接头独立调节,实现补偿电压幅值和相角的解耦控制。上述分接头独立调节的方式可进一步保证当单个串联绕组故障时,另一串联绕组仍可参与电网潮流调节;通过设定调压移相器原边自耦绕组和副边绕组的分接头位置,将两侧母线电压的幅值和相角调节至一定阈值内,从而减小合解环时环绕电流,实现安全合解环,能够有效解决合解环运行对配电网正常运行造成的影响,提升供电可靠性和安全性。
如图4所示,一种配电网,包括:第一供电电路,包括串联设置的电源S1、合环开关K1和负荷R1;第二供电电路,包括串联设置的电源S2、合环开关K2和负荷R2;以及,调压移相器、控制系统和电压采集装置;合环开关K1与负荷R1连接的一侧通过合环开关K3与调压移相器连接,合环开关K2与负荷R2连接的一侧通过合环开关K4与调压移相器连接,电压采集装置分别与控制系统以及合环开关K1、合环开关K2、合环开关K3和合环开关K4连接,采集指定的合环开关两侧的电压信号,并传递至控制系统;控制系统根据电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据补偿电压幅值和相角向调压移相器发出指令;调压移相器根据控制系统下发的指令,输出补偿电压幅值和相角对指定的合环开关两侧的电压差进行补偿。
在上述配电网中,保护的仅仅为可实现本发明技术目的的最小化单元,其他元器件的使用在不影响本发明工作原理的情况下均在本发明的保护范围内。供电电路的数量还可进一步扩展,只需保证通过支路以及所设置的合环开关与调压移相器连接即可,在合解环操作过程中,本发明中所涉及的两供电电路实质为参与合解环操作的两供电电路。
其中,调压移相器包括并联变压器和串联变压器;并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与并联变压器的原边自耦绕组连接;相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与并联变压器的副边绕组连接;控制系统分别与原边自耦绕组和副边绕组的分接头连接。在上述优选方案中,所起到的技术效果与上述实施例中的技术效果相同,此处不再赘述。
在具体工作过程中,如图5所示,配电网正常运行时,合环开关K1和合环开关K2闭合,负荷R1由电源S1供电,负荷R2由电源S2供电,当需要进行配电网的合环操作时,过程如下:闭合合环开关K3,调压移相器接入配电网;控制系统采集合环开关K4两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;控制系统根据补偿电压计算调压移相器运行档位,并下发至调压移相器实现调压移相;控制系统重新计算两侧电压,直至补偿电压 小于设定的阈值,闭合合环开关K4,完成合环,且打开合环开关K2,完成解环操作,负荷R2转供至电源S1。
以及,如图6所示,当配电网的电源S2侧线路检修状态下,合环开关K1、合环开关K3和合环开关K4闭合,合环开关K2打开,负荷R1和负荷R2均由电源S1供电,电源S2侧线路检修完成后,当需要把负荷R2转供至电源S2独立供电时,进行配电网的解环操作时,过程如下:
控制系统采集合环开关K2两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;控制系统根据补偿电压控制调压移相器进行调压;控制系统重新计算两侧电压,直至补偿电压小于设定的阈值,闭合合环开关K2,完成合环,且打开合环开关K4,完成解环操作,负荷R2转供至电源S2。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种基于解耦调压的配网合解环装置,其特征在于,包括:调压移相器、控制系统、电压采集装置和合环开关;
所述电压采集装置采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号,并传递至所述控制系统;
所述控制系统根据所述电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据所述补偿电压幅值和相角向所述调压移相器发出指令;
所述调压移相器根据所述控制系统下发的指令,输出所述补偿电压幅值和相角对所述合环开关两侧的电压差进行补偿;
所述调压移相器包括并联变压器和串联变压器;
所述并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;所述串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
所述控制系统分别与所述原边自耦绕组和所述副边绕组的各分接头连接。
2.一种基于解耦调压的配网合解环方法,其特征在于,包括以下步骤:
采集执行合解环操作的合环开关两侧的电压信号;
根据所述电压信号计算补偿电压幅值和相角;
通过调压输出补偿电压对所述补偿电压幅值和相角进行补偿,补偿完成后执行合解环操作;
采用并联变压器和串联变压器共同进行调压;
所述并联变压器采用三相三绕组自耦变压器,设置原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;
所述串联变压器采用幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;其中,所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
通过所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头独立调节,实现所述补偿电压幅值和相角的解耦控制。
3.一种配电网,其特征在于,包括:
第一供电电路,包括串联设置的电源S1、合环开关K1和负荷R1;
第二供电电路,包括串联设置的电源S2、合环开关K2和负荷R2;
以及,调压移相器、控制系统和电压采集装置;
所述合环开关K1与所述负荷R1连接的一侧通过合环开关K3与所述调压移相器连接,所述合环开关K2与所述负荷R2连接的一侧通过合环开关K4与所述调压移相器连接,所述电压采集装置分别与所述控制系统以及所述合环开关K1、合环开关K2、合环开关K3和合环开关K4连接,采集指定的合环开关两侧的电压信号,并传递至所述控制系统;
所述控制系统根据所述电压信号,计算补偿电压幅值和相角,并根据所述补偿电压幅值和相角向所述调压移相器发出指令;
所述调压移相器根据所述控制系统下发的指令,输出所述补偿电压幅值和相角对指定的合环开关两侧的电压差进行补偿;
调压移相器包括并联变压器和串联变压器;
所述并联变压器为三相三绕组自耦变压器,包括原边自耦绕组a1、b1、c1和副边绕组a2、b2、c2;
所述串联变压器包括幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1和相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2;所述幅值调节部分△Ua1、△Ub1、△Uc1采用Y型接线,与所述并联变压器的原边自耦绕组连接;所述相角调节部分△Ua2、△Ub2、△Uc2采用三角形接线,与所述并联变压器的副边绕组连接;
所述控制系统分别与所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头连接。
4.根据权利要求3所述的配电网,其特征在于,
所述配电网正常运行时,所述合环开关K1和合环开关K2闭合,负荷R1由电源S1供电,负荷R2由电源S2供电,当需要进行所述配电网的合环操作时,过程如下:
闭合合环开关K3,所述调压移相器接入所述配电网;
所述控制系统采集所述合环开关K4两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;
所述控制系统根据所述补偿电压计算所述调压移相器运行档位,并下发至所述调压移相器实现调压移相;
所述控制系统重新计算所述两侧电压,直至所述补偿电压小于设定的阈值,闭合所述合环开关K4,完成合环,且打开所述合环开关K2,完成解环操作,所述负荷R2转供至所述电源S1。
5.根据权利要求3所述的配电网,其特征在于,
当所述配电网的电源S2侧线路检修状态下,所述合环开关K1、合环开关K3和合环开关K4闭合,所述合环开关K2打开,所述负荷R1和负荷R2均由所述电源S1供电,所述电源S2侧线路检修完成后,当需要把所述负荷R2转供至电源S2独立供电时,进行所述配电网的解环操作时,过程如下:
所述控制系统采集所述合环开关K2两侧电压,根据两侧电压差求得补偿电压;
所述控制系统根据所述补偿电压控制所述调压移相器进行调压;
所述控制系统重新计算所述两侧电压,直至所述补偿电压小于设定的阈值,闭合所述合环开关K2,完成合环,且打开所述合环开关K4,完成解环操作,所述负荷R2转供至所述电源S2。
6.根据权利要求3所述的配电网,其特征在于,
所述控制系统通过所述原边自耦绕组和所述副边绕组的分接头独立调节,实现所述补偿电压幅值和相角的解耦控制。
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