CN113363975A - 一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统及方法，属于电力电压技术领域。本发明根据不同类型敏感过程的过程免疫时间(PIT)，对过程进行分组供电，并结合继电保护动作时间确定补偿电压幅值，根据电压暂降持续时间确定补偿时间。本发明解决了目前补偿设备配置方法对补偿能力和经济性的兼顾效果较差、传统补偿设备的利用率较低以及现有技术没有从敏感工业过程参数变化的角度提供电压暂降补偿系统和运行方案的问题，实现共享电压暂降补偿系统拓扑结构及其运行策略，对不同用户的敏感过程进行分组治理和集中补偿。

Description

一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统及方法
技术领域
本发明属于电力电压技术领域，尤其涉及一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统及方法。
背景技术
国内外针对电压暂降治理通常从电网级、园区级和设备级三个层面实施。与此同时，优质电力园区作为一种有效的电压暂降问题解决方案，已经在世界各地进行试点。现有国内外针对园区用户治理通常采用分级供电、配置SSTS实现双回路供电、在用户侧配置DVR、UPS等方式，然而根据敏感设备、过程的具体情况治理及定制电力设备配置的研究较少。在已建成的优质电力园区中，为了使敏感用户生产过程正常工作，提出了以用户需求为基础，通过暂降评估对不同需求等级的用户进行差异化配置的方案，但没有考虑投资成本和实施难易程度，而且对用户需求评估方法往往受主观因素影响大，难以真实反映用户需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统及方法，解决了目前补偿设备配置方法对补偿能力和经济性的兼顾效果较差、传统补偿设备的利用率较低以及现有技术没有从敏感工业过程参数变化的角度提供电压暂降补偿系统和运行方案的问题。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统，包括依次连接的能量储存模块、切换开关、变压器以及工业过程模块；
所述能量储存模块，用于给多个用户的工业过程进行分组供电，以保证电压暂降发生时工业过程的正常运行；
所述切换开关，用于将工业过程从市电供电切换至能量储存模块供电；
所述变压器，用于将能量储存模块的输出电压变换为不同幅值的供电电压；
所述工业过程模块，用于提供用户工业过程中的敏感用户电设备。
本发明还提供了一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，包括以下步骤：
S1、针对电压检测系统检测到电压发生暂降时，确定电压暂降幅值对应的过程免疫时间；
S2、判断用户上游继电保护装置的故障清除时间是否小于所述过程免疫时间，若是，则切换开关不动作，工业过程保持市电供电，否则，切换开关动作，工业过程切换至能量储存模块供电，并根据电压暂降持续时间确定补偿时间，完成考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿。
进一步地，所述步骤S1中过程免疫时间为工业过程中经电压暂降后，过程参数超过允许限值的时间，其中，过程参数包括温度、压力以及速度。
再进一步地，所述步骤S2中用户上游继电保护装置的故障清除最长时间tclean等于过程免疫时间tPIT，其中，所述过程免疫时间tPIT对应的电压暂降幅值U为最小补偿电压幅值Ucom。
再进一步地，所述步骤S2中工业过程切换至能量储存模块供电，其具体为：
根据工业过程的最小补偿电压幅值Ucom差异对工业过程进行分组补偿，并利用能量储存模块供电。
再进一步地，所述根据工业过程的最小补偿电压幅值Ucom差异对工业过程进行分组补偿，其具体为：
按照最小补偿电压幅值Ucom由小到大对所有工业过程进行排序，将相邻的若干个工业过程分为一组，每组中幅值最大的最小补偿电压幅值Ucom为该组所有工业过程的补偿电压幅值，其中，所述补偿电压幅值的调节通过变压器实现。
再进一步地，所述分组补偿中共享电压暂降补偿系统容量的表达式如下：
Figure BDA0003121603630000031
其中，PEMS为补偿系统总容量，Ui为第i组过程的补偿电压幅值，Urated为额定电压，Ppro,j为第j个过程的敏感设备总容量，K为每组中包含的过程数量，N为分组个数。
再进一步地，所述补偿系统总容量的最小值minPEMS表达式如下：
Figure BDA0003121603630000032
再进一步地，所述补偿电压幅值的表达式如下：
Ui＝max(Ucom,1,Ucom,2,…,Ucom,K)
其中，max(·)为取矩阵元素的最大值，Ucom,j为第j个过程的最小补偿电压幅值，且j＝1,2,…,K,K为每组中包含的过程数量。
本发明的有益效果：
(1)本发明提出一种共享电压暂降补偿系统及运行方法，通过考虑过程免疫时间为不同敏感过程提供不同的供电电压幅值；通过判断故障切除时间和过程免疫时间PIT的大小关系，对不同过程进行选择性治理，实现共享电压暂降补偿系统拓扑结构及其运行策略，对不同用户的敏感过程进行分组治理和集中补偿。
(2)本发明通过共享电压补偿系统的治理策略，提高补偿系统利用率，降低补偿系统配置的数量和容量，减少资源浪费。
(3)本发明通过提供不同的供电电压幅值和选择性治理，在保证治理效果的同时降低补偿系统容量，缓解用户的经济负担，对补偿能力和经济性的兼顾效果较好。
附图说明
图1为本发明的电压暂降补偿系统示意图。
图2为本发明的共享电压暂降补偿系统运行方法示意图。
图3为本发明中过程免疫时间示意图。
图4为本发明中不同暂降幅值下的过程免疫时间示意图。
图5为本发明的工业过程分组示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
鉴于上述背景技术，本发明提出一种多用户共享的电压暂降补偿系统，根据不同类型敏感过程的过程免疫时间(PIT)，对过程进行分组供电，并结合继电保护动作时间确定补偿电压幅值，根据电压暂降持续时间确定补偿时间，如图1所示，该系统包括四个部分：能量储存模块、切换开关、变压器和工业过程模块。能量储存模块用于给多个用户的工业过程提供电能，保证电压暂降发生时工业过程正常运行。切换开关用于将工业过程从市电供电切换至能量储存系统供电。变压器用于将能量储存系统的输出电压变换为不同幅值的供电电压。工业过程模块为用户的敏感工业过程中的用电设备。能量储存系统、切换开关、变压器和工业过程依次连接，构成能量传递通路。
如图2所示，本发明提供了一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其实现方法如下：
S1、针对电压检测系统检测到电压发生暂降时，确定电压暂降幅值对应的过程免疫时间；
本实施例中，过程免疫时间是指过程经受电压暂降后，过程参数(温度、压力、速度等)超过允许限值的时间，如图3所示，其中，tPIT为该过程的过程免疫时间，Pnom为过程参数额定值，Plimit为过程参数可接受限值，t1为电压暂降发生时刻，△t为过程响应延时，t2为过程参数越过Plimit的时刻。当电压暂降持续时间Tsag大于tPIT，那么过程参数会产生较大偏差，需要人工恢复工作。为了避免电压暂降时过程参数产生较大偏差，当Tsag大于tPIT，需要由切换开关从市电供电切换至能量储存系统供电。
S2、判断用户上游继电保护装置的故障清除时间是否小于所述过程免疫时间，若是，则切换开关不动作，工业过程保持市电供电，否则，切换开关动作，工业过程切换至能量储存模块供电，并根据电压暂降持续时间确定补偿时间，完成考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿，所述用户上游继电保护装置的故障清除最长时间tclean等于过程免疫时间tPIT；所述过程免疫时间tPIT对应的电压暂降幅值U为最小补偿电压幅值Ucom。其中，工业过程切换至能量储存模块供电，其具体为：根据工业过程的最小补偿电压幅值Ucom差异对工业过程进行分组补偿，并利用能量储存模块供电，即按照最小补偿电压幅值Ucom由小到大对所有工业过程进行排序，将相邻的若干个工业过程分为一组，每组中幅值最大的最小补偿电压幅值Ucom为该组所有工业过程的补偿电压幅值，其中，所述补偿电压幅值的调节通过变压器实现。
本实施例中，同一生产过程在不同电压暂降幅值下的过程免疫时间存在差异，如图4所示。当暂降幅值U1小于U2，那么对应的tPIT,1小于tPIT,2。因此，暂降幅值和过程免疫时间存在一定的映射关系。本发明提出利用用户供电系统的继电保护清除故障的保护定值，计算过程的最小补偿电压幅值。计算方式如下：使清除故障的最长时间tclean等于过程免疫时间tPIT，该过程免疫时间对应的暂降幅值U即为最小补偿电压幅值Ucom。由此，当以最小补偿电压对过程供电，故障切除后，过程参数仍没有越过Plimit，实现降低补偿容量的同时保证过程正常运行。
本实施例中，根据不同工业过程的最小补偿电压幅值差异，对过程进行分组补偿，如图5所示。首先，按照最小补偿电压由小到大对所有过程排序，将相邻的若干个过程分为一组，一共分为N组。每组中幅值最大的最小补偿电压即为该组所有过程的补偿电压幅值。补偿电压幅值的调节通过图1中的变压器实现。
本实施例中，根据分组补偿策略，该共享电压暂降补偿系统容量计算方法如下：
Figure BDA0003121603630000061
其中，PEMS为补偿系统总容量；Ui为第i组过程的补偿电压幅值；Urated为额定电压；Ppro,j为第j个过程的敏感设备总容量；K为每组中包含的过程数量；N为分组个数。
目标函数为补偿系统总容量最小：
Figure BDA0003121603630000062
约束条件包括补偿电压约束。每组补偿电压幅值应为该组所有过程的最小补偿电压的最大值：
Ui＝max(Ucom,1,Ucom,2,…,Ucom,K) (3)
其中，max(·)为取矩阵元素的最大值，Ucom,j为第j个过程的最小补偿电压幅值，且j＝1,2,…,K,K为每组中包含的过程数量。
本发明通过以上设计，解决了目前补偿设备配置方法对补偿能力和经济性的兼顾效果较差、传统补偿设备的利用率较低以及现有技术没有从敏感工业过程参数变化的角度提供电压暂降补偿系统和运行方案的问题，实现共享电压暂降补偿系统拓扑结构及其运行策略，对不同用户的敏感过程进行分组治理和集中补偿。

Claims (9)

1.一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿系统，其特征在于，包括依次连接的能量储存模块、切换开关、变压器以及工业过程模块；
所述能量储存模块，用于给多个用户的工业过程进行分组供电，以保证电压暂降发生时工业过程的正常运行；
所述切换开关，用于将工业过程从市电供电切换至能量储存模块供电；
所述变压器，用于将能量储存模块的输出电压变换为不同幅值的供电电压；
所述工业过程模块，用于提供用户工业过程中的敏感用户电设备。
2.一种考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、针对电压检测系统检测到电压发生暂降时，确定电压暂降幅值对应的过程免疫时间；
S2、判断用户上游继电保护装置的故障清除时间是否小于所述过程免疫时间，若是，则切换开关不动作，工业过程保持市电供电，否则，切换开关动作，工业过程切换至能量储存模块供电，并根据电压暂降持续时间确定补偿时间，完成考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿。
3.根据权利要求2所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中过程免疫时间为工业过程中经电压暂降后，过程参数超过允许限值的时间，其中，过程参数包括温度、压力以及速度。
4.根据权利要求2所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中用户上游继电保护装置的故障清除最长时间tclean等于过程免疫时间tPIT，其中，所述过程免疫时间tPIT对应的电压暂降幅值U为最小补偿电压幅值Ucom。
5.根据权利要求4所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中工业过程切换至能量储存模块供电，其具体为：
根据工业过程的最小补偿电压幅值Ucom差异对工业过程进行分组补偿，并利用能量储存模块供电。
6.根据权利要求5所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述根据工业过程的最小补偿电压幅值Ucom差异对工业过程进行分组补偿，其具体为：
按照最小补偿电压幅值Ucom由小到大对所有工业过程进行排序，将相邻的若干个工业过程分为一组，每组中幅值最大的最小补偿电压幅值Ucom为该组所有工业过程的补偿电压幅值，其中，所述补偿电压幅值的调节通过变压器实现。
7.根据权利要求6所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述分组补偿中共享电压暂降补偿系统容量的表达式如下：
Figure FDA0003121603620000021
其中，PEMS为补偿系统总容量，Ui为第i组过程的补偿电压幅值，Urated为额定电压，Ppro,j为第j个过程的敏感设备总容量，K为每组中包含的过程数量，N为分组个数。
8.根据权利要求7所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述补偿系统总容量的最小值minPEMS表达式如下：
Figure FDA0003121603620000022
9.根据权利要求8所述的考虑过程免疫时间的共享电压暂降补偿方法，其特征在于，所述补偿电压幅值的表达式如下：
Ui＝max(Ucom,1,Ucom,2,…,Ucom,K)
其中，max(·)为取矩阵元素的最大值，Ucom,j为第j个过程的最小补偿电压幅值，且j＝1,2,…,K,K为每组中包含的过程数量。
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