CN114447937A - 一种配网线路末端低电压治理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网线路末端低电压治理装置及方法，其中装置包括：启动单元、整流单元、逆变单元和旁路单元；启动单元的输入端与电源侧的输出端连接，启动单元的输出端与整流单元的输入端连接，整流单元的输出端与逆变单元的输入端连接，逆变单元的输出端与旁路单元的输入端连接，旁路单元的输出端与用户侧的输入端连接；旁路单元的输入端与电源侧的输出端连接；旁路单元包括若干个换流变压器和若干个旁路开关，每一换流变压器均并联设置有一个对应的旁路开关。本发明结构体积小，通过设置旁路开关，当用户侧电压低于预设电压范围时，控制旁路开关断开使系统转入低电压线路末端调压模式，能够有效提高低电压治理的响应速度以及降低损耗。

Description

一种配网线路末端低电压治理装置及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种配网线路末端低电压治理装置及方法。

背景技术

目前，随着经济发展和人民生活水平的提高，居民用电量需求不断增加，而配电网末端结构薄弱，存在着供电电压低于标准的电能质量问题，难以满足人民群众的生产生活需求。低电压问题通常表现为配电台区变压器出口电压高，用户侧供电电压低，在负荷较重的时候尤其明显。低电压的原因在于受制于地理环境等实际因素，配电网规划难以实现“小容量、短半径、密布点”的设计，主要包含六要素：供电半径过长、线径过小、变压器运行档位不合理、负载过重、三相不平衡和无功不足。

现有的配网线路末端低电压治理装置主要为自耦变压器线圈采用多抽头的绕组，连接有载分接开关，并根据现场实际情况，手动或自动改变自耦变压器变比，以达到调整电压的目的。但是现有的配网线路末端低电压治理装置存在治理的响应速度较慢和体积较大的问题。

发明内容

本发明提供了一种配网线路末端低电压治理装置及方法，以解决现有的配网线路末端低电压治理装置存在治理的响应速度较慢和体积较大的技术问题。

本发明的一个实施例提供了一种配网线路末端低电压治理装置，包括：

启动单元、整流单元、逆变单元和旁路单元；

所述启动单元的输入端与电源侧的输出端连接，所述启动单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接，所述逆变单元的输出端与所述旁路单元的输入端连接，所述旁路单元的输出端与用户侧的输入端连接；所述旁路单元的输入端与所述电源侧的输出端连接；

所述旁路单元包括若干个换流变压器和若干个旁路开关，每一所述换流变压器均并联设置有一个对应的旁路开关。

进一步的，所述整流单元采用三相桥式整流电路，用于产生或吸收用功功率，为配网线路提供动态无功补偿。

进一步的，所述治理装置还包括滤波单元，所述逆变单元的输出端通过所述滤波单元与所述旁路单元的输入端连接。

进一步的，所述换流变压器为高频变压器。

进一步的，所述治理装置还包括通讯单元，所述通讯单元分别与所述整流单元和所述逆变单元连接。

本发明一个实施例提供了一种配网线路末端低电压治理方法，适用于如上述的配网线路末端低电压治理装置，包括：

当电源侧输入电压在预设电压范围内时，控制所述旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；

当电源侧输入电压低于预设电压范围时，控制所述旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式；

当低压线路末端调压装置出现故障时，控制所述旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式。

本发明实施例通过将整流单元和逆变单元结合构成潮流控制装置，从而能够同时调节线路阻抗、节点电压幅值相位，且能够仅通过控制规律的变化，实现并联补偿、串联补偿和移相多种功能，达到优化系统潮流分化、最大化电网传输能力、改善系统动态响应性能的目的；且本发明实施例的旁路单元包括与换流变压器并联的旁路开关，当电源侧输入电压在预设电压范围内时，控制所述旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；当用户侧输入电压低于预设电压范围时，控制所述旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式，将用户侧输入电压调整至符合要求的预设电压范围，通过简单的控制结构实现配网线路末端低电压的快速治理；当低压线路末端调压装置出现故障时，控制所述旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式，本发明实施例通过采用简单的电路结构即可实现配网线路末端低电压的治理，且本发明实施例相比于现有技术能够有效提高治理的响应速度以及能够有效降低损耗。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的配网线路末端低电压治理装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的配网线路末端低电压治理装置的另一结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的配网线路末端低电压治理方法的流程示意图。

具体实施方式

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，而不是全部的实施例。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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，本发明的一个实施例提供了一种配网线路末端低电压治理装置，包括：

启动单元10、整流单元20、逆变单元30和旁路单元40；

本发明在电源侧70和整流单元20之间设置有启动单元10，通过启动单元10限制启动电流，从而能够有效提高配网线路的安全性。

启动单元10的输入端与电源侧70的输出端连接，启动单元10的输出端与整流单元20的输入端连接，整流单元20的输出端与逆变单元30的输入端连接，逆变单元30的输出端与旁路单元40的输入端连接，旁路单元40的输出端与用户侧60的输入端连接；旁路单元40的输入端与电源侧70的输出端连接；

旁路单元40包括若干个换流变压器和若干个旁路开关，每一换流变压器均并联设置有一个对应的旁路开关。

在本发明实施例中，逆变单元30用于根据电源侧70实际电压值计算得到需要补偿的电压值，并将相应电压通过变压器迭加到线路上，对用户侧60的低电压进行电压补偿，从而使得用户侧60的电压符合预设要求，以解决配网线路末端低电压的问题。

在一个具体的实施方式中，逆变单元30包括串联补偿的串联换流器，整流单元20内包括并联换流器，串联补偿的逆变单元30和并联补偿的整流单元20有机结合构成潮流控制装置(UPFC)，从而能够同时调节线路阻抗、节点电压幅值相位，且能够仅通过控制规律的变化，实现并联补偿、串联补偿和移相等多种功能，达到优化系统潮流分化、最大化电网传输能力、改善系统动态响应性能的目的。

本发明实施例的旁路单元40包括若干个旁路开关，当电源侧70输入电压在预设电压范围内时，控制旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；

当用户侧60输入电压低于预设电压范围时，控制旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式，将用户侧60输入电压调整至符合要求的预设电压范围，通过简单的控制结构实现配网线路末端低电压的快速治理。

当低压线路末端调压装置出现故障时，控制旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式。

在一个实施例中，整流单元20采用三相桥式整流电路，用于产生或吸收用功功率，为配网线路提供动态无功补偿。

在本发明实施例中，整流单元20中包括三相桥式整流电路，其作用相当于同步静置补偿器(STATCOM)，即能够发出或吸收无功功率，并且其输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。在通常情况下相当于一种固态开关变流器，当其输入端接有电源或储能装置时，其输出端可独立发出或吸收可控的有功和无功功率，从而能够为配网线路提供动态无功补偿。本发明实施例通过采用三相桥式整流电路为配网线路提供动态无功补偿，不仅能够实现调节连续，还能够有效提高电压调节的速度。

在一个实施例中，治理装置还包括滤波单元50，逆变单元30的输出端通过滤波单元50与旁路单元40的输入端连接。

在本发明实施例中，通过在逆变单元30和旁路单元40之间设置有滤波单元50，采用滤波单元50对逆变单元30输出的电压进行滤波，有效降低输出电压谐波，从而使得输出电压能够满足电能质量要求。

在一个实施例中，换流变压器为高频变压器。

本发明实施例采用高频变压器作为换流变压器，能够在确保效率的同时，有效降低低电压治理装置的结构体积。

在一个实施例中，治理装置还包括通讯单元，通讯单元分别与整流单元20和逆变单元30连接。

请参阅图2，为本发明实施例提供的一种配网线路末端低电压治理装置的另一结构示意图。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

本发明实施例通过将整流单元20和逆变单元30结合构成潮流控制装置，从而能够同时调节线路阻抗、节点电压幅值相位，且能够仅通过控制规律的变化，实现并联补偿、串联补偿和移相多种功能，达到优化系统潮流分化、最大化电网传输能力、改善系统动态响应性能的目的；且本发明实施例的旁路单元40包括与换流变压器并联的旁路开关，当电源侧70输入电压在预设电压范围内时，控制旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；当用户侧60输入电压低于预设电压范围时，控制旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式，将用户侧60输入电压调整至符合要求的预设电压范围，通过简单的控制结构实现配网线路末端低电压的快速治理；当低压线路末端调压装置出现故障时，控制旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式，本发明实施例通过采用简单的电路结构即可实现配网线路末端低电压的治理，且本发明实施例相比于现有技术能够有效提高治理的响应速度以及能够有效降低损耗。

请参阅图3，本发明一个实施例提供了一种配网线路末端低电压治理方法，适用于如上述的配网线路末端低电压治理装置，包括：

S1、当电源侧70输入电压在预设电压范围内时，控制旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；

可选地，当配网线路中的负荷加重导致用户侧60出现低电压现象时，通过控制旁路开关断开，控制配电线路系统从交流旁路模式切换至整流逆变模式，并由逆变单元30计算得到需要补偿的电压值，通过逆变单元30将相应电压通过变压器迭加到线路上，对用户侧60的低电压进行电压补偿，从而使得用户侧60的电压符合预设要求，以快速解决配网线路末端低电压的问题。

S2、当电源侧70输入电压低于预设电压范围时，控制旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式；

S3、当低压线路末端调压装置出现故障时，控制旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式。

本发明实施例通过控制旁路开关闭合，使得在低压线路末端调压装置出现故障时，将系统自动转入市电工作，从而保证用电的安全性和可靠性。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种配网线路末端低电压治理装置，其特征在于，包括：

启动单元、整流单元、逆变单元和旁路单元；

所述启动单元的输入端与电源侧的输出端连接，所述启动单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接，所述逆变单元的输出端与所述旁路单元的输入端连接，所述旁路单元的输出端与用户侧的输入端连接；所述旁路单元的输入端与所述电源侧的输出端连接；

所述旁路单元包括若干个换流变压器和若干个旁路开关，每一所述换流变压器均并联设置有一个对应的旁路开关。

2.如权利要求1所述的配网线路末端低电压治理装置，其特征在于，所述整流单元采用三相桥式整流电路，用于产生或吸收用功功率，为配网线路提供动态无功补偿。

3.如权利要求1所述的配网线路末端低电压治理装置，其特征在于，还包括滤波单元，所述逆变单元的输出端通过所述滤波单元与所述旁路单元的输入端连接。

4.如权利要求1所述的配网线路末端低电压治理装置，其特征在于，所述换流变压器为高频变压器。

5.如权利要求1所述的配网线路末端低电压治理装置，其特征在于，还包括通讯单元，所述通讯单元分别与所述整流单元和所述逆变单元连接。

6.一种配网线路末端低电压治理方法，适用于如权利要求1-5任意一项所述的配网线路末端低电压治理装置，其特征在于,包括：

当电源侧输入电压在预设电压范围内时，控制所述旁路开关闭合，使系统工作在交流旁路模式；

当电源侧输入电压低于预设电压范围时，控制所述旁路开关断开，使系统转入低电压线路末端调压模式；

当低压线路末端调压装置出现故障时，控制所述旁路开关闭合，使系统转入交流旁路模式。

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