CN212304762U - 10kV配电网全局无功和电压优化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及10kV配电网全局无功和电压优化系统，包括分散安装在同一个10kV配电网内的若干个并联电容器智能补偿装置、若干个串联电容器智能补偿装置和一个安装在110/10kV或220/10kV变电站内的智能优化控制系统主站；10kV配电线路上并联有并联电容器智能补偿装置，并联电容器智能补偿装置包括三相电容器组、电压互感器、电流互感器和就地智能控制器，10kV配电线路上串联有串联电容器智能补偿装置，串联电容器智能补偿装置包括三相电容器组、电压互感器和就地智能控制器。本实用新型的有益效果是：本实用新型可实现对一个10kV配电网的全局电压和无功优化。
Description
技术领域
本实用新型属于配电网优化控制领域，具体涉及一种基于分散式串、并联补偿及其智能控制的10kV配电网全局无功和电压优化系统。
背景技术
10kV配网电压质量是衡量供电质量是否符合标准的一项重要指标，其质量的优劣直接关系到用电设备的安全经济运行和生产的正常运作。我国10kV配网覆盖面积广、总长度长，且乡村大部分10kV线路线径小，线路长(尤其是山村线路)，配电变压器数量多，甚至较多线路带有多台大容量的电动机或变化迅速的工业负荷，往往导致线路末端低电压、电压跌落严重、线路损耗大。提高10kV配电网的电压质量并降低其线损迫在眉睫。而电容器无功功率补偿技术是解决这个问题的最经济有效的技术手段。目前我国10kV配电网的电容器无功补偿绝大部分都集中、并联安装在变电站的10kV母线上。虽然这些电容器对主变的损耗以及上一级的输电线路的损耗有降损的作用，但对10kV的配电网的损耗基本不起作用，并且对整个10kV 配电网的电压调节效果也不是非常理想。
近些年来，我国电网企业对于变电站10kV母线集中并联无功补偿模式的缺点有了比较深入的认识。因此也逐渐分散式地在10kV配电网内配置并联和串联补偿电容器。专利(智能配网串联补偿装置，专利号：ZL 201320751287.2)提出了一种10kV配电线路的电容器串联补偿技术；实用新型专利(10kV配电线路串、并联混合型电容补偿装置，申请号：201620090776.1 申请日：2016-01-29)提出了一种10kV配电线路的电容器串、并联混合补偿技术。但仍存在下述问题：1)大部分已配置的并联补偿电容器没有配置就地智能控制器，或虽然配置了就地控制器却不能根据配电网负荷的变化而实时地控制补偿容量；2)没有一个中央控制系统来协调各个补偿装置从而达到无功、电压全局优化的目的；3)不同安装地点的补偿装置的控制不协调，出现“打架”(振荡)的现象。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于分散式串、并联补偿及其智能控制的10kV配电网全局无功和电压优化系统，能够改善10kV配电网电压质量，提高电压合格率，减小线路损耗，增加供电量。
这种10kV配电网全局无功和电压优化系统，包括分散安装在同一个10kV配电网内的若干个并联电容器智能补偿装置、若干个串联电容器智能补偿装置和一个安装在110/10kV或2 20/10kV变电站内的智能优化控制系统主站；10kV配电线路上并联有并联电容器智能补偿装置，并联电容器智能补偿装置包括至少一个三相电容器组、至少一个投切接触器、两个电压互感器、两个电流互感器和一个就地智能控制器，其中三相电容器组与投切接触器串联连接，三相电容器组、电压互感器和电流互感器之间并联连接，就地智能控制器分别连接投切接触器、电压互感器和电流互感器；10kV配电线路上串联有串联电容器智能补偿装置，串联电容器智能补偿装置包括一个三相电容器组、一个保护旁路装置、三个电压互感器、两个电流互感器和一个就地智能控制器，其中三相电容器组与电流互感器串联连接，三相电容器组、电压互感器和保护旁路装置之间并联连接，就地智能控制器分别连接保护旁路装置、电压互感器和电流互感器；智能优化控制系统主站包括一个主控CPU插板、一个通信模块插板、一个储存模块插板和一个电源插板；所述的智能优化控制系统主站与所有并联电容器智能补偿装置和串联电容器智能补偿装置通过GPRS或电网专用通信网交互信息；所述的智能优化控制系统主站还通过以太网与变电站内的SCADA系统交互信息；所有安装在同一回10kV配电线路上的串联电容器智能补偿装置和并联电容器智能补偿装置的就地智能控制器之间通过GPRS或电网专用通信网交互信息，形成一个局部网；在智能优化控制主站系统当机时，同一回10kV 配电线路(局部网内)的各智能补偿装置内的就地智能控制器仍可以实现分布式协调控制以实现同一回10kV配电线路的局域优化(次优)控制。
作为优选：所述并联电容器智能补偿装置的就地智能控制器由一个嵌入式微控制器、一个模拟信号预处理模块、一个数字信号隔离模块、一个通信模块和一个电源模块组成；该智能控制器采样就地电压电流信号，监测补偿装置的状态(如接触器的投切总次数、电容器容值等)，向智能优化控制系统主站发送装置状态和就地电压电流信号，同时接收智能优化控制系统主站的控制指令对投切接触器进行分/合控制，并在紧急状况下(如补偿点电压严重越限) 越过主站的控制指令直接对装置进行就地紧急控制。
作为优选：所述串联电容器智能补偿装置的就地智能控制器由一个嵌入式微控制器、一个模拟信号预处理模块、一个数字信号隔离模块、一个通信模块和一个电源模块组成；该智能控制器采样就地电压电流信号，监测补偿装置的状态(如电容器容值等)，向智能优化控制系统主站发送装置状态和就地电压电流信号，同时接收智能优化控制系统主站的控制指令，并在紧急状况下(如补偿点电压严重越限)越过主站的控制指令直接对装置进行就地紧急保护、控制；所述的保护旁路装置由一个快速交流接触器构成，或者其每一相均由两个反并联的高压大电流晶闸管构成。
作为优选：智能优化控制系统主站包括三大模块：优化运算模块、通讯模块和显示模块。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型可实现对一个10kV配电网的全局电压和无功优化。
2)本实用新型中所有安装在同一回10kV配电线路上的串联电容器智能补偿装置和并联电容器智能补偿装置的就地智能控制器之间通过GPRS或电网专用通信网交互信息，在智能优化控制主站系统当机时或通讯网中断时，所有安装在同一回10kV配电线路上的各就地智能补偿装置仍可以实现分布式协调控制以实现局域优化(次优)控制。
附图说明
图1是基于分散式串、并联补偿及其智能控制的10kV配电网全局无功和电压优化系统示意图；
图2是并联电容器智能补偿装置结构示意图；
图3是串联电容器智能补偿装置结构示意图；
图4是串、并联电容器智能补偿装置中的就地智能控制器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
所述基于分散式串、并联补偿及其智能控制的10kV配电网全局无功和电压优化系统，以同一个220/10kV或110/10kV变电站所有10kV出线构成的10kV配电网为一个系统，以每一回10kV配电线路为一个子系统，可改善该10kV配电网的电压分布，调节电压至合格水平，提高配电网的输送容量和用电量，降低配电网的线损，具有一定的负荷“自适应”电压调节和全局电压、无功、损耗优化等特点。既可以实现全局(整个10kV配电网)优化控制，也可以实现局域(每一回10kV配电线路)优化控制。
如图1所示，在由同一个110kV或220kV变电站供电的10kV配电网内分散安装多个并联电容器智能补偿装置和多个串联电容器智能补偿装置，并在该110/10kV或220/10kV变电站内配置一个智能优化控制系统主站。并联电容器智能补偿装置和串联电容器智能补偿装置在 10kV配电网内的安装位置以及额定容量根据该10kV配电网的结构参数和日负荷参数优化确定。
智能优化控制系统主站与每个并联电容器智能补偿装置及每个串联电容器智能补偿装置通过GPRS或电力系统专用通讯网交互信息，同时还与变电站内的SCADA系统交互信息。并且根据10kV配电网结构参数以及配电网的实时运行变量(电压、有功和无功功率等)以及智能补偿装置的实时状态进行电压、无功、损耗的优化运算；并将运算结果给每个智能补偿装置下达控制指令。
安装在同一回10kV配电线路上的所有串联电容器智能补偿装置和并联电容器智能补偿装置之间能够通过GPRS或电力系统专用通讯网交互信息，形成一个局部网，在智能优化控制主站系统当机时，局部网内的各智能补偿装置的就地智能控制器仍可以实现分布式协调控制以实现局域优化(次优)控制。
如图2所示，并联电容器智能补偿装置包括：至少一个三相电容器组、与三相电容器组相对应的投切接触器、两个电压互感器、两个电流互感器和一个就地智能控制器。就地智能控制器采样就地电压和电流信号，监测补偿装置的状态(如接触器的投切总次数、电容器容值等)，向智能优化控制系统主站发送装置状态和就地电压电流信号，同时接收智能优化控制系统主站的控制指令对投切接触器进行分合控制；并在紧急状况下(如电压严重越限)，能够越过智能优化控制系统主站的控制指令直接对装置进行就地紧急控制。
如图3所示，串联电容器智能补偿装置包括：一个三相电容器组、一个保护旁路装置、三个电压互感器、两个电流互感器和一个就地智能控制器。就地智能控制器采样就地电压电流信号，并根据这些信号实时计算电容器的容值(若电容器损坏造成容值变化，根据变化幅度控制器输出告警或保护信号)；向智能优化控制系统主站发送装置状态和就地电压电流信号；接收智能优化控制系统主站的控制指令，并在紧急状况下(如电压严重越限)，能够越过智能优化控制系统主站的控制指令直接对装置进行就地紧急保护、控制。其中保护旁路装置由一个快速交流接触器构成，或者其每一相均由两个反并联的高压大电流晶闸管构成。
如图4所示，串、并联电容器补偿装置中的智能控制器包括：一个嵌入式微控制器、一个模拟信号预处理模块、一个数字信号隔离模块、一个通信模块和一个电源模块。模拟信号预处理模块对所采集的电压、电流等模拟信号进行预处理后，再由嵌入式微控制器中的A/D 进行模拟/数字信号转换。数字信号隔离模块对嵌入式微控制器的数字输入和输出信号进行隔离。嵌入式微控制器中通过通信模块实现和智能优化控制系统主站的通讯。电源模块向嵌入式微控制器提供直流电。
智能优化控制系统主站包括三大模块：
1)优化运算模块，其功能是根据10kV配电网结构参数以及配电网的实时运行变量(电压、有功和无功功率等)以及智能补偿装置的状态进行电压、无功和损耗的优化运算；
2)通讯模块，其功能是根据优化运算模块的运算结果给每个智能补偿装置下达控制指令，和变电站内的SCADA系统交互信息；
3)显示模块，其功能是实时显示10kV配电网的状态以及各智能补偿装置的运行状态。
本专利可实时估算10kV配电网的理论线损；并且本专利系统和装置稳定可靠。
Claims (3)
1.一种10kV配电网全局无功和电压优化系统，其特征在于：包括分散安装在同一个10kV配电网内的若干个并联电容器智能补偿装置、若干个串联电容器智能补偿装置和一个安装在110/10kV或220/10kV变电站内的智能优化控制系统主站；10kV配电线路上并联有并联电容器智能补偿装置，并联电容器智能补偿装置包括三相电容器组、投切接触器、电压互感器、电流互感器和就地智能控制器，其中三相电容器组与投切接触器串联连接，三相电容器组、电压互感器和电流互感器之间并联连接，就地智能控制器分别连接投切接触器、电压互感器和电流互感器；10kV配电线路上串联有串联电容器智能补偿装置，串联电容器智能补偿装置包括三相电容器组、保护旁路装置、电压互感器、电流互感器和就地智能控制器，其中三相电容器组与电流互感器串联连接，三相电容器组、电压互感器和保护旁路装置之间并联连接，就地智能控制器分别连接保护旁路装置、电压互感器和电流互感器；智能优化控制系统主站包括一个主控CPU插板、一个通信模块插板、一个储存模块插板和一个电源插板；所述的智能优化控制系统主站与所有并联电容器智能补偿装置和串联电容器智能补偿装置通过GPRS或电网专用通信网交互信息；所述的智能优化控制系统主站还通过以太网与变电站内的SCADA系统交互信息；所有安装在同一回10kV配电线路上的串联电容器智能补偿装置和并联电容器智能补偿装置的就地智能控制器之间通过GPRS或电网专用通信网交互信息。
2.根据权利要求1所述的10kV配电网全局无功和电压优化系统，其特征在于：所述并联电容器智能补偿装置和串联电容器智能补偿装置的就地智能控制器由嵌入式微控制器、模拟信号预处理模块、数字信号隔离模块、通信模块和电源模块组成。
3.根据权利要求1所述的10kV配电网全局无功和电压优化系统，其特征在于：智能优化控制系统主站包括三大模块：优化运算模块、通讯模块和显示模块。
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2020
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