NO332027B1 - Fremgangsmåte og system for spenningsregulering i et distribusjonsnett - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og system for spenningsregulering i et distribusjonsnett

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte og et system for regulering av spenningen i et distribusjonsnett i samsvar med innledningen til patentkravene 1 og henholdsvis 5.

Bakgrunn

Ved drift av distribusjonsnett for elektrisk energi, er det ofte et problem at spenningen ut til den enkelte abonnent kan variere betydelig. Dette oppstår som følge av at det over tid kan være store variasjoner i strømforbruket. Slike variasjoner i energiforbruk, og dermed i den elektriske spenningen i uttaket hos forbrukerne, oppstår gjerne som følge av variasjoner i strømforbruket over døgnet; normalt er det for eksempel mye høyere forbruk på dagtid enn på natten. Likeså vil det oppstår variasjoner i energiforbruket som følge av klimatiske variasjoner.

I nordområdene vil det være store variasjoner i strømforbruket over året som følge av at strøm-forbruket i perioder med kaldt vær vil være høyt pga. økt strømforbruk til oppvarming.

Likeså vil det i varme og i tropiske strøk normalt oppstå en sterkøkning i strømforbruket i varme perioder som følge av økt strømforbruk til luftkondisjonering.

Ved distribusjon av elektrisk energi oppstår det et spenningsfall i kabelen (U, målt i volt) som er lik produktet av elektrisk motstand i kabelen (R, målt i Ohm) og den elektriske strømstyrken i kabelen (I, målt i Ampere). Spenningsfallet eller spenningstapet i kabelen kan dermed uttrykkes som produktet av elektrisk motstand (R) og elektrisk strøm (I):

U (Volt) = R (Ohm)<*>I (Ampere)

I tillegg er det et tap somøker med spenningen, såkalt "jern tap" i transformatoren. Dette er imidlertid mye lavere enn tapet som er beskrevet ovenfor.

I tillegg til at det oppstår et spenningsfall i distribusjonsnettet, dvs. i kablene som fører den elektriske energien fram til forbrukeren, så oppstår det også et energitap. Dette tapet utgjør produktet av elektrisk motstand i distribusjonskabelen multiplisert med strømstyrken i kabelen i andre potens, dvs.:

Tapet = R<*>l<2>, eller

Tapet = U<*>l

Det er også slik at dersom elektrisk energi distribueres ved høy spenning, så blir den elektriske strømstyrken i kabelen tilsvarende lavere. Tapet (R<*>l<2>) blir naturlig nok lavt dersom strømstyrken I, er lav, siden I inngår i ligningen for tapet i andre potens. I praksis distribueres elektrisk energi over lengre strekninger til og innenfor byer og tettsteder ved meget høye spenningsnivåer. I (Nord) Europa kan denne variere og kan for eksempel ligge på 66 KV (66 000 Volt). Fra dette spenningsnivået reduseres spenningen i elektriske krafttransformatorer (trafostasjoner) ned til mellom- spenningsnivå, f.eks. til 12 KV, før den elektriske energien distribueres til et antall fordelingstransformatorer knyttet opp til krafttransformatoren. Disse fordelingstransformatorene er plasserte i de lokale boligområdene eller i lokale områder med næringsvirksomhet, slik at de ligger så nær som mulig til de fleste forbrukerne av den elektriske energien. Fra disse fordelingstransformatorene, som det finnes mange av i nærområdene til abonnentene, distribueres energien til abonnentene, men først etter at spenningen er transformert ytterligere ned til et slikt nivå at abonnentene kan gjøre bruk av energien (typisk 240 V i Europa, og typisk HOV i USA, osv.).

Som følge av at det elektriske energiforbruket varierer over tid, som beskrevet ovenfor, vil spenningen fra kraftransformatorene ned til fordelingstransformatorene også kunne variere. Dette vil i neste omgang føre til en variasjon i spenningsnivået som leveres til abonnentene fra fordelingstransformatorene. For å bøte på dette er det installert innretninger eller regulatorer i krafttransformatorene som gjør det mulig å sette opp eller ned spenningsnivået som leveres fra krafttransformatorene til fordelingstransformatorene, ettersom spenningsnivået i disse går opp eller ned med forbruksnivået. Slik regulering gjøres normalt manuelt, og forutsetter at det også er installert et system for måling av spenningen i fordelingstransformatorene, hvilket det normalt er.

Imidlertid er moderne distribusjonsnett for elektrisk energi svært komplekse, slik at manuell regulering bare i liten grad kan brukes for å kompensere for økt energiforbruk, og dermed heller ikke kan brukes effektivt for å heve spenningsnivået i distribusjonsnettet til ønsket eller riktig nivå. Faren ved slik manuell regulering er bl.a. overkompensasjon, slik at spenningen i noen tilfeller kan bli for høy. Dette vil i neste omgang kunne ha mange negative konsekvenser, bl.a. at elektrisk apparatur hos forbrukerne kan utsettes for høyere spenning enn det som er tillatt, og dermedødelegges. I verste fall kan for høyt spenningsnivå føre til overoppvarming av utstyr og anlegg, og dermed lede til brann.

Resultatet av slik manglende, effektiv regulering av spenningsnivået i distribusjonsnettet blir derfor at spenningsnivået ofte vil ligge for lavt i perioder med høyt energiforbruk. Typisk betyr dette at det på den nordlige halvkule vil være lavere spenning ennønskelig i vinterhalvåret. Dette vil igjen føre til at strømforbruket transporteres frem til abonnentene ved for lav spenning i forhold til det som erønskelig. Av dette følger at energitapene i distribusjonsnettet blir til dels betydelig høyere enn det som ville være tilfelle dersom man hadde et system for regulering av spenningen, dvs. for styring av fordelingstransformatorene, slik at spenningsnivået ut til sluttkundene/abonnentene er stabilt på ønsket nivå over hele året, uansett hvor høyt eller lavt energiforbruket er.

Det er tidligere gjort noen forsøk på å løse dette problemet, men de har ikke vist seg å være tilfredsstillende.

Fra CN101604843A er det kjent en fremgangsmåte for reduksjon av linjetap gjennom å regulere den løpende spenningen til et distribusjonsnettverk.

US 2009265042A beskriver et system og en fremgangsmåte for spenningsregulering i et energi-distribusjonsnett.

IJP2008228428 A er det vist et distribusjonssystem, anordning og fremgangsmåte for bestemmelse av optimalt settpunkt for spenningen ut fra krafttransformatorene.

US 20100191389 Al omhandler en fremgangsmåte for spenningsregulering i et distribusjonsnett omfattende ett trinn i reguleringsprosessen der det tas hensyn til distribusjonsnettets tilstand.

Ingen av de ovenfor nevnte løsningene gir en tilfredsstillende løsning på regulering av spenningen i distribusjonsnettet, da de ikke er i stand til å ta hensyn til nettets oppbygging, driftskarakteristikk og fysiske parametere og dermed ikke gir en optimal regulering av spenningsnivået. Av dette følger at systemene beskrevet i patentpublikasjonene ovenfor er komplekse, trenger mange målepunkter på sekundærsiden av fordelingstransformatorene, samt ikke er så effektive og kostnadsbesparende somønskelig.

Formål

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som løser de ovenfor nevnte problemene med kjent teknikk.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som kan sørge for optimal spenning uavhengig av distribusjonsnettets belastning.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som minimaliserer tapene i distribusjonsnettet.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å ta hensyn til distribusjonsnettets oppbygging, driftskarakteristikk og fysiske parametere i forbindelse med regulering av den optimale spenningen, gjennom å utføre analyser og beregninger på strukturen i distribusjonsnettet med den hensikt å finne det punktet hvor spenningsnivået alltid vil være høyest.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å optimalisere driften av distribusjonsnettet ved hjelp av såkalt ulineær programmering for derigjennom å sørge for at spenningen i distribusjonsnettet alltid vil ligge på en øvre grenseverdi i det punktet i distribusjonsnettet med høyest spenning.

Det er til slutt et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for å oppnå optimal regulering av spenningen på sekundærsiden av fordelingstransformatorene, basert på kun ett eller et fåtall målepunkter, samt lavere kompleksitet, behov for mindre utstyr, hvilket vil føre til lavere kostnader både for bygging og drift av reguleringssystemet.

Oppfinnelsen

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er angitt i patentkravene 2-4.

Et system i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 5. Fordelaktige trekk ved systemet er angitt i patentkravene 6-13.

Den foreliggende oppfinnelsen løser de ovenfor nevnte problemene og manglene ved kjent teknikk ved å kombinere kunnskap om nettets oppbygging, om driftskarakteristikk og om fysiske parametere, med et automatisk styringssystem. Gjennom dette vil det være mulig å styre distribusjonen av elektrisk energi slik at det oppnås et jevnt spenningsnivå i distribusjonsnettet for alle praktiske formål, slik at de ulempene som er beskrevet ovenfor mht. spenningstap og energitap, kan unngås.

Som nevnt er en forutsetning for optimal regulering av spenningsnivået at man kjenner distribusjonsnettets oppbygging, driftskarakteristikk og fysiske parametere. Videre er det en forutsetning at man identifiserer den eller de fordelingstransformatorene i distribusjonsnettet som har høyest spenning, dvs. hvilken fordelingstransformator som har høyest spenning på sekundærsiden av fordelingstransformatorer tilknyttet den aktuelle krafttransformatoren eller til de aktuelle krafttransformatorene i de tilfeller de er parallellkoblet. Denne fordelingstransformatoren kan man finne ved å utføre analyser av måledata eller gjennom beregninger.

Første trinn vil derfor være å utføre en detaljert analyse av distribusjonsnettet. For hver fordelingstransformator i distribusjonsnettet utføres en analyse for å finne ut hvilken eller hvilke fordelingstransformatorer som er koblet opp til krafttransformatoren, som har høyest spenning på sekundærsiden av fordelingstransformatoren under drift. I praksis viser det seg at fordelingstransformatorene under en krafttransformator konsekvent har en tendens til å ligge på forskjellig spenningsnivå. Dette nivået er gitt av fysiske lover, først og fremst avstander, kablenes lengde og tverrsnitt som bestemmer elektrisk motstand, samt energiforbruket i den sub-regionen som den enkelte fordelingstransformator er knyttet til. På grunn av de "store talls lov" er den prosentvise variasjonen i energiforbruket i de ulike sub-regioner, dvs. for de ulike fordelingstransformatorene, svært lik. Derfor er erfaringene at en eller et par slike fordelingstransformatorer alltid ligger på et høyere spenningsnivå enn de andre fordelingstransformatorene som er koblet til samme krafttransformator.

På denne måten kan en identifisere det punktet i distribusjonsnettet, dvs. den fordelingstransformatoren med høyest spenning på sekundærsiden.

Etter at fordelingstransformatoren eller fordelingstransformatorene er identifisert vil det neste trinnet være å anordne midler for måling av spenningsnivået på sekundærsiden av den/de utvalgte fordelingstransformatoren(e), dvs. den/de fordelingstransformatoren(e) som er identifisert som den/de fordelingstransformatoren(e) i distribusjonsnettet under den aktuelle krafttransformatoren, med høyest utgangsspenning.

Gjennom dette vil man oppnå et målesignal som kan brukes for å styre hele nettdistribusjonen med tanke på å øke eller redusere, evt. holde konstant utgangsspenningen på sekundærsiden av krafttransformatoren, på en slik måte at man hele tiden opprettholder det ønskede og konstante spenningsnivået på sekundærsiden av den/de utvalgte fordelingstransformatoren(e).

Detønskede spenningsnivået på sekundærsiden av den/de utvalgte fordelingstransformatoren(e), vil dermed bli det høyeste spenningsnivået som leveres til abonnenter i regionen som er underlagt eller mottar elektrisk energi fra den aktuelle krafttransformatoren.

For alle andre fordelingstransformatorer, dvs. på sekundærsiden av alle de andre fordelingstransformatorene, vil spenningsnivået nå ligge under spenningsnivået for den/de utvalgte fordelingstransformatoren(e) som brukes for reguleringen av krafttransformatorens utgangsspenning, ettersom den med høyest spenning ble valgt ut som referanse for målesignalet.

Med dette systemet kan distribusjonsspenningen, dvs. spenningsnivået på sekundærsiden av fordelingstransformatorene holdes tilnærmet konstant, uavhengig av belastningen eller av forbruket av elektrisk energi hos kundene som er tilknyttet fordelingstransformatorene under den aktuelle krafttransformatoren.

På denne måten kan man styre et helt distribusjonsnett på en enkel og effektiv måte ved å regulere utgangspenningen på krafttransformatoren. Ved at man benytter den fordelingstransformatoren med høyest spenning vil man sikre at forbrukerne aldri får for høy spenning.

For å gjennomføre dette er det anordnet en styringsenhet hos kraftransformatoren, hvilken styringsenhet er forsynt med midler og/eller programvare for regulering av krafttransformatorens utgangsspenning.

I prinsippet er det tilstrekkelig med ett middel for å måle spenningen på sekundærsiden av den utvalgte fordelingstransformatoren med høyest spenning, men fortrinnsvis er det anordnet målemidler ved flere utvalgte fordelingstransformatorer, dvs. på sekundærsiden av fordelingstransformatorene. Dette gjøres av hensyn til redundans slik at sikkerhet er ivaretatt om det skulle oppstå feil i et måleinstrument eller dersom det er et par eller flere fordelingstransformatorer som ligger svært likt mht. spenningsnivå. Det vil selvsagt også kunne anordnes flere målemidler hos den utvalgte fordelingstransformatoren slik at man alltid er sikret et målesignal.

Dersom distribusjonsnettet på en eller annen måte endres fører det også til at oppsettet for systemet må endres. Dersom endringen i en region eller en sub-region under en fordelingstransformator er av en slik art at karakteristiske driftsdata for distribusjonsnettet endres må det utføres en ny analyse som beskrevet ovenfor. Det vil kunne oppstå dersom for eksempel energiforbruket i en sub-region endres vesentlig som følge av økt energibehov i den aktuelle sub-regionen. Dette kan skje dersom det gjennomføres større utbygginger som kobles til den eksisterende fordelingstransformatoren, eller eventuelt at det bygges en ny fordelingstransformator som kobles til den samme krafttransformatoren.

Et alternativ til den ovenfor nevnte styringen av spenningen i distribusjonsnettet kan også gjennomføres ved å gjøre bruk av måleverdier fra hver eneste fordelingstransformator i distribusjonsnettet, eller endog ved å måle spenningsnivået hos hver enkelt kunde som er tilkoblet det aktuelle distribusjonsnettet. Dette vil gi behov for et stort antall måleinstrumenter for å styre energidistribusjonen. Selv i en mindre by, f.eks. en by med 200.000 innbyggere vil dette kreve mange tusen måleinstrumenter for styring av spenningsnivået i distribusjonsnettet. I tillegg vil selve reguleringssystemet bli svært komplisert med muligheter for at det kan oppstå mange feil.

Den ovenfor beskrevne måten med å velge ut en fordelingstransformator som brukes som referanse for styring av det totale distribusjonsnettet er derfor meget kostnadseffektiv og gir et enkelt reguleringssystem med lave kostnader, både hva gjelder investering og vedlikeholds-kostnader.

Ytterligere fordelaktige trekk og detaljer ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempel

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte figurene, hvor

Figur 1 viser et eksempel på et typisk distribusjonsnett,

Figur 2 viser et eksempel på et distribusjonsnett hvor den foreliggende oppfinnelsen er innrettet, og Figur 3 viser et eksempel på spenningsforløp gjennom et år, med og uten regulering i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen.

Henviser nå til Figur 1 som viser et typisk distribusjonsnett. Et distribusjonsnett består av en eller flere krafttransformatorer 11 som via distribusjonslinjer 12 forsyner spenning til fordelings-tranformatorer 13 som igjen forsyner forbrukere/abonnenter (ikke vist). Distribusjonsnettet er på egnete steder forsynt med hovedbrytere 14 for å kunne legge inn og ut hele distribusjonslinjer 12, samt brytere 15 for å kunne legge inn og ut deler eller forgreininger av en distribusjonslinje 12. Bryterne 14,15 sikrer at distribusjonsnettet kan drives selv om det oppstår feil i forgreininger eller deler av distribusjonsnettet, samt at sikkerheten er ivaretatt ved feil i nettet. I et distribusjonsnett inngår også vanligvis fordelingsskinner 16, samt jordingspunkter 17.

Henviser nå til Figur 2 som viser distribusjonsnettet i Figur 1 hvor den foreliggende oppfinnelsen er anordnet. Som nevnt innledningsvis er hensikten med den foreliggende oppfinnelsen å regulere utgangspenning 18 for krafttransformatoren 11 med det formål å holde tilnærmet konstant spenning, uavhengig av lastpådrag, på sekundærsiden 19 av fordelingstransformatorer 13, slik at forbrukerne opplever tilnærmet konstant spenning hele tiden. Spenningen på sekundærsiden 19 av fordelingstransformatorene 13ønskes holdt så høy som mulig i henhold til leverings-betingelsene, hvor det for Europa normalt er maksimum 250 V, mens det i andre land for eksempel kan være maksimalt 115 V. Høyest mulig spenning kombinert med aktuell belasting gir minst strømvarmetap i distribusjonsnettet. Jo lavere det generelle spenningsnivået i distribusjonsnettet er, jo viktigere er det å holde spenningen konstant og så nært den høyeste tillatte maksimumsspenningen som mulig, ettersom varmetap =R<*>I<2>. Med lav spenning vil strømmen bli høy og varmetapet desto større dersom spenningen avviker fra det maksimalt tillate spenningsnivået.

For å oppnå dette omfatter oppfinnelsen en styringsenhet 20, hvilken er anordnet i forbindelse med krafttransformatoren 11, hvilken styringsenhet 20 er innrettet for å endre krafttransformatorens 11 utgangspenning, dvs. spenningen på sekundærsiden 18, dynamisk, ved automatisk fjernstyring eller manuelt fra en driftssentral 21. Eksempelvis vil spenningen for en 60 kV krafttransformator 11 på sekundærsiden 18 typisk være 11/22 kV.

Det skal nevnes at styringsenheten 20 kan anordnes både i en driftssentral 21 og i forbindelse med selve krafttransformatoren 11.

Videre omfatter oppfinnelsen at det anordnes midler 22 for kontinuerlig måling av sanntids spenning på sekundærsiden 19 av minst én utvalgt fordelingstransformator 13 per krafttransformator 11.

Midlene 22 for måling av sanntids spenning er innrettet for kommunikasjon med styringsenheten 20, enten direkte eller via f.eks. driftssentralen 21.

Anordning av midler 22 for måling av sanntids spenning er å foretrekke, men det er ikke nødvendig. Styringsenheten 20 kan i stedet være innrettet for å beregne spenningen på sekundærsiden 19 av den utvalgte fordelingstransformatoren 13 basert på en forhåndsdefinert spennings-funksjon og forhåndsdefinerte parametere. Dette vil imidlertid ikke gi en noe mer usikker regulering og ikke helt optimal spenningsregulering da man ikke vet den faktiske spennings-verdien. Styringsenheten 20 kan være innrettet til å håndtere flere kraftransformatorer 11 som fordeler hver sin distribusjonslinje, men styrer fordelaktig bare en krafttransformator 11 om gangen. I tilfeller hvor styringsenheten 20 styrer flere krafttransformatorer 11 er den fordelaktig anordnet i forbindelse med en driftssentral 21.

Styringsenheten 20 er for reguleringen av spenningen forsynt med en spenningsreguleringsfunksjon. Spenningsreguleringsfunksjonens hensikt er som nevnt å styre spenningen på sekundærsiden 18 av krafttransformatoren 11 slik at de(n) målte spenningen(e) på sekundærsiden 19 av underliggende fordelingstransformatorer 13 til enhver tid holdes så nær ønsket settpunkt/ ønsket verdi (eksempelvis 240 V/110 V) som mulig.

For at dette skal fungere må man vite tilstanden i distribusjonsnettet. Koblingstilstanden i distribusjonsnettet kan variere, slik at en fordelingstransformator 13 kan mates fra forskjellige krafttransformatorer 11 til forskjellige tidspunkter. I utgangspunktet fungerer reguleringen kun når distribusjonsnettet er i normal koblingstilstand og er innrettet med parametere for dette.

Dersom en feiltilstand inntreffer er styringsenheten 20 fortrinnsvis innrettet til å koble ut spenningsreguleringsfunksjonen og i stedet sette settspenningen til en på forhånd definert sikkerhetstilstand, dvs. en spenning som er definert som sikker for distribusjonsnettet. Her kan det også benyttes en fast kompensering av linjetap ut fra krafttransformatoren, en løsning som er kjent i industrien.

Dersom distribusjonsnettet skifter forsyning fra en krafttransformator 11 til en annen, så kan systemet være innrettet til å skifte til regulering av denne. Det forutsetter at systemet er innrettet med separate parametere for denne, da det ikke er sikkert at det er den samme fordelingstransformatoren 13 som gir høyest spenning på sekundærsiden når distribusjonsnettet forsynes av en annen krafttransformator 11. Dersom det ikke er den samme krafttransformatoren krever det at det også er anordnet midler 22 for å måle spenningen på sekundærsiden 19 av den fordelingstransformatoren 13 når distribusjonsnettet forsynes av den aktuelle krafttransformatoren 11.

Selve spenningsreguleringen forutsetter en styrbar krafttransformator 11, for eksempel i form av en trinnkobler som kan styres av styringsenheten 20, fortrinnsvis fjernstyres.

Krafttransformatorens 11 trinnkobler kan styres på flere måter. En første måte er gjennom at styringsenheten 20 er anordnet hos en driftssentral 21 som gjennom kommandoer styrer krafttransformatorens 11 trinnkobler opp eller ned. Dette er spesielt gunstig for krafttransformatorer 11 som ikke har en regulatorfunksjon lokalt.

En annen løsning er at styringsenheten 20 sender ett settpunkt (tallverdi) som representerer ønsket spenning på krafttransformatorens 11 sekundærside 18. En regulator i krafttransformatorens 11 lokale kontrollanlegg styrer da trinnkobleren slik at ønsket sekundærspenning oppnås.

Systemet omfatter videre et grensesnitt, enten som et separat grensesnitt eller et grensesnitt integrert i andre grensesnitt som eksister i forbindelse med for eksempel driftssentraler 21.

Fra det nevnte grensesnittet kan en operatør styre spenningsreguleringsfunksjonens Auto/Manuell modus. Grensesnittet kan være innrettet til å vise flere distribusjonslinjer som har hver sin krafttransformator 11 og da finnes det fortrinnsvis et Auto/Manuelt modus for hver av disse.

Auto/Manuell modus i denne sammenhengen betyr følgende:

•I automatisk modus styrer spenningsreguleringsfunksjonen spenningen på sekundærsiden 18 på den aktuelle krafttransformator 11 dersom den finner at dette er nødvendig.

Dette betyr altså at spenningsreguleringsfunksjonen aktivt kan sende kommandoer til krafttransformatoren 11. •I manuell modus sender ikke spenningsreguleringsfunksjonen kommandoer for å styre krafttransformatoren 11, men i stedet varsles operatøren i en dialogboks i grensesnittet om hvilke styringer som ville blitt utført hvis funksjonen opererte i automatisk modus. Dette betyr altså at avgjørelsen om aktiv styring skal utføres eller ikke overlates til operatøren. Manuell modus vil også være nyttig i en fase hvor man ønsker å prøve automatisk spenningsregulering på en kontrollert/sikker måte. For å hindre at operatøren får stadig nye/repeterte varsler om regulering bør det være mulig å stoppe varsling permanent eller midlertidig. Eksempler på når operatør varsles kan være hver gang funksjonen finner at det er nødvendig å regulere, samt dersom det har gått en gitt tid siden forrige varsel.

Det vil også være fordelaktig om systemet er forsynt med midler for logging av data og tilstander, omfattende alle reguleringer, intern informasjon/hendelser etc. Denne loggingen utføres uansett om funksjonen opererer i automatisk eller manuell modus. Loggingen muliggjør analyse av hva og hvorfor noe skjedde i ettertid. Alle måleverdier, settpunktsverdier etc. kan dermed analyseres i ettertid.

Analysene kan benyttes til å optimalisere distribusjonsnettet etter hvert som man får erfaringer om distribusjonsnettet, spenningsnivåer, historikk osv. Med logging kan man også sjekke og finjustere styringen av spenningsreguleringen. For dette kan styringsenheten 20 være innrettet med en selvlæringsfunksjon, som basert på historiske data finjusterer reguleringen av krafttransformatoren 11.

Det er videre en fordel at systemet omfatter sikkerhetsmidler (ikke vist), eksempelvis i form av forriglinger, samt at systemet er innrettet for kvalitetssikring før spenningsregulering utføres, herunder eksempelvis sjekke forriglinger før regulering utføres. Dette for å sikre at beslutning om styring ikke utføres på feilaktig grunnlag. Forriglinger defineres pr. krafttransformator 11 som styringsenheten 20 håndterer.

Eksempler på forriglinger kan være:

- fordelingstransformator(ene) 13 med spenningsmåling(er) har normal koblingstilstand,

- Verdien på alle 'input' variable som brukes i forbindelse med spenningsreguleringen, slik at de er innenfor gitte intervaller, - aktuell sekundærspenning og trinnkoblerposisjon må tillate regulering opp eller ned (min / maks verdi), - det er også en fordel med en øvre definert grense for hvor mye sekundærspenningen kan reguleres pr. tidsenhet (rate), - all informasjon som er nødvendig for regulering må være tilgjengelig, dvs. at dersom kommunikasjonen med de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e)s 13 midler 22 for spenningsmåling ikke er tilgjengelig skal ikke spenningsregulering utføres.

På denne måten vil forriglinger blokkere for spenningsregulering ved indikasjoner på at noe er feil. Fortrinnsvis vil da styringsenheten 20 sette kraftransformatoren 11 i et sikkerhetsmodus med sikre spenningsverdier og varsle en operatør slik at feilen kan sjekkes ut.

En fremgangsmåte for regulering av spenning i samsvar med oppfinnelsen kan oppsummeres i følgende trinn:

a) Sjekke distribusjonsnettets tilstand,

b) Beregne spenning eller innhent spenningsmålingerfra sekundærsiden 19 for de(n) utvalgte fordelingstransformator(er) 13, c) Beregne avvik mellom ønsket spenning og målt spenning på sekundærsiden 19 for de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) 13, samt innstillinger for krafttransformatoren 11, d) Regulere krafttransformatoren 11 slik at ønsket spenning oppnås på sekundærsiden 19 av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) 13,

e) Gjenta trinnene a)-d) ved forhåndsdefinerte intervaller.

De ovenfor nevnte trinnene gjentas for hver krafttransformator 11 i distribusjonsnettet. På

denne måten kan styringsenheten 20 håndtere et vilkårlig antall krafttransformatorer 11.

Trinn a) omfatter eksempelvis å sjekke om det er forriglinger som blokkerer spenningsreguleringen eller om det er andre feiltilstander i distribusjonsnettet som beskrevet ovenfor.

Trinn b) omfatter å beregne spenningen på sekundærsiden av en eller flere utvalgte fordelingstransformator 13 eller innhente måleverdier fra målemidler 22, eksempelvis et voltmeter, som er anordnet på sekundærsiden 19 av en eller flere utvalgte fordelingstransformator 13.1 tilfeller hvor det innhentes målinger fra flere målemidler 22, kan spenningsreguleringen eksempelvis utføres etter den fordelingstransformatoren 13 som har høyest målt spenning.

Trinn c) omfatter å beregne avviket mellom ønsket spenning og målt spenning på sekundærsiden 19 for de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) 13, samt beregne settspenning for krafttransformatoren 11, dvs. hva spenningen på sekundærsiden 18 av krafttransformatoren 11 må være for at ønsket spenning skal oppnås på sekundærsiden 19 av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) 13.

Trinn d) omfatter å regulere krafttransformatoren 11 slik at ønsket spenning på sekundærsiden av fordelingstransformatoren(e) 13 oppnås. Dette omfatter eksempelvis å styre en trinnkobler for krafttransformatoren 11 slik at utgangspenningen på krafttransformatoren 11 justeres slik at man igjen oppnår denønskede spenningen på sekundærsiden 19 av fordelingstransformatoren(e) 13. Som nevnt ovenfor kan dette gjøres på flere måter, avhenging av om krafttransformatoren 11 er forsynt med en lokal reguleringsfunksjon eller om den styres fra en ekstern enhet, så som en driftssentral 21. Dette trinnet kan utføres både manuelt og automatisk.

Henviser nå til Figur 3 som viser et eksempel på et spenningsforløp gjennom et år med og uten regulering i samsvar med oppfinnelsen. De to kurvene viser variasjonen på sekundærsiden 19 av en utvalgt fordelingstransformator 13 fra januar (kaldt klima, nordlig halvkule), gjennom sommeren juni/juli med behagelig klima og til desember, hvor det igjen er kaldt klima. Som vi kan se av kurvene så vil man ved hjelp av den foreliggende oppfinnelsen kunne holde et tilnærmet konstant spenningsnivå på sekundærsiden 19 av fordelingstransformatoren 13, mens man uten den foreliggende oppfinnelsen vil ha store variasjoner som følge av at kraftforbruket er stort i kalde perioder av året i forhold til mindre kalde perioder i året. Som det skraverte området på figuren viser vil det medføre et betydelig tap grunnet for lav spenning.

Modifikasjoner

I utgangspunktet benyttes den ovenfor beskrevne fremgangsmåten og systemet til å styre en distribusjonslinje om gangen, dvs. distribusjonslinjer som en krafttransformator forsyner.

I utgangspunktet er det tilstrekkelig med en spenningsmåling fra en utvalgt fordelingstransformator, men alternativt kan spenning hos flere utvalgte fordelingstransformatorer benyttes og man kan i stedet for målingen fra den ene benytte den høyeste fra et utvalg av fordelingstransformatorer eller en gjennomsnittsverdi for flere utvalgte fordelingstransformatorer.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for regulering av spenning i et distribusjonsnett omfattende minst en krafttransformator (11), distribusjonslinjer (12), brytere (14,15) og fordelingstransformatorer (13),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) Sjekke distribusjonsnettets tilstand, b) Utføre en detaljert analyse av distribusjonsnettet for hver fordelingstransformator (13) for å finne ut hvilken eller hvilke fordelingstransformatorer (13), koblet opp mot krafttransformatoren (11), som har høyest spenning på sekundærsiden (19) av fordelingstransformatoren (13) under drift, c) Beregne spenning eller innhent spenningsmålinger fra sekundærsiden (19) for utvalgte fordelingstransformator(er) (13), d) Beregne avvik mellom ønsket spenning og målt spenning på sekundærsiden (19) for de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13), samt innstillinger for krafttransformatoren (11), e) Regulere krafttransformatoren (11) slik at ønsket spenning oppnås på sekundærsiden (19) av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13), f) Gjenta trinnene a)-e) ved forhåndsdefinerte intervaller.

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn a) omfatter å sjekke om det er forriglinger som blokkerer spenningsreguleringen eller om det er andre feiltilstander i distribusjonsnettet.

3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn c) omfatter å beregne spenningen på sekundærsiden (19) av en eller flere utvalgte fordelingstransformator (13) eller innhente måleverdierfra målemidler (22) for spenningsmåling anordnet på sekundærsiden (19) av en eller flere utvalgte fordelingstransformatorer (13).

4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn d) omfatter å beregne avviket mellom ønsket spenning og målt spenning på sekundærsiden (19) for de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13), samt beregne settspenning for krafttransformatoren (13) for å oppnå ønsket spenning på sekundærsiden (19) av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13).

5. System for regulering av spenning i et distribusjonsnett omfattende minst en krafttransformator (11), distribusjonslinjer (12), brytere (14,15) og fordelingstransformatorer (13), hvor målemidler (22) er anordnet på sekundærsiden (19) av minst en utvalgt fordelingstransformator (13) for avlesning av spenning, samt en styringsenhet (20) innrettet med en spenningsreguleringsfunksjon for å regulere krafttransformatoren (11) slik at ønsket spenning oppnås på sekundærsiden (19) av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13),karakterisert vedat systemet omfatter: at målemidlene (22) er anordnet i forbindelse med den eller de fordelingstransformatorene (13) som har høyest spenning på sekundærsiden (19) under drift.

7. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat styringsenheten (20) er innrettet for å sjekke distribusjonsnettets tilstand, herunder sjekke om det er forriglinger som blokkerer spenningsreguleringen eller om det er andre feiltilstander i distribusjonsnettet.

8. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat styringsenheten (20) er innrettet for beregning av spenningen på sekundærsiden (19) av en eller flere utvalgte fordelingstransformatorer (13) eller innhente måleverdier fra målemidler (22) for spenningsmåling anordnet på sekundærsiden (19) av en eller flere utvalgte fordelingstransformatorer (13).

9. System i samsvar med et av patentkravene 5-8,karakterisert vedat styringsenheten (20) er innrettet for beregning av avviket mellom ønsket spenning og målt spenning på sekundærsiden (19) for de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13), samt beregning av settspenning for krafttransformatoren (13) for å oppnå ønsket spenning på sekundærsiden (19) av de(n) utvalgte fordelingstransformatoren(e) (13).

10. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat systemet omfatter midler for logging av data og tilstander, omfattende alle reguleringer, intern informasjon/hendelser, samt måleverdier, settpunktsverdier og/eller spenningsnivåer.

11. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat systemet omfatter et grensesnitt, enten som et separat grensesnitt eller et grensesnitt integrert i andre grensesnitt som eksister i forbindelse med for eksempel driftssentraler (21).

12. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat styringsenheten (20) er innrettet for styring av en krafttransformators (11) trinnkobler for regulering av spenningen på sekundærsiden (18) av kraftransformatoren (11).

13. System i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat styringsenheten (20) og målemidlene (22) er innrettet for intern kommunikasjon, enten direkte eller via en driftssentral (21).