[发明专利]电容式电网局部电压提升的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术和电气控制技术领域，特别是一种电容式电网局部电压提升的方法及装置。

背景技术

传统上电网电压的调节是通过转换变压器的分接开关来实现的，这种方法调节的是变压器输出之后整个电网的电压，不能单独调节某一支路及其某一局部的电压。为了解决电网局部电压低的问题，现在的通行做法就是在用电设备前端增加补偿式、磁饱和式等调压、稳压设备。这些调压、稳压设备不能提高电网电压，对电网来说，它们是感性的负载，这往往会进一步降低电网电压，消耗更多的无功，造成更大的线损，需要增加更多的无功补偿。尤其是对于冲击性负载，如电机起动，由于这类设备本身会产生电压损失，往往难以解决电网局部电压低的问题，甚至使电机启动更为困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用电力线路的感抗和容性电流在流过线路感抗时产生的电压相位与电容上的电压（由于电容与负载并联，因此电容电压也是负载电压）相位相反来把较低的线路电压提升到期望的线路输出电压的原理，通过检测线路电压确定投切适当的电容来提升电网局部电压的方法及装置。

本发明的技术方案是：一种电容式电网局部电压提升的方法，在需要提升电压的线路上接入一个电容式电网局部电压提升装置，根据实际电压和期望的输出电压需要来接入适量的电力电容，利用线路中的容性电流在流过线路感抗时产生的电压相位与电容上的电压相位相反来把较低的线路电压提升到期望的线路输出电压。

电容式电网局部电压提升方法具体过程如下：

电容式电网局部电压提升装置中的电压控制器A依据预设的期望输出电压和测量得到的线路电压及负载电流进行处理后按预定的投切方案投切一定组数的电力电容，使线路电压达到期望输出的电压。所投切电力电容的组数和每组的容量根据线路的电路参数来确定，电路参数包括线路电阻r、线路感抗X_l和负载的具体情况以及预期的输出电压提升范围和精度。

本发明提供的电容式电网局部电压提升方法的原理如下：

附图1为没有负荷的电路模型，即空载的需要提升电压的线路的电路模型，由线路电阻r和线路感抗X_l串联组成，线路的输入端电压为u₀，输出端电压为u_A，当线路没有负载也没有提升电容时，u_A= u₀。附图2为加了提升电容后的电路模型，由线路电阻r、线路感抗X_l和提升容抗X_c依次串联组成，X_c为电容式电网局部电压提升装置的提升电容的容抗。附图3为附图2线路的相关电量的矢量图，u_A为电容式电网局部电压提升装置输出端电压，i_c为电容式电网局部电压提升装置电流，u_x为i_c电流下的线路总压降，u_xl为i_c电流下的线路感抗压降，u_r为i_c电流下的线路电阻压降。从附图3的矢量图明显可见，当在需要提升电压的线路上接入一个电容式电网局部电压提升装置后，电容式电网局部电压提升装置中的电力电容电流在线路感抗上的压降起到提升线路电压的作用。当然，在需要提升电压的线路上接入一个电容式电网局部电压提升装置后，对整个电网的电压提升也有一定的影响，只不过相对来说对线路，特别是对接入点的影响要大。在工程上，空载时接入电容后提升的电压△uk可近似为

△uk=u_xl=I_CX_l                              (1)

式中I_C为i_c的有效值。

取△uk为空载时需要的提升电压，则空载时需要的提升电容为

C_k=3U_eI_C=3U_e△uk/X_l                                                 (2)

附图4为需要提升电压的线路带上负载后的电路模型。R为负载电阻，X为负载电抗。附图5为附图4线路的相关电量的矢量图。从附图5的矢量图可见，线路带了负载后会有电压损失。工程上，负载在线路上损失的电压△uf可近似为

△uf=IRcosφ+IXsinφ                      (3)