[发明专利]用于电网的网络边缘电压控制的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及配电网的网络优化策略。尤其是，本发明涉及配电网的网络边缘电压控制的系统和方法。

背景技术

配电网电压控制的常规方案是基于大约70年前开发的技术。近年来，需要高度复杂和昂贵的系统来实施提高的有效的电压控制和基于保护电压降低(CVR)的需求降低。在现有要求下，连接用户的交流(AC)线电压需要在所有负载和变电站电压的条件下落入由ANSIC84.1规定的窄带内。通常，公共设施工作在116-124伏的窄带内，即使级别“A”服务允许114-126伏的范围。坚持严格的调节带的难处来自于变电站的进入线路电压的正常波动以及沿馈线的负载变化。这些变化导致线路电压改变，而公共设施被要求将消费者的电压维持在指定界限内。

现有技术用于电压控制的无功伏安调节设备(VAR设备)可以分为几种类别，其包括：i)现有技术的具有慢响应电容器和机电开关的VAR设备；ii)现有技术的具有中等响应电容器和晶闸管切换电容器的VAR设备；以及iii)现有技术的具有使用静止VAR源或静止同步电容器(STATCOM)的基于功率转换器的VAR控制的VAR设备。

需要指出，当由客户使用时，现有技术VAR设备中的电容器主要用于功率因子控制，当由公共设施使用时，主要用于电压控制。对于功率因子控制，必须测量下游线路电流。可以基于线路电流接通或切断电容器和/或电感器，以实现期望的总功率因子(例如，通常为单位1的值)。在公共设施使用的电压控制的第二种情况下，基于下列参数控制电容器：1)本地电压测量值；2)其他参数，例如温度；和/或3)从控制中心通信接收的分派。控制中心可以基于从网络中的多个点接收到的信息分派关于电容器控制的决策。

现有技术的VAR设备的多数电容器使用机电开关来切换。机电开关受限于切换速度和开关的寿命。许多机电开关被限制于每天切换3-4次。通常需要大约15分钟的响应时间启用现有技术VAR设备的电压控制。在这段时间内，下列步骤可以被执行：1)本地感测电压；2)向集中式控制中心传送感测到的电压；3)在集中式控制中心对系统进行功率建模和/或电压建模；4)基于该模型和所感知的潜在改善确定采取行动；以及5)向现有技术VAR设备分派来自集中式控制中心的一个或多个命令，以切换电容器。更先进的电压-VAR优化或VVO系统正在进行这类集中式实施，所以它们可以尝试优化沿整个配电馈线的电压分布并降低现有技术VAR设备之间的内耗/内讧(infighting)。

发明内容

描述了用于电网的网络边缘电压控制的系统和方法。在某些实施例中，系统包括配电网络、多个负载以及多个分路连接的开关控制的VAR源。负载可以在配电网络的边缘处或该边缘附近。每个负载可以从配电网络接收电力。多个分路连接的开关控制VAR源可以位于配电网络的边缘处或该边缘附近，在这里它们可以各自检测近端电压。进一步地，每个VAR源可以包括处理器和VAR补偿部件。处理器可以被配置为使VAR源能够在一延迟之后基于近端电压来确定是否启用VAR补偿部件并且能够通过控制开关以启用VAR补偿部件，从而调整网络无功伏安。

多个分路连接的开关控制VAR源中的每个的延迟可以是不相等的。多个分路连接的开关控制VAR源的不同成员的不同延迟可以防止至少两个不同成员之间的内耗。在各个实施例中，多个分路连接的开关控制的VAR源中的至少两个的延迟可以是相等的，但是多个分路连接的开关控制的VAR源中的第三个的延迟可以不等于这两个VAR源。

开关可以包括与NTC或电阻器串联的半导体开关。半导体开关(与NTC或电阻器串联)可以与继电器并联。半导体开关可以由来自处理器的第一信号控制，并且继电器可以由来自处理器的第二信号控制。半导体开关可以控制启用VAR补偿部件并且减轻继电器的切换压力。当半导体开关激活时，继电器可以进行传导，由此降低半导体器件的传导损耗。

在各个实施例中，多个分路连接的开关控制的VAR源中的至少两个在配电网络的变压器的低压侧。VAR补偿部件可以包括电容器或电感器。

在某些实施例中，多个分路连接的开关控制的VAR源中的每个包括至少一个电压设定值。多个分路连接的开关控制的VAR源的处理器中的每个可以被配置为基于近端电压与至少一个电压设定值的比较来确定是否启用VAR补偿部件。多个分路连接的开关控制的VAR源中的每个可以在至少一个电压设定值高于检测到的近端电压时增加在前的无功伏安，并且至少一个电压设定值低于检测到的近端电压时减少在前的无功伏安。