[发明专利]10kV配电网系统用电压调节装置、安装方法及电压控制方法

说明书

本发明公开了一种10kV配电网系统用电压调节装置、安装方法及电压控制方法，公开了免维护10kV配电网系统用电压调节装置，其通过对有载调压分接头的自动调节和对紧凑型智能电容器装置的自动投切来实现对线路电压和无功的综合控制，提高线路电压的合格率和有效减少无功传输引起的损耗，确保系统电压和功率因数在规定的范围内。同时，该电压调节装置的电压控制方法包含基于节点加权与电压偏移的优化模型构建、基于正余弦优化算法的电压优化控制方法，通过该控制方法，能够有效控制该电压调节装置，提升配电网的电压水平。与传统的发电机励磁调压、变压器变比调压、无功补偿调压相比，电压调节装置具备调压路径更光滑、调压效果更好的优势。

技术领域

本发明涉及电力系统10kV配电网，具体为一种10kV配电网系统用电压调节装置、安装方法及电压控制方法。

背景技术

随着时代的发展与社会的进步，我国电力系统的规模逐渐增大，组成架构越来越复杂，社会经济发展促进了电力系统的更新换代，同时也为电力系统运行的经济性与安全稳定性带来了新的挑战。由于电网的无功功率大部分供给大部分来自于上级电网的远距离传输，而在传输过程中不可避免地存在线路损耗，处于电网末端的用户电压将会处于较低水平。电压的下降不仅会影响到用户用电设备的工作效率与寿命，增加线路的功率损耗，更为严重的电压降低现象还可能引发电力系统运行事故。在国外就出现过由于电压降低导致自动控制装置动作从而最终造成电压崩溃，引发大面积停电的相关事故。因此如何对电力系统的电压进行优化控制，对无功资源进行合理分配成为了确保电力系统稳定运行的重要命题。

电力系统电压调节一般采取下列三种方式，其一是调节发电机励磁，利用发电机输出无功功率来对电压进行调节；其二是通过变压器，改变变压器的分接头进行电压调节；其三是通过无功就地补偿，利用静止无功补偿器等设备进行电压调节。发电机励磁控制策略操作较为简便且不需要额外的经济投入，电压调节范围一般在10％左右，然而电压在传输过程中由于存在线路损耗，在例如长距离传输系统中该方法不适用。改变变压器分接头从而调节电压具有灵活方便的特点，然而变压器分接头对电压的调节能力有限，部分情况下会导致有功出力降低甚至影响到运行时的稳定裕度。利用无功补偿设备对低电压进行就地补偿能够有效提升系统电压，但需同时考虑到设备的运行经济性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种在节约经济成本的同时能有效地调节电力系统电压、改善系统稳定性与运行效率的10kV配电网系统用电压调节装置、安装方法及电压控制方法。

为实现上述目的，本发明所设计的10kV配电网系统用电压调节装置，包括自动调压器TA、断路器QF及智能电容器装置D，自动调压器TA、断路器QF及智能电容器装置D均为A、B、C三相；电源侧连接断路器QF的A相；断路器QF的A相出口处一条支路依次连接单相隔离刀QS1、自动调压器TA的A相和单相隔离刀QS2，单相隔离刀QS2连接至负荷侧；断路器QF的A相出口处另一条支路连接单相隔离刀QS3，单相隔离刀QS3连接至负荷侧；单相隔离刀QS1与自动调压器TA的A相连接的节点a处连接避雷器FV1且避雷器FV1另一端接地，自动调压器TA的A相与单相隔离刀QS2相连接的节点b处连接避雷器FV2且避雷器FV2另一端接地，节点b处连接有熔断器FU，熔断器FU另一端连接智能电容器装置D的A相；B相、C相的连接结构和顺序均与A相相同。

还提供一种用于10kV配电网系统的电压调节装置安装方法，所述电压调节装置为上述所述的电压调节装置，所述安装方法为：

将待安装电压调节装置的10kV配电网系统整合为无支路电网系统，无支路电网系统的线路上排布有N个节点，其中第n个节点的电压为U_n，线路首端的电压为U₀，n＝1,2,3…N，计算每一个节点的无功对所有节点电压的灵敏度之和S_n：

其中，为节点n的无功Q_n对节点d的电压U_d的对应灵敏度，d＝1,2,3…N，且由式(2)计算；