适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置及方法制造方法及图纸

适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置及方法，涉及配网电能治理装置的技术领域。本发明专利技术包括有源补偿单元、无源补偿单元、控制单元，有源补偿单元和无源补偿单元串联接入10kV配电线路末端，且有源补偿单元设置于无源补偿单元前端并位于配电线路电源侧。针对现有低电压治理装置存在的不足，本发明专利技术实现了结构简单，提高了功率密度，降低了补偿装置的容量需求，提高了设备性价比的目的。

【技术实现步骤摘要】
适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置及方法
本专利技术涉及配网电能治理装置的
，尤其涉及应用于远距离10kV配电网络末端低电压治理装置及方法的

技术介绍
近年来，随着电能替代、返乡创业等政策和项目的广泛推进，农网负荷快速增加。农村配电网由于地广人稀、负荷分散，考虑配网建设的经济性，10kV线径偏小、配电距离长的情况尤为普遍，很多配电台区、尤其是远距离10kV农村配电网络的末端，低电压问题尤为严重，严重影响了居民的生产、生活用电。目前的低电压治理装置有调压器、并联电容器装置、SVG补偿、串联电容器装置、换相开关等。调压器不能改变无功需求，如果无功功率缺额比较大时，为保持电压水平，有载调压器动作，电压暂时上升，将功率缺额全部转嫁到主网，使主网电压进一步下降，严重时可能引发系统电压崩溃。而若是无载调压器，还需断电操作，不便实际应用。采用并联电容器装置进行电压调节时，往往需要很大安装容量的多组补偿装置，运行维护量大，开关动作频繁，装置响应速度慢，且往往会引起“重载时电压低、轻载时电压高”的问题。采用SVG补偿能够避免投切频繁问题，但是又带来噪音大、自身损耗过高等问题，限制了其在低电压治理领域的推广应用。串联电容器补偿装置用于调压只限于负荷功率因数较低，且线径阻抗以感性分量为主的场合。而农村配电网由于欠缺工业负荷，生活用电功率因数极高，且线路阻抗以电阻分量为主，因此，农村配电网不宜采用串联电容器补偿装置进行调压。在功率因数极高的工况下加入串联电容器补偿，不仅不能治理低电压，甚至会使末端低电压问题更加严重。换相开关只能用于低压配电网，且只能用于三相负荷不平衡引起的低电压问题。综述，目前常见的低电压治理装置都有其局限性，尤其是在10kV线路阻抗以电阻分量为主、负荷功率因数极高的情况下，上述设备的低电压治理效果远远无法达到预期。
技术实现思路
针对现有低电压治理装置存在的不足，本专利技术提出了一种适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置及方法，结构简单，提高了功率密度，降低了补偿装置的容量需求，提高了设备的性价比。一种适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，其特征在于包括有源补偿单元、无源补偿单元、控制单元，有源补偿单元和无源补偿单元串联接入10kV配电线路末端，且有源补偿单元设置于无源补偿单元前端并位于配电线路电源侧；有源补偿单元包括并联组合的电池组、双向DC/DC变换器、并网PWM换流器、快速旁路回路，快速旁路回路包括并联布置的第一旁路开关K1、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、串联变压器T；无源补偿单元包括串联电容器C2、用于串联电容器C2的投切控制和保护旁路的第二旁路开关K2、接入第二旁路开关K2回路并联使用的阻尼电阻R和阻尼电抗L2；10kV配电线路末端设置电压、电流互感器，电压、电流互感器测量得到的电压、电流信号传输至控制单元，控制单元分别与有源补偿单元、无源补偿单元连接。基于本专利技术的适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置的治理方法，包括如下步骤：步骤一：系统上电，并完成初始化；步骤二：设有源补偿单元的实际电压为U2，有源补偿单元的预设电压为Uset；判断第一旁路开关K1是否闭合，若判断第一旁路开关K1为闭合，且U2＞Uset，继续判断电池组是否充满，若判断电池组已充满，则第一旁路开关K1闭合、并网PWM换流器闭锁，若判断电池组未充满，则第一旁路开关K1打开，有源补偿单元进入充电状态；若判断第一旁路开关K1打开，且U2≤Uset，则有源补偿单元进入放电状态；若判断第一旁路开关K1为打开，且U2＞Uset，继续判断电池组是否充满，若判断电池组已充满，则第一旁路开关K1闭合、并网PWM换流器闭锁，若判断电池组未充满，则有源补偿单元进入充电状态；若判断第一旁路开关K1打开，且U2≤Uset，则有源补偿单元进入放电状态；步骤三：设无源补偿单元安装点的无功功率为Q，无源补偿单元安装点的电流为I；判断第二旁路开关K2是否闭合；若第二旁路开关K2闭合，则判断是否满足Q≥3I2XC，若为是，则打开第二旁路开关K2；若为否，则维持现状；若第二旁路开关K2打开，则判断是否满足Q<1.5I2XC，若为是，则关闭第二旁路开关K2；若为否，则维持现状。本专利技术采用上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术的混合型低电压治理装置有源补偿单元采用电池组作为储能器件，能够对负荷有功功率P在网络产生的电压跌落进行补偿，即设备自身能够产生一定的有功功率，等效增加了电源布点，能够从根本上解决低电压问题，这是当前无功补偿类低电压治理设备所不具备的特有功能。2、本专利技术的混合型低电压治理装置有源补偿单元采用串联接入方式，换流器可以采用低压、成熟的拓扑结构，避免了功率器件和功率模块的串联，降低了装置制造难度。另外，用于低电压治理的有源补偿单元只提供目标电压值和实际电压值的差值，该电压值一般为额定电压的10％～15％，相应有源补偿单元的功率也只有线路末端运行负荷的10％～15％，即末端负荷所需有功功率大部分仍由电网提供，混合型低电压治理装置有源补偿单元只提供少量有功功率即可完成低电压治理，该方案显著降低了补偿装置的容量需求。3、本专利技术的混合型低电压治理装置无源补偿单元(串联电容器C)对负荷无功功率Q在网络上产生的电压跌落进行补偿，减轻了有源补偿单元的工作负担，简化了控制算法和策略。4、本专利技术的混合型低电压治理装置的无源补偿单元(串联电容器C)能够同时提高整体线路的功率因数，有源补偿单元三相独立补偿，在一定程度上能够解决10kV网络的三相不平衡问题，因此，混合型低电压治理装置除了低电压治理功能外，还具有无功补偿和三相不平衡治理等多种功能，实现一机多能，提高了设备的性价比。附图说明图1是本专利技术的治理装置的结构示意图。图2是本专利技术治理装置接入位置的示意图。图3是本专利技术治理补偿方法的流程示意图。图4是本专利技术变换器的拓扑结构示意图。图5是本专利技术换流器的控制策略示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：如图1、图2所示，一种适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，包括有源补偿单元、无源补偿单元、控制单元，有源补偿单元和无源补偿单元串联接入10kV配电线路末端，且有源补偿单元设置于无源补偿单元前端并位于配电线路电源侧；有源补偿单元包括并联组合的电池组、双向DC/DC变换器、并网PWM换流器、快速旁路回路，快速旁路回路包括并联布置的第一旁路开关K1、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、串联变压器T；无源补偿单元包括串联电容器C2、用于串联电容器C2的投切控制和保护旁路的第二旁路开关K2、接入第二旁路开关K2回路并联使用的阻尼电阻R和阻尼电抗L2；10kV配电线路末端设置电压、电流互感器，电压、电流互感器测量得到的电压、电流信号传输至控制单元，控制单元分别与有源补偿单元、无源补偿单元连接。如图1、图4所示，本专利技术的双向DC/DC变换器采用半桥型非隔离拓扑结构，包括用作电平叠加的IGBT5、IGBT6，IGBT5、IGBT6分别对应二极管D5、D6，还包括电抗器L1。如图1所示，本专利技术的并网PWM换流器包括作电平叠加的IGBT1～IGBT4，IGBT1～IGBT4分别对应二极管D1～D4，还包括与IGBT1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，其特征在于包括有源补偿单元、无源补偿单元、控制单元，有源补偿单元和无源补偿单元串联接入10kV配电线路末端，且有源补偿单元设置于无源补偿单元前端并位于配电线路电源侧；有源补偿单元包括并联组合的电池组、双向DC/DC变换器、并网PWM换流器、快速旁路回路，快速旁路回路包括并联布置的第一旁路开关K1、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、串联变压器T；无源补偿单元包括串联电容器C2、用于串联电容器C2的投切控制和保护旁路的第二旁路开关K2、接入第二旁路开关K2回路并联使用的阻尼电阻R和阻尼电抗L2；10kV配电线路末端设置电压、电流互感器，电压、电流互感器测量得到的电压、电流信号传输至控制单元，控制单元分别与有源补偿单元、无源补偿单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，其特征在于包括有源补偿单元、无源补偿单元、控制单元，有源补偿单元和无源补偿单元串联接入10kV配电线路末端，且有源补偿单元设置于无源补偿单元前端并位于配电线路电源侧；有源补偿单元包括并联组合的电池组、双向DC/DC变换器、并网PWM换流器、快速旁路回路，快速旁路回路包括并联布置的第一旁路开关K1、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、串联变压器T；无源补偿单元包括串联电容器C2、用于串联电容器C2的投切控制和保护旁路的第二旁路开关K2、接入第二旁路开关K2回路并联使用的阻尼电阻R和阻尼电抗L2；10kV配电线路末端设置电压、电流互感器，电压、电流互感器测量得到的电压、电流信号传输至控制单元，控制单元分别与有源补偿单元、无源补偿单元连接。2.根据权利要求1所述的适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，其特征在于上述双向DC/DC变换器采用半桥型非隔离拓扑结构，包括用作电平叠加的IGBT5、IGBT6，IGBT5、IGBT6分别对应二极管D5、D6，还包括电抗器L1。3.根据权利要求1所述的适用于远距离10kV配网末端低电压治理装置，其特征在于上述并网PWM换流器包括作电平叠加的IGBT1～IGBT4，IGBT1～IGBT4分别对应二极管D1～D4，还包括与IGBT1～IGBT4并联的直流电容器C1。4.根据权利要求1所述的适用于远距离10...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高锋，刑威峰，
申请(专利权)人：江苏谷峰电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32