一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统。该系统包括：交流调压单元、补偿变压器、储能与变换单元、新型SVG单元以及传感检测单元；交流调压单元通过交流调压闭环控制产生补偿电压；补偿变压器将补偿电压耦合至供电线路中，实现电压补偿；储能与变换单元通过充、放电模式的交替实现电网负荷峰谷调节以及供给电压补偿过程所需的能量来源；新型SVG单元有效消除减弱了通过交流调压方式进行电压补偿时所产生的谐波，同时实现了线路的无功补偿以及三相不平衡补偿。本发明专利技术有效地解决负荷分散地区电压跌落大、线路损耗大等供电难题，能够全面提升供电质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统
本专利技术涉及供电或配电领域，特别是涉及一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统。
技术介绍
电能是与国民经济息息相关的产业，保证良好的电能质量是电网建设的根本要求。对于一些人口密度低、负荷分散的地区，例如青海省果洛州等高海拔地区，输配网的建设更为落后，由于其网架薄弱、气候条件恶劣，电网建设和发展缓慢，这些地区的配电网中普遍存在供电半径较长、线路电压不合格、电压跌落频繁等问题，而且目前已投入应用的以改善配网电压质量为目的的高性能先进设备较少且效果欠佳，从而影响了人民生活品质和经济建设发展。通过新建变电站的方式来确保负荷分散地区用户的供电显然不适用于人口密度较低的负荷分散地区，分散的变电站主变压器的利用率低，一大部分的功率损失在了线路传输的过程中，且主要是因有功电流流经较长的输电线路造成的损耗，无法通过简单地并联无功补偿设备改善末端电压特性。为确保末端用户的用电质量亟需通过技术手段来延伸负荷稀疏地区供电服务半径，在不新建变电站的情况下，确保远距离传输的输电质量。现有技术中，柔性交流输电技术在输电网中能够显著提升输电线路的利用效率，促进实现电力长距离、大容量、高效率传输，且随着电力电子技术的高速发展，可控串并联补偿成为了研究与应用领域的热点，这些装置基于有源补偿的原理向电网注入幅值、相位可控的电流电压以实现大容量的补偿，而其直流侧能量来源仍然是限制其大规模应用的关键问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，包括：交流调压单元、补偿变压器、储能与变换单元、新型SVG单元以及传感检测单元；所述交流调压单元的交流侧输入端包括三相相线输入端和中性线输入端，所述三相相线输入端与供电线路连接，所述中性线输入端与中性线连接；所述交流调压单元用于将从电网中获取的交流电进行变换，通过交流调压闭环控制产生补偿电压；所述补偿变压器的二次侧绕组串联于供电线路中，所述补偿变压器的一次侧绕组与所述交流调压单元的交流侧输出端相连，所述补偿变压器用于将所述交流调压单元输出的补偿电压耦合至供电线路中，实现电压补偿；所述储能与变换单元并联于供电线路中，所述储能与变换单元通过充、放电模式的交替实现电网负荷峰谷调节以及供给电压补偿过程所需的能量来源；所述新型SVG单元并联于供电线路中，所述新型SVG单元用于消除或减弱通过交流调压方式进行电压补偿时所产生的谐波，同时实现线路的无功补偿以及三相不平衡补偿；所述传感检测单元的输入端与供电线路连接，所述传感检测单元的输出端分别与所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元相连，所述传感检测单元用于检测供电线路的电压电流信息，并将所述电压电流信息反馈至所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元。可选的，所述交流调压单元包括：交流调压控制子单元，与所述传感检测单元的输出端连接，用于根据传感器检测单元输出的电压补偿设定值以及所述电压电流信息生成第一控制指令信号；第一驱动电路，与所述交流调压控制子单元连接，用于将所述第一控制指令信号放大；交流调压主电路，交流侧输入端与供电线电压接入端相连，交流侧输出端与所述补偿变压器的一次侧绕组相连，驱动信号接收端与所述第一驱动电路连接，所述交流调压主电路用于根据放大后的第一控制指令信号将从电网中获取的交流电通过交-交变换产生所需补偿电压，并输出至所述补偿变压器一次侧绕组。可选的，所述交流调压主电路的交流侧输入端直接与供电线电压接入端相连，或者所述交流调压主电路的交流侧输入端通过隔离变压器与供电线电压接入端相连。可选的，当处于负荷高峰时段或供电线路的电压幅值跌落至标准幅值之下时，所述储能与变换单元工作于放电模式，作为电流源向电网馈电，通过向电网注入电流的方式提供电网高峰时段或电压补偿过程所需额外提供的电能；当处于负荷低谷时段，所述储能与变换单元工作于充电模式，作为负荷接收电网的电能并进行存储。可选的，所述储能与变换单元包括：并网变流器、双向DC/DC变换器、储能电池、DC/DC变换器、DC/AC变换器、储能控制器以及直流母线；所述并网变流器的交流侧并联至供电线路中，所述并网变流器的直流侧接至所述直流母线上，所述并网变流器用于实现所述储能与变换单元和所述供电线路之间能量的双向流动；所述双向DC/DC变换器的一对直流端钮接至所述直流母线上，所述双向DC/DC变换器的另一对直流端钮与所述储能电池相连，所述双向DC/DC变换器用于将储能电池输出的直流电以及电网整流得到的直流电进行双向变换；所述储能电池用于储存电能并在电网高峰时段或需要电压补偿时释放电能；所述DC/DC变换器的一对直流端子接至所述直流母线上，所述DC/DC变换器的另一对直流端子与光伏接入端子相连，用于接入光伏发电设备所产生的电能；所述DC/AC变换器的直流侧接至所述直流母线上，所述DC/AC变换器的交流侧与风电接入端子相连，用于接入风力发电设备所产生的电能；所述直流母线用于实现储能与变换模块内部的能量流动；所述储能控制器分别与所述并网变流器、所述双向DC/DC变换器、所述储能电池、所述DC/DC变换器、所述DC/AC变换器、所述直流母线以及所述传感检测单元连接，用于根据所述传感检测单元反馈的所述电压电流信息控制所述储能与变换单元工作于充电模式或放电模式，以及生成开关控制指令信号传输给所述并网变流器、所述双向DC/DC变换器、所述储能电池、所述DC/DC变换器以及所述DC/AC变换器进行控制。可选的，当所述储能与变换单元工作于充电模式时，所述并网变流器工作于整流状态，用于接收电网电流，所述双向DC/DC变换器工作于正向DC-DC变换状态，所述储能电池工作于充电状态，此时所述直流母线上能量流动方向为从直流母线流入储能电池中；当所述储能与变换单元工作于放电模式时，所述并网变流器工作于逆变状态，用于向电网注入电流，所述双向DC/DC变换器工作于反向DC-DC变换状态，所述储能电池工作于放电状态，此时所述直流母线上能量流动方向为从储能电池流出至直流母线上，最后注入电网。可选的，所述新型SVG单元包括：新型SVG控制子单元，与所述传感器检测单元连接，用于根据反馈的所述电压电流信息生成第二控制指令信号；第二驱动电路，与所述新型SVG控制子单元连接，用于将所述新型SVG控制子单元生成的第二控制指令信号进行放大；补偿输出主电路，交流输出侧与所述供电线路连接，驱动信号接收端与所述第二驱动电路连接，用于根据放大后的第二控制指令信号控制所述补偿输出主电路中各器件的导通或关闭，产生补偿所需电流注入到供电线路中，消除或减弱通过交流调压方式进行电压补偿时所产生的谐波，同时实现线路的无功补偿以及三相不平衡补偿。可选的，所述并网变流器采用双向DC/AC变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，包括：交流调压单元、补偿变压器、储能与变换单元、新型SVG单元以及传感检测单元；/n所述交流调压单元的交流侧输入端包括三相相线输入端和中性线输入端，所述三相相线输入端与供电线路连接，所述中性线输入端与中性线连接；所述交流调压单元用于将从电网中获取的交流电进行变换，通过交流调压闭环控制产生补偿电压；/n所述补偿变压器的二次侧绕组串联于供电线路中，所述补偿变压器的一次侧绕组与所述交流调压单元的交流侧输出端相连，所述补偿变压器用于将所述交流调压单元输出的补偿电压耦合至供电线路中，实现电压补偿；/n所述储能与变换单元并联于供电线路中，所述储能与变换单元通过充、放电模式的交替实现电网负荷峰谷调节以及供给电压补偿过程所需的能量来源；/n所述新型SVG单元并联于供电线路中，所述新型SVG单元用于消除或减弱通过交流调压方式进行电压补偿时所产生的谐波，同时实现线路的无功补偿以及三相不平衡补偿；/n所述传感检测单元的输入端与供电线路连接，所述传感检测单元的输出端分别与所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元相连，所述传感检测单元用于检测供电线路的电压电流信息，并将所述电压电流信息反馈至所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，包括：交流调压单元、补偿变压器、储能与变换单元、新型SVG单元以及传感检测单元；
所述交流调压单元的交流侧输入端包括三相相线输入端和中性线输入端，所述三相相线输入端与供电线路连接，所述中性线输入端与中性线连接；所述交流调压单元用于将从电网中获取的交流电进行变换，通过交流调压闭环控制产生补偿电压；
所述补偿变压器的二次侧绕组串联于供电线路中，所述补偿变压器的一次侧绕组与所述交流调压单元的交流侧输出端相连，所述补偿变压器用于将所述交流调压单元输出的补偿电压耦合至供电线路中，实现电压补偿；
所述储能与变换单元并联于供电线路中，所述储能与变换单元通过充、放电模式的交替实现电网负荷峰谷调节以及供给电压补偿过程所需的能量来源；
所述新型SVG单元并联于供电线路中，所述新型SVG单元用于消除或减弱通过交流调压方式进行电压补偿时所产生的谐波，同时实现线路的无功补偿以及三相不平衡补偿；
所述传感检测单元的输入端与供电线路连接，所述传感检测单元的输出端分别与所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元相连，所述传感检测单元用于检测供电线路的电压电流信息，并将所述电压电流信息反馈至所述交流调压单元、所述储能与变换单元以及所述新型SVG单元。


2.根据权利要求1所述的基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，所述交流调压单元包括：
交流调压控制子单元，与所述传感检测单元的输出端连接，用于根据传感器检测单元输出的电压补偿设定值以及所述电压电流信息生成第一控制指令信号；
第一驱动电路，与所述交流调压控制子单元连接，用于将所述第一控制指令信号放大；
交流调压主电路，与所述第一驱动电路连接，用于根据放大后的指令信号对交流调压主电路中各个器件进行导通或关断；
交流调压主电路，交流侧输入端与供电线电压接入端相连，交流侧输出端与所述补偿变压器的一次侧绕组相连，驱动信号接收端与所述第一驱动电路连接，所述交流调压主电路用于根据放大后的第一控制指令信号将从电网中获取的交流电通过交-交变换产生所需补偿电压，并输出至所述补偿变压器一次侧绕组。


3.根据权利要求2所述的基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，所述交流调压主电路的交流侧输入端直接与供电线电压接入端相连，或者所述交流调压主电路的交流侧输入端通过隔离变压器与供电线电压接入端相连。


4.根据权利要求1所述的基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，当处于负荷高峰时段或供电线路的电压幅值跌落至标准幅值之下时，所述储能与变换单元工作于放电模式，作为电流源向电网馈电，通过向电网注入电流的方式提供电网高峰时段或电压补偿过程所需额外提供的电能；当处于负荷低谷时段，所述储能与变换单元工作于充电模式，作为负荷接收电网的电能并进行存储。


5.根据权利要求4所述的基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统，其特征在于，所述储能与变换单元包括：并网变流器、双向DC/DC变换器、储能电池、DC/DC变换器、DC/AC变换器、储能控制器以及直流母线...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国卿，武慧莉，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31