一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统及方法，根据不同节点存在的电能质量问题的差异性，中低压配电网分为第一层与第二层，第一层为低压系统，包括低压配变首端、低压线路及终端负载，第二层为中压系统，包括变电站、中压线路及低压台区变压器，两层三级协调系统包括第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元及多级协调控制器，多级协调控制器通过通讯模块单元与第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元分别单独通讯连接。该系统不仅实现了电能质量问题的优化控制，而且充分挖掘变电站、线路、台区设备的调控裕度，实现了系统的高效互补，提升了系统的调控潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统及方法
本专利技术涉及配电网电能质量调控
，具体涉及一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统及方法。
技术介绍
在中低压配电系统，从电能的传输环节和电能消耗对象的不同，可以将其分为如下环节：变电站、中压配电线路、工业用户、低压工商业用户、低压居民用电台区及线路构成，由于各环节对电能的使用和需求的不同，出现的各种电能质量问题既存在差异性也存在一致性，不同环节同一电能质量问题产生的原因也存在差异性，采用就地治理的方法本身是没有问题的，但是在配电系统各环节中，各电能质量问题之间存在耦合性和关联性，很难在某一个环节单独解决，或许该处问题解决了，但是造成了其它位置问题的产生甚至加剧，犹如打地鼠一般，故需要系统调控，综合治理才能取得较为理想的结果。在中低压配电网，传统电压无功调控方法，依靠的是变电站、线路、配变电压无功调控设备，通过检测本地电压值、有功功率值、无功功率值、功率因数等，进行本地化的独立控制调节，但往往电能质量问题的成因是多方面、多层级的，需要对中低压配电系统各环节的调控设备的运行状态集中监控，构建两层三级协调控制系统，实现层内协调，层间调度的联合调控系统，不仅实现电能质量问题的优化控制，而且充分挖掘变电站、线路、台区设备的调控裕度，实现了系统的高效互补，提升中低压配电系统的调控潜力，对于配电系统其它常见电能质量问题：谐波、无功、以及不平衡等问题。两层三级协调控制系统基于联调原则和联调流程，结合通信技术、自动控制技术、数据采集监测等技术，挖掘其调控潜力从而使中低压配电网电能质量水平处于较好的状态，提升供电质量和供电可靠性，同时降低中低压配电系统的线路网损率。中国专利申请号201210424776.7主要针对的500kv及以上的特高压系统，通过AVC的协调控制，实现对电压和无功的调度控制，特高压系统的电能质量问题相对单一，且网架结构规范，通过AVC调度控制可以取得较好的效果。中低压系统不仅线路结构复杂，用电负荷种类也更为多样复杂，出现的电能质量问题多样化，治理的技术和装置较多，问题的机理存在差异性，所以该方法仅适合于特高压系统。中国专利申请号201610493294.5中提出一种基于无功补偿和谐波滤除和节能计量单元，基本属于本地或者更小区域电网的协调调度系统，而且仅考虑了谐波和无功两种电能质量问题，未针对中低压配电系统的全局调度控制，而且就谐波和无功治理存在多种技术手段，根据不同的应用场合，应该采用不同的解决方案，从系统而言可取的更好的效果和技术经济性。中国专利申请号201910791449.中7提出一种配电网电压质量多级协调控制系统，主要针对的是电压的调节，而且覆盖范围是10kv到低压配变之前的配电线路电压质量的协调治理，通过监测电压，调控各种无功补偿电容器，实现对电压的调节。配电线路电压质量不仅跟无功有关还跟其它因素相关，而且从治理方法上来说，不仅仅通过无功治理，需要充分考虑其它电力功能单元，例如AVC、有载调压器等。同时对于低压配电网路，电能质量问题更多，也更为突出，电能质量问题不仅造成电压问题，而且造成线路线损率增大。如何解决上述问题，是本领域技术人员致力于解决的事情。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，根据不同节点存在的电能质量问题的差异性，所述中低压配电网分为第一层与第二层，所述第一层为低压系统，包括低压配变首端、低压线路及终端负载，所述第二层为中压系统，包括变电站、中压线路及低压台区变压器，所述两层三级协调系统包括第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元及多级协调控制器，第一层中的三个治理单元分别为终端负荷端治理单元、低压线路调节治理单元及低压台区集中补偿治理单元；第二层中的三个治理单元分别为变电站调控单元、中压线路调控单元及低压台区有载调压变压器，多级协调控制器通过通讯模块单元与第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元分别单独通讯连接。优选地，终端负荷端治理单元包括与终端负载并联的动态电压恢复器和随器无源无功补偿器；所述低压线路调节治理单元包括换相开关和/或分布式电能质量调节器，所述换相开关串联接入低压线路，所述分布式电能质量调节器并联接入低压线路；所述低压台区集中补偿治理单元包括并联接入低压线路中的有源电力滤波器、静止无功发生器及混合式电能质量综合治理装置中的一种或多种。优选地，所述变压站调控单元包括并联接在变压站中压母线上的中压链式SVG和中压无源补偿器；中压线路调控单元包括串联接入中压线路中的中压串联式电压质量调节器，所述低压台区有载调压变压器串联在第二层的末端。作为一种具体的实施方式，所述无线通讯模块采用了微功率无线传输模块。作为一种具体的实施方式，所述无线通讯模块采用了4G/5G无线通讯模块。本专利技术的另一个目的是基于上述中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统进行电能质量控制的方法，所述第一层的治理步骤包括：1）对电压敏感用电设备采用动态电压恢复器就地进行电压暂将和短时中断治理；2）对于大功率冲击性用电负荷，采用随器无源无功补偿器就地进行无源无功补偿处理；3）对低压电路中存在的三相不平衡、无功、谐波问题进行协调控制：30）低压线路上设置1～n个分布式电能质量治理模块，分别将括模块输出各相电流、安装点电网各相电流、不平衡度、功率因数及谐波数据上传至多级协调控制器；31）低压线路上设置1～m个换相开关组，分别将各电流数据和接入相序上传至多级协调控制器；32）多级协调控制器检测低压配变首端用电数据，并提取出电能质量指标，包括三相不平衡度、功率因数及谐波；33）多级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，如果满足，则跳转至步骤30），否则如步骤34）所示；34）根据1～m个换相开关组，就地进行三相不平衡粗调；35）根据1～n个分布式电能质量治理模块，就地进行电能质量优化治理；36）多级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，如果满足跳转至步骤30），否则如步骤37）所示；37）将1～n个分布式电能质量治理模块根据模块输出容量将其分为满容量输出组以及欠容量输出组，同时基于在低压线路上的安装位置，调控欠容量输出组使其输出增大，且增大的输出是就近治理单元不足的治理容量，基于系统损耗最优的原则，在调整各欠容量输出组时，避免远距离支撑，造成系统线损增大；38）多级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足指标，若满足则跳转至步骤30）；不满足则跳转至步39）；39）启动混合式电能质量综合治理装置，进行电能质量指标优化治理；4）电压多级协调治理，41）将低压线路设置的1～n个分布式电能质量治理模块中的模块输出各相电流、安装点电网各相电流及安装点各相电压数据上传至多级协本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，根据不同节点存在的电能质量问题的差异性，所述中低压配电网分为第一层与第二层，所述第一层为低压系统，包括低压配变首端、低压线路及终端负载，所述第二层为中压系统，包括变电站、中压线路及低压台区变压器，所述两层三级协调系统包括第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元及多级协调控制器，第一层中的三个治理单元分别为终端负荷端治理单元、低压线路调节治理单元及低压台区集中补偿治理单元；第二层中的三个治理单元分别为变电站调控单元、中压线路调控单元及低压台区有载调压变压器，多级协调控制器通过通讯模块单元与第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元分别单独通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，根据不同节点存在的电能质量问题的差异性，所述中低压配电网分为第一层与第二层，所述第一层为低压系统，包括低压配变首端、低压线路及终端负载，所述第二层为中压系统，包括变电站、中压线路及低压台区变压器，所述两层三级协调系统包括第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元及多级协调控制器，第一层中的三个治理单元分别为终端负荷端治理单元、低压线路调节治理单元及低压台区集中补偿治理单元；第二层中的三个治理单元分别为变电站调控单元、中压线路调控单元及低压台区有载调压变压器，多级协调控制器通过通讯模块单元与第一层中的三个治理单元、第二层中的三个治理单元分别单独通讯连接。


2.根据权利要求1所述的中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，终端负荷端治理单元包括与终端负载并联的动态电压恢复器和随器无源无功补偿器；所述低压线路调节治理单元包括换相开关和/或分布式电能质量调节器，所述换相开关串联接入低压线路，所述分布式电能质量调节器并联接入低压线路；所述低压台区集中补偿治理单元包括并联接入低压线路中的有源电力滤波器、静止无功发生器及混合式电能质量综合治理装置中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，所述变压站调控单元包括并联接在变压站中压母线上的中压链式SVG和中压无源补偿器；中压线路调控单元包括串联接入中压线路中的中压串联式电压质量调节器，所述低压台区有载调压变压器串联在第二层的末端。


4.根据权利要求1所述的中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，所述无线通讯模块采用了微功率无线传输模块。


5.根据权利要求1所述的中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统，其特征在于，所述无线通讯模块采用了4G/5G无线通讯模块。


6.基于权利要求1至5任一权利要求所述的中低压配电网电能质量提升的两层三级协调控制系统进行电能质量控制的方法，其特征在于，所述第一层的治理步骤包括：
1）对电压敏感用电设备采用动态电压恢复器就地进行电压暂将和短时中断治理；
2）对于大功率冲击性用电负荷，采用随器无源无功补偿器就地进行无源无功补偿处理；
3）对低压电路中存在的三相不平衡、无功、谐波问题进行协调控制：
30）低压线路上设置1～n个分布式电能质量治理模块，分别将括模块输出各相电流、安装点电网各相电流、不平衡度、功率因数及谐波数据上传至多级协调控制器；
31）低压线路上设置1～m个换相开关组，分别将各电流数据和接入相序上传至多级协调控制器；
32）多级协调控制器检测低压配变首端用电数据，并提取出电能质量指标，包括三相不平衡度、功率因数及谐波；
33）多级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，如果满足，则跳转至步骤30），否...

【专利技术属性】
技术研发人员：白士贤，王启华，高鹏，张均华，
申请(专利权)人：苏州爱科赛博电源技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32