配电变压器一体化静止补偿器制造技术

本发明专利技术公开了一种配电变压器一体化静止补偿器，包括配电变压器、静止补偿模块和控制平台，在配电变压器高压侧的各相绕组上设置连接抽头，连接抽头连接静止补偿模块的交流输出侧，控制平台控制静止补偿模块通过连接抽头注入无功功率实现补偿。本发明专利技术通过在关键节点的集中补偿，提高了现有配电网静止补偿器的容量、改善补偿输出波形质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及配电系统中的静止补偿器。
技术介绍
静止无功补偿器(以下简称STATC0M)是电力系统电能质量控制的主要设备之一， 在电力系统动态无功补偿、负载谐波抑制、节点电压支撑以及改善系统稳定性等各方面发挥了重要作用。应用于配电网中的静止无功补偿器(以下简称D-STATC0M)通常安装于低功率因数负荷附近，实现就地补偿，具有投资少、补偿效果好、使用灵活方便等优点。然而 D-STATC0M也存在着以下有待改进的问题1D-STATC0M补偿装置接入配电网电压等级较低，其补偿容量受到的电力电子器件通流能力的限制，在负荷较重的时候会出现补偿不足的情况；2采用较大电流的电力电子器件，其开关频率较低，输出补偿电流波形质量降低；3补偿装置安装分散，缺少统一协调的管理，总体无功补偿容量的利用率不高；4安装于配电网末端，无法主动参与配电网整体的电能质量控制；5需要通过耦合变压器或较大连接电感接入电网，增加装置体积和成本。
技术实现思路
本专利技术提出一种配电变压器一体化静止补偿器，通过在关键节点的集中补偿，提高了现有配电网静止补偿器的容量，改善了补偿输出波形质量。配电变压器一体化静止补偿器，包括配电变压器、静止补偿模块和控制平台，配电变压器高压侧的各相绕组上设置有连接抽头，连接抽头连接静止补偿模块的交流输出侧， 控制平台采集配电变压器高、低压侧及连接抽头的电压和电流信息，依据这些电压和电流信息生成跟踪指令电流信号，禾_跟踪指令电流信号控制静止补偿模块的输出实现补偿。所述配电变压器高压侧为Y型联结方式，在每相绕组上与该绕组端点相同距离的位置分别设置一个连接抽头。所述配电变压器高压侧为Δ联结方式，在每相绕组上与该绕组端点相同距离的位置分别设置一个连接抽头。所述配电变压器高压侧为Δ联结方式，在三个绕组端点两侧分别对称设置一连接抽头，各绕组端点与其两侧的连接抽头构成一组三相连接抽头，各组三相连接抽头分别与一静止补偿模块一一对应连接。所述控制平台按照如下方式生成跟踪指令电流信号根据高、低压侧的电压和电流计算得到所需补偿的无功功率或无功电流，再结合连接抽头的电压，将计算得到的无功功率或无功电流转换为连接抽头的无功功率或无功电流，根据连接抽头的无功功率或无功电流计算跟踪指令电流信号。本专利技术的技术方案，相对于传统用户侧就地补偿的D-STATC0M，具有以下技术效果1本DT-STATC0M中，通过选择连接抽头的位置，可以在较大范围内选择静止补偿模块接入配电网电压的大小，从而降低了对电力电子器件通流能力的要求，在采用同样通流能力的器件时，补偿容量得到了提高；2本方案通过提高静止补偿模块的接入电压，当补偿容量一定时，降低了电力电子器件的电流，从而提高了器件的开关频率，改善输出补偿电流的波形质量；3本方案在配电网高、低电压等级交汇处集中补偿，相对于分散的用户就地补偿方式，其无功容量利用率高，管理方便，补偿效率提高；4本方案补偿点位于配电变压器，利用配电变压器高、低压侧的电压和电流信息， 实现对配电变压器这一关键节点的无功功率、端口电压以及负荷率的综合调节，可配合配电网整体的电能质量控制，达到全局优化；5本DT-STATC0M中，利用配电变压器自身的漏电抗构成静止补偿模块滤波电路的一部分，省去了连接变压器和大连接电感，缩小了补偿装置的体积。附图说明图1表示本专利技术DT-STATC0M整体结构示意图。图2表示配电变压器高压绕组Y型联结时的DT-STATC0M结构方案。图3表示配电变压器高压绕组Δ型联结时的DT-STATC0M单组抽头一体化结构方案。图4表示DT-STATC0M单组抽头一体化结构电压相量图。图5表示配电变压器高压绕组Δ型联结时的DT-STATC0M多组抽头一体化结构方案。图6表示DT-STATC0M多组抽头一体化结构电压相量图。图7表示DT-STATC0M仿真模型。图8表示DT-STATC0M系统补偿前后系统相电压和电流波形。图9表示DT-STATC0M系统补偿系统功率因数变化波形。图10表示在负载无功功率大幅度波动情况下，DT-STATC0M系统跟踪补偿波形。图11表示在负载无功功率大幅度波动情况下，DT-STATC0M补偿后配电变压器系统侧电压幅值变化波形。具体实施例方式本专利技术的配电变压器一体化静止补偿器(以下简称DT-STATC0M)将静止补偿模块和配电变压器集成在一起，在配电网高低电压等级交汇的关键节点实现无功补偿和电能质量控制。DT-STATC0M的整体结构如图1所示，图中虚线框表示DT-STATC0M系统，主要包括具备一体化结构方式的配电变压器、一个或多个静止补偿模块以及控制平台。具备一体化结构的配电变压器通过在高压侧绕组上设置连接抽头，如图1中所示，静止补偿模块通过连接抽头变压器连接，实现并联接入配电网。配电变压器的高压绕组有Y型联结和Δ型联结两种方式，在不同的联结组方式情况下，为了获得较大的接入电压选择范围，有多种连接抽头设置方法，可以设置一组或多组三相抽头。静止补偿模块为电压源型三相桥式PWM整流器结构，根据前述的一体化配电变压器结构设计，静止补偿模块可选择两电平或三电平拓扑结构，根据连接抽头的数量，静止补偿模块还有单组运行和三组并联运行两种方式。控制平台完成变压器多侧相电压、电流的采集、检测和静止补偿模块的脉冲触发，电气信息的采集位置见图1中电压和电流互感器标注位置，由于静止补偿模块有多种运行方式，控制平台具有多路触发通道和补偿电流分配设置。本专利技术的DT-STATC0M中，通过在配电变压器的高压绕组设置连接抽头，将静止补偿模块与配电网并联连接起来，构成一体化结构。根据配电变压器高压绕组的不同联结组形式，产生了多种连接抽头设置方法和静止补偿模块一体化方式。配电变压器高压绕组主要有Y型联结和Δ联结两种方式对于Y接的高压绕组，在每相绕组上相同的位置设置一个连接抽头，如图2所示， 三相绕组上的三个抽头构成对称的三相接入电压，Α、Β和C分别为A相、B相和C相绕组的端点。根据抽头距离中性点0的距离不同，可以获得不同的接入电压，其线电压范围为0 Uabo对于Δ联结的高压绕组，同样可以在每相绕组上相同的位置设置连接抽头，构成 DT-STATC0M单组抽头一体化结构方式，如图3所示。由于Δ联结的绕组不存在实际的中性点，所以连接抽头所获得的三相连接电压范围有一定限制。抽头电压的变化范围如图4 的相量图所示，三角形ABC为变压器高压绕组三相线电压，三角形abc为连接抽头三相电压。可见，随着抽头位置的变化，abc三点在ABC三相线电压上滑动，其幅值和相位都发生连续变化。当abc三点位于在ABC的中点时，连接电压的幅值最小，相位偏移60°，如图4 中a’ b’ c’所示。因此，DT-STATC0M单组抽头一体化结构方式所获得的抽头电压范围为Uab/2 Uab ο对于Δ联结的高压绕组，通过设置多组连接抽头构成DT-STATC0M多组抽头一体化结构方式，进一步降低连接抽头的电压，其结构如图5所示。在Δ绕组各个端点的两侧各设置一个连接抽头，如图5中，在A端口的两侧绕组上各设置抽头Bl和Cl，由A-Bl-Cl构成三相连接抽头。以该组连接抽头为例，电压相量图如图6所示。相对于三角绕组ABC的虚拟中性点而言，A-Bl-本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．配电变压器一体化静止补偿器，包括配电变压器、静止补偿模块和控制平台，配电变压器高压侧的各相绕组上设置有连接抽头，连接抽头连接静止补偿模块的交流输出侧，控制平台采集配电变压器高、低压侧及连接抽头的电压和电流信息，依据这些电压和电流信息生成跟踪指令电流信号，利用跟踪指令电流信号控制静止补偿模块的输出实现补偿。

【技术特征摘要】
1.配电变压器一体化静止补偿器，包括配电变压器、静止补偿模块和控制平台，配电变压器高压侧的各相绕组上设置有连接抽头，连接抽头连接静止补偿模块的交流输出侧，控制平台采集配电变压器高、低压侧及连接抽头的电压和电流信息，依据这些电压和电流信息生成跟踪指令电流信号，利用跟踪指令电流信号控制静止补偿模块的输出实现补偿。2.根据权利要求1所述的配电变压器一体化静止补偿器，其特征在于，所述配电变压器高压侧为Y型联结方式，在每相绕组上与该绕组端点相同距离的位置分别设置一个连接抽头。3.根据权利要求1所述的配电变压器一体化静止补偿器，其特征在于，所述配电变压器高压侧为Δ联结方式，在每相绕组上与该绕组端...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹项根，张哲，文明浩，熊卿，刘健，王存平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83