用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置及方法，所述装置包括交直流变换器和电池，所述直流变换器的输入端和变压器的负载侧连接，输出端与蓄电池连接，输出端与蓄电池连接之间设置有直流断路器，所述交直流变换器为由功率型电力电子开关组成的T型三电平拓扑或两电平拓扑。在变换器输出端接入蓄电池，当负载大小变化时，可通过蓄电池来进行调节，例如：当间歇性负荷加入系统时，通过电池放电能有效应对间歇性负荷，从而降低变压器过载量，提高供电可靠性。提高供电可靠性。提高供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置及方法


[0001]本专利技术属于输变电
，具体涉及一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置及方法。

技术介绍

[0002]目前我国在多个领域都先后开展电能替代工作，例如工农业制造、交通领域、采暖技术等领域，同时国家也相继出台了相关政策支持电能替代工作。但大范围的电能替代同时也带来了新的问题，主要体现在以下几个方面：1)大量间歇性负荷(如电磁炉、电饭锅、电暖气及电热水器等负荷)接入电网，尤其在农村电网表现更为突出。由于上一轮农网改造已基本完成，台区变压器、配电开关及配线线路都是按照原预计用电量设计的，在当前用电高峰时，对用户的供电能力稍显不足，并且随着负荷增加，供电压力越来越大。2)配网居民用电负荷日波动量增加，日用电量峰谷差越来越大，虽然变压器的平均负载率没有大幅增加，但是变压器的日电能损耗量持续增加。不但增加了配电台区的运行成本，而且供电效率也将受到影响。3)电磁炉、电暖气等设备是非线性设备，在工作中会产生一定的无功电流和谐波电流等影响台区稳定运行的电流。若不能有效解决，不但降低台区的供电功率因数，而且危害变压器及开关等配电设备运行安全，同时增加台区配电损耗，降低供电效率，增加运营维护成本。4)居民用电设备多为单相负荷，用电时出现三相不平衡电流在所难免，电能替代的推进，大量高功率单相负荷接入电网，导致三相电流不平衡度持续增加。三相不平衡电流对台区的安全高效运行影响重大，如：增加变压器的涡流损耗，降低变压器的负载能力和使用寿命；配电开关因单相过流而跳闸，降低供电可靠性，增加维护成本；相对同功率的三相平衡负荷，三相不平衡负荷增加配电线路损耗，降低供电效率。
[0003]若上述问题不能得到有效治理或改善，电能替代的经济效益就难以显现，替代进程就难以深化和持续。配电变压器是配网系统中重要的电气设备，它的主要作用是变换电压、传递功率。一般来讲，电能从生成到使用过程中需要经过多次变压。变压器在运行过程中必然会造成有功和无功损耗，其损耗约占电力系统线路损耗的一半左右，特别是在农网地区所占比重更大，约为60％左右。因此，降低配电变压器和线路的综合损耗，对提高配电网的安全高效运行意义重大。
[0004]目前，采取以下手段来解决上述问题：
[0005]1)电网结构优化
[0006]电网结构对电力线损有着很大的影响，加强电网系统合理规划和设计，是确保电网损耗降低的主要方式。比如，农村线路布局当中，需要对其深化分析，对沿线居民的用电需求进行掌握，同时将其作为基础加强建设和运行，尽可能的将供电半径缩短。但该方法施工周期长、设计复杂、成本大。
[0007](2)选择节能配电变压器
[0008]配电变压器在实际的运行当中也会产生相应的损耗，不同的变压器其损耗也有很大的差异，所以尽可能的采用节能变压器，以此来对电力系统线损水平降低。除此之外，配
电设备负载率对于损耗也会产生影响，需要确保负载范围科学合理。对配电负荷实际状况进行了解，在保证供电稳定基础上，将负载率提升，以此来对功率系数提升，降低配变损耗。采用此方法，当选择变压器容量过大，只能应对用电高峰时段(日平均不超过4小时)，其余时间利用率低，工作效率地，且不降低线路损耗；而选择变压器容量中等时，在间歇性负荷投入时，易出现过载，损耗大现象。
[0009]3)优化无功补偿
[0010]电压恒定是确保电网安全运行的基础，通常需要无功功率和有功功率的支撑。若某个区域电网产生无功功率不充足，则需要实施无功补偿，进行相应无功补偿装置的设置,否则出现功率因数低、线路损耗大及低电压等现象。无功补偿技术不但可以将电网损耗降低，还能够对电能质量提升，无功补偿根据要求需要做好全面规划以及合理布局。但该方法不能解决因有功增加而导致的变压器及线路损耗大的问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术针对由于间歇性、非线性负荷增加而导致低压配电台区变压器及线路损耗增大的问题，提出一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置及方法。
[0012]为达到上述目的，本专利技术所述一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，包括交直流变换器和电池，所述直流变换器的输入端和变压器的负载侧连接，输出端与蓄电池连接，输出端与蓄电池连接之间设置有直流断路器，所述交直流变换器为由功率型电力电子开关组成的T型三电平拓扑或两电平拓扑。
[0013]进一步的，交直流变换器的输入端连接有过载保护器。
[0014]进一步的，交直流变换器的输入端连接有软启动回路。
[0015]进一步的，软启动回路包括第一交流断路器、第二交流断路器和电阻，第二交流断路器和电阻串联形成的支路和的第一交流断路器并联。
[0016]进一步的，交直流变换器的输入端连接有串联电抗器。
[0017]进一步的，交直流变换器的输入端连接有滤波电容器。
[0018]基于上述的有源电力电子装置的降低变压器及线路损耗的方法，包括以下步骤：
[0019]S1、设定变压器的最佳经济运行区间；
[0020]S2、检测负荷电流，分离出负荷电流中的无功电流、谐波电流及不平衡电流，并生成有源电力电子装置输出电流参考指令；
[0021]S3、有源电力电子装置响应S2输出的电流参考指令，输出补偿电流，补偿负荷的无功、谐波及不平衡电流，使得有源电力电子装置输出的电流和负荷的无功电流、谐波电流及不平衡电流完全抵消；
[0022]S4、检测变压器电流：
[0023]若其包含无功、谐波及不平衡电流，分离出变压器电流中的无功电流、谐波电流及不平衡电流，并生成有源电力电子装置输出电流参考指令；有源电力电子装置响应S2输出的电流参考指令，输出补偿电流，补偿负荷的无功、谐波及不平衡电流，使得有源电力电子装置输出的电流和负荷的无功电流、谐波电流及不平衡电流完全抵消；
[0024]否则，执行S5；
[0025]S5、计算变压器的当前负载率，判断其是否在最佳经济运行区间内：
[0026]判断为真，流程结束；否则，控制电池放电或充电，使变压器进入最佳经济运行模式，流程结束。
[0027]进一步的，S5中，控制电池放电或充电，使变压器进入最佳经济运行模式的过程包括以下步骤：
[0028]判断变压器负载率和变压器最佳经济运行区间的关系：
[0029]若变压器负载率大于其最佳经济运行区间的上限，且电池电量满足放电条件，则电池进入放电模式，电池放电电流大小由总负荷量和变压器最佳经济运行区间上限决定，最终使得变压器进入最佳经济运行模式，流程结束；
[0030]若变压器负载率小于其最佳经济运行区间的下限，且电池电量满足充电条件，则电池进入充电模式，充电电流大小由总负荷量和变压器最佳经济运行区间下限决定，最终使得变压器进入最佳经济运行模式，流程结束。
[0031]进一步的，电池放电电流的计算公式为：电池放电电流＝(当前负荷总功率值
‑
变压器最佳经济运行区间上限对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，包括交直流变换器和电池，所述直流变换器的输入端和变压器的负载侧连接，输出端与蓄电池连接，输出端与蓄电池连接之间设置有直流断路器，所述交直流变换器为由功率型电力电子开关组成的T型三电平拓扑或两电平拓扑。2.根据权利要求1所述的一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，所述交直流变换器的输入端连接有过载保护器。3.根据权利要求1所述的一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，所述交直流变换器的输入端连接有软启动回路。4.根据权利要求3所述的一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，所述软启动回路包括第一交流断路器、第二交流断路器和电阻，第二交流断路器和电阻串联形成的支路和的第一交流断路器并联。5.根据权利要求1所述的一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，所述交直流变换器的输入端连接有串联电抗器。6.根据权利要求1所述的一种用于降低变压器及线路损耗的有源电力电子装置，其特征在于，所述交直流变换器的输入端连接有滤波电容器。7.基于权利要求1所述的有源电力电子装置的降低变压器及线路损耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定变压器的最佳经济运行区间；S2、检测负荷电流，分离出负荷电流中的无功电流、谐波电流及不平衡电流，并生成有源电力电子装置输出电流参考指令；S3、有源电力电子装置响应S2输出的电流参考指令，输出补偿电流，补偿负荷的无功、谐波及不平衡电流，使得有源电力电子装置输出的电流和负荷的无功电流、谐波电流及不平衡电流完全抵消；S4、检测变压器电流：若其...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁方，王承习，王开，黄琨，张立智，段皓骞，严江波，韩啸，
申请(专利权)人：西安飞同电器有限公司，
类型：发明
国别省市：