一种配电网供电电压偏差及中断治理装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种配电网供电电压偏差及中断治理装置及其控制方法，该治理装置具有退出、运行两种状态，在运行状态下又细分为五种工作模式，分别为待机模式、电池组充放电模式、低电压补偿模式、高电压补偿模式和供电中断补偿模式。采用本发明专利技术的控制策略和切换逻辑，结合合理的参数定值，该治理装置各种运行状态、补偿模式下的拓扑清晰、补偿目标明确，能够在进行低电压、过电压、供电中断综合治理的同时，实现兼顾无功功率补偿、功率因数提升、降低网损和削峰填谷。损和削峰填谷。损和削峰填谷。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网供电电压偏差及中断治理装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及配网
，尤其涉及一种配电网供电电压偏差及中断治理装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]电压作为电能质量的一个重要评价指标，是保障供电服务的基本条件，事关和谐供用电关系的构建和服务社会经济发展的能力。近年来，我国社会经济持续稳定发展，城乡居民消费水平不断提高，特别是受国家“家电下乡”等系列惠民政策的激励，农村用电需求一直保持较快增长趋势，农村配电网建设改造相对滞后，致使部分区域的供电电压偏低（电压值低于国家标准所规定的电压下限值，简称“低电压”），引起设备工作异常，已不能很好满足农村居民正常生产生活用电需求。经调研统计，目前配网负荷具有早晚两个高峰，早间负荷高峰一般在11:00～14:00左右出现，而晚间负荷高峰一般出现在17:00～20:00之间。
[0003]与配网低电压问题同时存在的还有配网高电压问题，如凌晨0:00～清晨5:00，此时配网低压用户末端电压会出现10%～15%的电压提升。高电压会使设备损坏，寿命下降，同样会影响农村居民正常生产生活用电需求。由于农村配电网多以架空线路为主，易发生雷击、短路、接地等故障，导致线路跳闸进而引发供电电压中断，恢复供电时间长，供电可靠性低。
[0004]目前低压配网调压技术手段主要有投切并联电容器和变压器分接头调节，由于并联电容器主要加装于配网台区变压器低压侧，对末端的低电压问题无能为力，而安装于负荷侧的少量并联电容器在空载时间段又容易产生无功返送、末端电压过高等问题，农网的自然功率因数较高进一步降低了采用并联电容器调压的可行性。变压器分接头切换需要停电操作，无法自动切换，自动化程度低，灵活性差，一般不作为配网的短时调压措施使用。目前配网缺乏有效的电压补偿装置，现有技术通过无功功率功率、抵消线路感性电抗、调节变压器分接头等均效果欠佳，对供电中断更是无能为力。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种配电网供电电压偏差及中断治理装置及其控制方法，本专利技术的装置安装于频繁出现过电压、低电压和电压中断问题的配网线路末端，靠近用电负荷安装, 将三台单相串联变压器接入电源和负载中间，通过三台单相串联变压器注入电网一个电压波形，与电网电压波形反向叠加后，为负荷供电，使负荷端电压得到降低。本专利技术采用如下技术方案：一种配电网供电电压偏差及中断治理装置，该治理装置包括电源侧A相、B相、C相接线端子，电源侧进线断路器Q1，变压器网侧对地短接断路器Q2，A相、B相、C相串联变压器，负荷侧出线断路器Q3，装置旁路断路器Q4，负荷侧A相、B相、C相接线端子，A相、B相、C相上桥臂二极管和IGBT，A相、B相、C相下桥臂二极管和IGBT、直流储能电池组、A相、B相、C相滤波阻尼电阻器Ra、Rb、Rc，A相、B相、C相滤波电容器Ca、Cb、Cc；
电源侧A相、B相、C相三相交流电压源分别和电源侧A相、B相、C相接线端子相连；电源侧进线断路器Q1的上口分别和电源侧A相、B相、C相接线端子连接，电源侧进线断路器Q1的下口分别和A相、B相、C相串联变压器的一次绕组的非同名端连接；变压器网侧对地短接断路器Q2的上口与电源侧进线断路器Q1的下口连接，所述变压器网侧对地短接断路器Q2的下口接地；A相串联变压器的一次绕组的非同名端分别与电源侧进线断路器Q1的下口连接，一次绕组的同名端分别与负荷侧出线断路器Q3的上口连接；A相串联变压器的二次绕组的非同名端接地，二次绕组的同名端分别与电压源换流器的交流A相、B相、C相交流端口连接；负荷侧出线断路器Q3的下口分别与负荷侧A相、B相、C相接线端子连接；装置旁路断路器Q4的上口分别与电源侧A相、B相、C相接线端子连接，下口分别与负荷侧A相、B相、C相接线端子连接；A相上桥臂二极管和IGBT、B相上桥臂二极管和IGBT、C相上桥臂二极管和IGBT、A相下桥臂二极管和IGBT、B相下桥臂二极管和IGBT、C相下桥臂二极管和IGBT采用三相桥式电压源换流器接线方式。
[0006]进一步的，所述三相桥式电压源换流器接线方式，包括：A相上桥臂的IGBT的发射极与A相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流A相端口连接；B相上桥臂的IGBT的发射极与B相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流B相端口连接；C相上桥臂的IGBT的发射极与C相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流C相端口连接；A相、B相、C相上桥臂的三个IGBT的集电极短接在一起，并与直流正极端口DC+连接；A相、B相、C相下桥臂的三个IGBT的发射极短接在一起，与直流负极端口DC
‑
连接。
[0007]进一步的，A相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：A相上桥臂二极管的阳极和A相上桥臂的IGBT的发射极一并与A相串联变压器的二次绕组的同名端连接，A相上桥臂二极管的阴极和A相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连；B相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：B相上桥臂二极管的阳极和B相上桥臂的IGBT的发射极一并与B相串联变压器的二次绕组的同名端相连，B相上桥臂二极管的阴极和B相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连；C相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：C相上桥臂二极管的阳极和C相上桥臂的IGBT的发射极一并与C相串联变压器的二次绕组的同名端相连，C相上桥臂二极管的阴极和C相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连。
[0008]进一步的，A相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：A相下桥臂二极管的阴极和A相下桥臂的IGBT的集电极一并与A相串联变压器的二次绕组的同名端相连，A相下桥臂二极管的阳极和A相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连；B相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：B相下桥臂二极管的阴极和B相下桥臂的IGBT的集电极一并与B相串联变压器的二次绕组的同名端相连，B相下桥臂二极管的阳极和B相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连；C相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：C相下桥臂二极管的阴极和C相下桥臂的IGBT的集电极一并与C相串联变压器的二次绕组的同名端相连，C相下桥臂二极管的阳极和C相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连。
[0009]进一步的，A相滤波电容器Ca、B相滤波电容器Cb、C相滤波电容器Cc采用三相星形接线，三相输出侧分别串联A相滤波阻尼电阻器Ra、B相滤波阻尼电阻器Rb、C相滤波阻尼电阻器Rc后接至电压源换流器的交流A相、交流B相以及交流C相端口；电源侧进线断路器Q1和变压器网侧对地短接断路器Q2存在互锁关系，仅当电源侧进线断路器Q1断开时，才允许变压器网侧对地短接断路器Q2闭合；仅当变压器网侧对地短接断路器Q2断开时，才允许电源侧进线断路器Q1闭合。
[0010]一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网供电电压偏差及中断治理装置，其特征在于，该治理装置包括电源侧A相、B相、C相接线端子，电源侧进线断路器Q1，变压器网侧对地短接断路器Q2，A相、B相、C相串联变压器，负荷侧出线断路器Q3，装置旁路断路器Q4，负荷侧A相、B相、C相接线端子，A相、B相、C相上桥臂二极管和IGBT，A相、B相、C相下桥臂二极管和IGBT、直流储能电池组、A相、B相、C相滤波阻尼电阻器Ra、Rb、Rc，A相、B相、C相滤波电容器Ca、Cb、Cc；电源侧A相、B相、C相三相交流电压源分别和电源侧A相、B相、C相接线端子相连；电源侧进线断路器Q1的上口分别和电源侧A相、B相、C相接线端子连接，电源侧进线断路器Q1的下口分别和A相、B相、C相串联变压器的一次绕组的非同名端连接；变压器网侧对地短接断路器Q2的上口与电源侧进线断路器Q1的下口连接，所述变压器网侧对地短接断路器Q2的下口接地；A相串联变压器的一次绕组的非同名端分别与电源侧进线断路器Q1的下口连接，一次绕组的同名端分别与负荷侧出线断路器Q3的上口连接；A相串联变压器的二次绕组的非同名端接地，二次绕组的同名端分别与电压源换流器的交流A相、B相、C相交流端口连接；负荷侧出线断路器Q3的下口分别与负荷侧A相、B相、C相接线端子连接；装置旁路断路器Q4的上口分别与电源侧A相、B相、C相接线端子连接，下口分别与负荷侧A相、B相、C相接线端子连接；A相上桥臂二极管和IGBT、B相上桥臂二极管和IGBT、C相上桥臂二极管和IGBT、A相下桥臂二极管和IGBT、B相下桥臂二极管和IGBT、C相下桥臂二极管和IGBT采用三相桥式电压源换流器接线方式。2.根据权利要求1所述的治理装置，其特征在于，所述三相桥式电压源换流器接线方式，包括：A相上桥臂的IGBT的发射极与A相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流A相端口连接；B相上桥臂的IGBT的发射极与B相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流B相端口连接；C相上桥臂的IGBT的发射极与C相下桥臂的IGBT的集电极连接在一起，并与电压源换流器的交流C相端口连接；A相、B相、C相上桥臂的三个IGBT的集电极短接在一起，并与直流正极端口DC+连接；A相、B相、C相下桥臂的三个IGBT的发射极短接在一起，与直流负极端口DC
‑
连接。3.根据权利要求2所述的治理装置，其特征在于，A相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：A相上桥臂二极管的阳极和A相上桥臂的IGBT的发射极一并与A相串联变压器的二次绕组的同名端连接，A相上桥臂二极管的阴极和A相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连；B相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：B相上桥臂二极管的阳极和B相上桥臂的IGBT的发射极一并与B相串联变压器的二次绕组的同名端相连，B相上桥臂二极管的阴极和B相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连；C相上桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：C相上桥臂二极管的阳极和C相上桥臂的IGBT的发射极一并与C相串联变压器的二次绕组的同名端相连，C相上桥臂二极管的阴极和C相上桥臂的IGBT的集电极一并与直流正极端口DC+相连。4.根据权利要求2或3所述的治理装置，其特征在于，A相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：A相下桥臂二极管的阴极和A相下桥臂的IGBT的集电极一并与A相串联变压器的二次绕组的同名端相连，A相下桥臂二极
管的阳极和A相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连；B相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：B相下桥臂二极管的阴极和B相下桥臂的IGBT的集电极一并与B相串联变压器的二次绕组的同名端相连，B相下桥臂二极管的阳极和B相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连；C相下桥臂二极管和IGBT之间采用逆并联接线方式，包括：C相下桥臂二极管的阴极和C相下桥臂的IGBT的集电极一并与C相串联变压器的二次绕组的同名端相连，C相下桥臂二极管的阳极和C相下桥臂的IGBT的发射极与直流负极端口DC
‑
相连。5.根据权利要求1所述的治理装置，其特征在于，A相滤波电容器Ca、B相滤波电容器Cb、C相滤波电容器Cc采用三相星形接线，三相输出侧分别串联A相滤波阻尼电阻器Ra、B相滤波阻尼电阻器Rb、C相滤波阻尼电阻器Rc后接至电压源换流器的交流A相、交流B相以及交流C相端口；电源侧进线断路器Q1和变压器网侧对地短接断路器Q2存在互锁关系，仅当电源侧进线断路器Q1断开时，才允许变压器网侧对地短接断路器Q2闭合；仅当变压器网侧对地短接断路器Q2断开时，才允许电源侧进线断路器Q1闭合。6.一种配电网供电电压偏差及中断治理方法，该方法应用于如权利要求1至5之一的治理装置中，其特征在于，所述治理装置具有退出状态、工作状态这两种状态；所述工作状态包括待机模式、电池组充放电模式、低电压补偿模式、高电压补偿模式、供电中断补偿模式，这五种工作模式。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该治理装置处于待机模式、电池组充放电模式、低电压治理和高电压治理模式时，选择开关K0的第一路与第二路连通；该治理装置处于供电中断治理模式时，选择开关K0的第一路与第三路连通。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电池组充放电模式的控制策略包括：将采集直流端口电池组端电压U
dc
信号输入加法器J3的
“‑”
端，直流电压目标值U
set4
输入加法器J3的“+”端，加法器J3的输出量输入比例积分器PI2的输入端，比例积分器PI2的输出端接入解耦控制器的输入端子i
d*
；采集电源侧A相、B相、C相接线端子处的电流信号，得到三个电流信号I
sa
、I
sb
和I
sc
，对所述三个电流信号进行abc静止坐标系到dq旋转坐标系的变换，弧度角为电压相位弧度角θ
s
，得到直轴电流分量i
sd
和交轴电流分量i
sq
，将交轴电流分量i
sq
输入加法器J4的
“‑”
端，将数值0输入加法器J4的“+”端，加法器J4的输出端输入比例积分器PI3的输入端，比例积分器PI3的输出端接入解耦控制器的输入端子i
q*
；采集装置出口侧三相电流信号，得到三个电流信号I
a
、I
b
和I
c
，对三个电流信号进行abc静止坐标系到dq旋转坐标系的变换，弧度角为电压相位弧度角θ
s
，得到直轴电流分量i
d
和交轴电流分量i
q
，分别输入解耦控制器的i
d
和iq输入端子；采集三台串联变压器一次绕组端电压信号，分别为U
ta
、U
tb
和U
tc
，对三个电压信号进行abc静止坐标系到dq旋转坐标系的变换，得到直轴电压分量u
td
和交轴电压分量u
tq
，分别输入解耦控制器的u...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠学景，陈伟，李建，丁小刚，张建绮，
申请(专利权)人：普世通北京电气有限公司，
类型：发明
国别省市：