本發(fā)明涉及交流調(diào)壓技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分級電壓調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

分布式發(fā)電系統(tǒng)包括諸如風(fēng)力、太陽能及小水電等形式的發(fā)電系統(tǒng)，將分布式發(fā)電系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的配電系統(tǒng)中，是今后分布式發(fā)電的發(fā)展趨勢。大量的分布式發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)會對配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行產(chǎn)生很大的影響，配電系統(tǒng)從輻射型轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流的大小和方向也因此發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓也隨之波動。當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng)與本地負荷變化趨勢相同時，分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠抑制系統(tǒng)電壓的波動；當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng)與本地負荷不能協(xié)調(diào)運行時，如小水電、風(fēng)電受到季節(jié)和氣候影響隨機性大，這類分布式發(fā)電系統(tǒng)很難與本地的負荷協(xié)調(diào)運行，還將增大系統(tǒng)電壓的波動。

因此，為了達到保護電器、降低損耗的目的，需要對配電網(wǎng)中的線路電壓進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的改善分布式發(fā)電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的控制方式主要有動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器和靜止同步補償器，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分級電壓調(diào)節(jié)器，解決了分布式發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)影響電壓質(zhì)量的問題，功耗低、響應(yīng)速度快、體積小、成本低、安裝簡單。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種分級電壓調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)線路中的電壓，包括：

保護單元，輸入端連接電網(wǎng)線路，用于在分級電壓調(diào)節(jié)器異常時實現(xiàn)斷電保護；

降壓單元， 輸入端連接保護單元的輸出端，用于產(chǎn)生多個調(diào)節(jié)電壓；

復(fù)合開關(guān)單元，輸入端連接降壓單元的輸出端，用于選通不同調(diào)節(jié)電壓的電路；

電容補償單元，輸入端連接復(fù)合開關(guān)單元的輸出端，用于補償分級電壓調(diào)節(jié)器的線路無功功率；

旁路單元，輸入端連接電容補償單元的輸出端，用于在分級電壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時實現(xiàn)退出運行；

隔離單元，輸入端連接旁路單元的輸出端，輸出端連接電網(wǎng)線路，用于將調(diào)節(jié)電壓按照同相位串聯(lián)到電網(wǎng)線路中；

控制裝置，控制信號輸出端分別連接保護單元、復(fù)合開關(guān)單元、電容補償單元、旁路單元及隔離單元的控制信號輸入端，用于控制分級電壓調(diào)節(jié)器的運行狀態(tài)；

電壓電流檢測單元，輸出端連接控制裝置的檢測信號輸入端。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明能夠?qū)﹄娋W(wǎng)潮流雙向流動進行快速、頻繁的自動電壓調(diào)整，而且注入諧波小、成本相對較低、安裝簡單方便；磁保持繼電器組與雙向可控硅組合的復(fù)合開關(guān)技術(shù)的使用，使得設(shè)備的損耗明顯減少，設(shè)備體積也相應(yīng)減?。淮?lián)變壓器并聯(lián)電容器補償策略的增加，為配電網(wǎng)提供了等效串聯(lián)電容分級補償、調(diào)壓調(diào)容補償以及單電壓調(diào)節(jié)三種控制策略；使得本發(fā)明成為應(yīng)用在分布式發(fā)電系統(tǒng)的理想調(diào)壓設(shè)備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的電氣原理圖；

圖2是本發(fā)明實施例中控制裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中框1的局部放大圖；

圖4是圖1中框2的局部放大圖；

圖5是圖1中框3的局部放大圖；

圖6是圖1中框4的局部放大圖；

圖7是圖1中框5的局部放大圖；

圖8是圖1中框6的局部放大圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，為本發(fā)明一種分級電壓調(diào)節(jié)器的一個實施例，用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)線路中的電壓，包括：

保護單元1，輸入端連接電網(wǎng)線路，用于在分級電壓調(diào)節(jié)器異常時實現(xiàn)斷電保護；降壓單元2， 輸入端連接保護單元1的輸出端，用于產(chǎn)生多個調(diào)節(jié)電壓；復(fù)合開關(guān)單元3，輸入端連接降壓單元2的輸出端，用于選通不同調(diào)節(jié)電壓的電路；電容補償單元4，輸入端連接復(fù)合開關(guān)單元3的輸出端，用于補償分級電壓調(diào)節(jié)器的線路無功功率；旁路單元5，輸入端連接電容補償單元4的輸出端，用于在分級電壓調(diào)節(jié)器發(fā)生故障時實現(xiàn)退出運行；隔離單元6，輸入端連接旁路單元5的輸出端，輸出端連接電網(wǎng)線路，用于將調(diào)節(jié)電壓按照同相位串聯(lián)到電網(wǎng)線路中；控制裝置7，控制信號輸出端分別連接保護單元1、復(fù)合開關(guān)單元3、電容補償單元4、旁路單元5及隔離單元6的控制信號輸入端，用于控制分級電壓調(diào)節(jié)器的運行狀態(tài)；電壓電流檢測單元，輸出端連接控制裝置7的檢測信號輸入端。

在圖1-8中，電網(wǎng)線路為10kV母線?！?/”表示其所在線路為單相線路，“///” 表示其所在線路為三相線路。

本發(fā)明實施例可根據(jù)電網(wǎng)中潮流方向，對電網(wǎng)進行調(diào)壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓特征確定是采用電容補償調(diào)壓還是普通調(diào)壓；降壓單元2通過復(fù)合開關(guān)單元3控制不同的導(dǎo)通模式，可產(chǎn)生多個調(diào)節(jié)電壓，增大了調(diào)壓范圍；復(fù)合開關(guān)單元3可降低損耗，并具有過零投切功能，投切無涌流、響應(yīng)速度快；電容補償單元4可對電網(wǎng)線路進行電容補償。

具體的，如圖1和圖3所示，保護單元1包括跌落式熔斷器DR和開關(guān)QF1，跌落式熔斷器DR的第一端為保護單元1的輸入端，跌落式熔斷器DR的第二端連接開關(guān)QF1的第一端，開關(guān)QF1的第二端為保護單元1的輸出端，開關(guān)QF1的線圈連接控制裝置7的第一控制信號輸出端。

開關(guān)QF1可以為10kV真空接觸器或斷路器。跌落式熔斷器DR，用于分級電壓調(diào)節(jié)器檢修時與10kV電網(wǎng)分離，并有明顯分斷點。保護單元1能夠在過欠電壓、過欠電流或短路等故障時，可靠將分級電壓調(diào)節(jié)器從電網(wǎng)中切除。

具體的，如圖1和圖4所示，降壓單元2包括降壓變壓器T1，降壓變壓器T1的第一輸入端為降壓單元2的輸入端，降壓變壓器T1的第二輸入端連接中性點，降壓變壓器T1的第一、第二、第三及第四輸出端分別連接復(fù)合開關(guān)單元3的第一、第二、第三及第四輸入端。

圖1中，O’為中性點。在10kV系統(tǒng)中，降壓變壓器T1可以為YD11型降壓變壓器，其副邊根據(jù)調(diào)節(jié)電壓精度需求可為3個或以上抽頭，用于電壓精細化調(diào)節(jié)。如圖1所示，降壓變壓器T1的副邊抽頭輸出電壓根據(jù)1:2:4等比例設(shè)計，降壓變壓器T1的原邊電壓為10000/√3V，副邊有三個抽頭電壓分別為100V、200V和400V，實現(xiàn)電壓等差調(diào)節(jié)。

具體的，如圖1和圖5所示，復(fù)合開關(guān)單元3包括磁保持繼電器S1～S9和雙向可控硅Q1～Q9，磁保持繼電器S1、S3、S5及S7的第一端短接并連接雙向可控硅Q1、Q3、Q5及Q7的T2極作為復(fù)合開關(guān)單元3的第一輸出端，磁保持繼電器S1的第二端和雙向可控硅Q1的T1極短接并連接降壓變壓器T1的第一輸出端，磁保持繼電器S3的第二端和雙向可控硅Q3的T1極短接并連接降壓變壓器T1的第二輸出端，磁保持繼電器S5的第二端和雙向可控硅Q5的T1極短接并連接降壓變壓器T1的第三輸出端，磁保持繼電器S7的第二端和雙向可控硅Q7的T1極短接并連接降壓變壓器T1的第四輸出端，磁保持繼電器S2、S4、S6及S8的第一端短接并連接雙向可控硅Q2、Q4、Q6及Q8的T1極作為復(fù)合開關(guān)單元3的第二輸出端，磁保持繼電器S2的第二端和雙向可控硅Q2的T2極短接并連接降壓變壓器T1的第一輸出端，磁保持繼電器S4的第二端和雙向可控硅Q4的T2極短接并連接降壓變壓器T1的第二輸出端，磁保持繼電器S6的第二端和雙向可控硅Q6的T2極短接并連接降壓變壓器T1的第三輸出端，磁保持繼電器S8的第二端和雙向可控硅Q8的T2極短接并連接降壓變壓器T1的第四輸出端，磁保持繼電器S9的第一端和雙向可控硅Q9的T2極短接并連接降壓變壓器T1的第二輸出端，磁保持繼電器S9的第二端和雙向可控硅Q9的T1極短接并連接降壓變壓器T1的第三輸出端；磁保持繼電器S1～S9的線圈均連接控制裝置7的第一控制信號輸出端，雙向可控硅Q1～Q9的G極連接控制裝置7的第二控制信號輸出端。

在圖1中，降壓變壓器T1的副邊200V抽頭處增加一組復(fù)合開關(guān)模塊用于短路200V抽頭，以便系統(tǒng)產(chǎn)生500V電壓輸出。復(fù)合開關(guān)單元3由9組雙向可控硅與磁保持繼電器組組成的四橋臂型電路，與降壓變壓器T1二次繞組的四個抽頭連接，構(gòu)成了一個調(diào)壓級數(shù)為15級、調(diào)壓范圍為±700V、投切快速可靠的新型開關(guān)電路。

表1列出了開關(guān)檔位與對應(yīng)電壓補償范圍，當(dāng)控制裝置7檢測出電壓檢測點的電壓補償值，依據(jù)就近補償原則選擇對應(yīng)的補償范圍，確定開關(guān)檔位并由控制裝置7發(fā)送對應(yīng)編號的復(fù)合開關(guān)投切命令，最終實現(xiàn)補償。

復(fù)合開關(guān)單元3由大電流磁保持繼電器組與雙向可控硅組成，用雙向可控硅實現(xiàn)過零投切與快速響應(yīng)，磁保持繼電器組在雙向可控硅導(dǎo)通后投入，旁路雙向可控硅，從而減少雙向可控硅的導(dǎo)通損耗。其中磁保持繼電器組是由多個帶輔助觸點的大電流磁保持繼電器組成。根據(jù)分級電壓調(diào)節(jié)器的額定電流確定并聯(lián)磁保持繼電器組的數(shù)量。通過磁保持繼電器組上的輔助觸點檢測是否可靠吸合，防止某個磁保持繼電器未可靠吸合后，滿功率運行下，發(fā)生損壞。

具體的，如圖1和圖6所示，電容補償單元4包括熔斷器FU、電容投切復(fù)合開關(guān)FK及并聯(lián)電容器C，熔斷器FU的第一端連接復(fù)合開關(guān)單元3的第一輸出端，熔斷器FU的第二端連接電容投切復(fù)合開關(guān)FK的T2極，電容投切復(fù)合開關(guān)FK的T1極連接并聯(lián)電容器C的第一端，電容投切復(fù)合開關(guān)FK的G極連接控制裝置7的第二控制信號輸出端,并聯(lián)電容器C的第二端連接復(fù)合開關(guān)單元3的第二輸出端。

電容補償單元4可通過調(diào)節(jié)電容投切復(fù)合開關(guān)FK來調(diào)節(jié)分級電壓調(diào)節(jié)器串入電網(wǎng)中的電容容量。電容補償單元4還可以直接根據(jù)電網(wǎng)潮流需求，確定電容器組投入容量，實現(xiàn)電壓調(diào)整。

具體的，如圖1和圖7所示，旁路單元5包括交流接觸器KM、斷路器QF2及斷路器QF3，斷路器QF2的第一端連接熔斷器FU的第一端，斷路器QF2的第二端連接交流接觸器KM的第一端，斷路器QF3的第一端連接并聯(lián)電容器C的第二端，斷路器QF3的第二端連接交流接觸器KM的第二端，交流接觸器KM、斷路器QF2及斷路器QF3的線圈均連接控制裝置7的第一控制信號輸出端。

斷路器QF2和斷路器QF3可以為塑殼斷路器。旁路單元5在分級電壓調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時，將本裝置旁路，保證電網(wǎng)正常運行。

具體的，如圖1和圖8所示，隔離單元6包括串聯(lián)變壓器T2、雙極高壓隔離開關(guān)QS、接地開關(guān)QD及斷路器QF4，串聯(lián)變壓器T2的輸入端為隔離單元6的輸入端，串聯(lián)變壓器T2的輸出端連接雙極高壓隔離開關(guān)QS的第一端，雙極高壓隔離開關(guān)QS的第二端并聯(lián)在斷路器QF4的兩端，雙極高壓隔離開關(guān)QS的第一端的第一極連接接地開關(guān)QD的第一端，接地開關(guān)QD的第二端接地，斷路器QF4串聯(lián)在電網(wǎng)線路中。

斷路器QF4可以為永磁真空斷路器，用于本裝置檢修維護時，旁路本裝置，并確保電網(wǎng)不間斷供電。雙極高壓隔離開關(guān)QS為雙極帶接地高壓隔離開關(guān)，可在本裝置檢修時，將本裝置可靠與10kV線路斷開，確保檢修人員人身安全。在10kV系統(tǒng)中，串聯(lián)變壓器T2為YD11型串聯(lián)變壓器。

具體的，如圖2所示，控制裝置7包括主控模塊71、顯示模塊72、報警模塊73、操作模塊74、通訊模塊75及電源模塊76，主控模塊71分別連接顯示模塊72、報警模塊73、操作模塊74、通訊模塊75及電源模塊76，主控模塊71的控制信號輸出端為控制裝置7的控制信號輸出端，主控模塊71的電壓電流信號輸入端為控制裝置7的檢測信號輸入端。

主控模塊71可以采用單片機、DSP或ARM等控制器。通訊模塊75可以采用GPRS或以太網(wǎng)等通訊模式與外部設(shè)備通信。電源模塊76可以采用光伏蓄電池組，不僅可以實現(xiàn)遠程操作及無人值守，而且可避免10kV母線斷電時，分級電壓調(diào)節(jié)器的控制電源丟失，確保操作可靠性?？刂蒲b置7可用于電網(wǎng)潮流計算、復(fù)合開關(guān)投切、電容器組投切及開關(guān)狀態(tài)檢測與閉鎖，可根據(jù)電壓互感器或電流互感器的采樣信號，對復(fù)合開關(guān)及電容器組、斷路器、接觸器進行控制，實現(xiàn)電網(wǎng)線路調(diào)壓及潮流控制。

具體的，如圖1所示，電壓電流檢測單元包括電壓互感器和電流互感器。在圖1中，電壓電流檢測單元包括電壓互感器PT1、電壓互感器PT2、電流互感器TA1、電流互感器TA2、電流互感器TA3、避雷器FV1及避雷器FV2；電壓互感器PT1的第一端分別連接電網(wǎng)線路和避雷器FV1的一端，避雷器FV1的另一端接地，電壓互感器PT2的第一端分別連接電網(wǎng)線路和避雷器FV2的一端，避雷器FV2的另一端接地，電流互感器TA1和電流互感器TA2均接在電網(wǎng)線路上，電流互感器TA3接在交流接觸器KM的第一端。

采用上述技術(shù)方案后，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)潮流雙向流動進行快速、頻繁的自動電壓調(diào)整，而且注入諧波小、成本相對較低、安裝簡單方便；磁保持繼電器組與雙向可控硅組合的復(fù)合開關(guān)技術(shù)的使用，使得設(shè)備的損耗明顯減少，設(shè)備體積也相應(yīng)減小；串聯(lián)變壓器并聯(lián)電容器補償策略的增加，為配電網(wǎng)提供了等效串聯(lián)電容分級補償、調(diào)壓調(diào)容補償以及單電壓調(diào)節(jié)三種控制策略；使得本發(fā)明成為應(yīng)用在分布式發(fā)電系統(tǒng)的理想調(diào)壓設(shè)備。