電壓控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及針對中壓應(yīng)用的電壓控制系統(tǒng)。已知，電能配電網(wǎng)中的電壓等級取決于若干個因素，諸如配電網(wǎng)內(nèi)的位置，例如沿著配電或輸電線路的延長線的某一位置，或?qū)嶋H負(fù)載狀況，并且，于是經(jīng)受連續(xù)的變化。
【背景技術(shù)】
[0002]中壓意味著配電網(wǎng)的典型的電壓等級，在本申請的框架下，意味著介于50V和36kV之間的電壓。為了將配電網(wǎng)的負(fù)載的電壓等級保持在大約配電網(wǎng)的相應(yīng)的部分的標(biāo)稱電壓，例如標(biāo)稱電壓等級10kV的期望的范圍內(nèi)，已知提供用于配電網(wǎng)的配電變壓器的分接頭變換器。
[0003]分接頭變換器具有如下能力:使例如在初級側(cè)額定電壓為36kV，在次級側(cè)額定電壓為6kV且額定功率為1MVA的變壓器的電壓比在某一范圍內(nèi)適應(yīng)，以便變壓器的輸出側(cè)上的電壓在大約標(biāo)稱電壓的期望的范圍內(nèi)。變壓器的分接頭變換要求對構(gòu)造高度努力，因為不但必須預(yù)見另外的用于變壓器繞組的分接頭，而且還必須預(yù)見另外的作為不同的分接頭中間的選擇開關(guān)的分接頭變換器。由于在負(fù)載狀況的期間可能必須由分接頭變換器切換的高電流，導(dǎo)致分接頭變換器經(jīng)受加重的磨損。
[0004]還已知，特別是對于長的輸電線路，例如長度為10km或更大，取決于實際負(fù)載狀況，可能發(fā)生沿著輸電線路的連續(xù)的電壓降乃至電壓升。在該情況下，也許不可能沿著輸電線路的全長提供處于各位置的大約標(biāo)稱電壓的公認(rèn)的容差等級內(nèi)的電壓等級。所以，在輸電線路的一端處，電壓等級可能低于公認(rèn)的容差范圍，甚至在另一端，電壓等級處于公認(rèn)的容差范圍的上邊界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于調(diào)節(jié)電能配電網(wǎng)內(nèi)的電壓的針對中壓應(yīng)用的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)在一側(cè)是柔性的，以集成于配電網(wǎng)內(nèi)，并且，在另一側(cè)是魯棒的，不經(jīng)受加重的磨損。
[0006]由根據(jù)本發(fā)明的針對中壓應(yīng)用的電壓控制系統(tǒng)解決該問題。其特征在于以下構(gòu)件:
?具有相應(yīng)的初級繞組和次級繞組的升壓變壓器和饋電變壓器，
〇其中，饋電變壓器的次級繞組在中間電路中與升壓變壓器的初級繞組電連接，
〇其中，中間電路中的至少一個變壓器繞組包括至少兩個分接頭，可從這些分接頭選擇一個作為活動的分接頭，
〇其中，電鄰接分接頭分配至不同的組，
籲相應(yīng)的接觸器開關(guān)，與每個分接頭關(guān)聯(lián)，可利用這些接觸器開關(guān)來將分接頭選擇性地可切換至中間電路中，
〇其中，可同時切換組的至多一個接觸器開關(guān)， 籲相應(yīng)的換向電阻器，與各組的分接頭電串聯(lián)連接，
籲共同的機(jī)柜，其中，前面提及的構(gòu)件布置于其中，以及
籲連接部件，為了以該方式將升壓變壓器的次級繞組與電能供應(yīng)網(wǎng)連接，升壓變壓器的次級繞組與電壓要受控制的配電線路串聯(lián)。
[0007]本發(fā)明的基本思想是提供緊湊的電壓調(diào)節(jié)單元，該單元易于集成于配電網(wǎng)中，還易于集成于緊靠變壓器處，同樣地易于集成于離配電變電站較大距離處。饋電變壓器和升壓變壓器的組合允許獨立于配電網(wǎng)的任何配電變壓器而使用電壓控制系統(tǒng)。
[0008]饋電變壓器的初級繞組優(yōu)選地連接至配電線路的輸入或電壓被預(yù)見為受控制的任何另一電構(gòu)件。升壓變壓器的次級繞組與配電線路或電壓被預(yù)見為受控制的任何其他電構(gòu)件電串聯(lián)。因而，通過使用升壓變壓器來將相應(yīng)的電壓加到輸入電壓，從而允許電壓控制。通過在中間電路內(nèi)選擇饋電變壓器繞組的相應(yīng)的合適的分接頭，從而可調(diào)整升壓變壓器的效果。
[0009]本發(fā)明的重要的方面在于使用接觸器開關(guān)，而不是用于在饋電變壓器，相應(yīng)地，升壓變壓器的不同的分接頭中間切換的常規(guī)的分接頭變換器。接觸器開關(guān)是用于適合于在100A和顯著地高于100A的范圍內(nèi)切換電流的單相或三相連接的眾所周知的切換元件。使用若干個接觸器開關(guān)，而不是一個分接頭變換器，這允許簡化的構(gòu)造，因為接觸器開關(guān)是以巨大的數(shù)量生產(chǎn)的非常常見的且可靠的構(gòu)件。在單個接觸器開關(guān)存在缺陷的情況下，能夠選擇性地且容易地置換該接觸器開關(guān)，其中，將必須完全地置換有缺陷的分接頭變換器。優(yōu)選地，所有接觸器開關(guān)完全相同。
[0010]措辭“可同時切換”意味著能夠同時打開各組的至多一個接觸器開關(guān)。如果某組的接觸器開關(guān)不處于閉合狀態(tài)，則有可能將該組的接觸器開關(guān)閉合。如果某組的任何接觸器開關(guān)都已經(jīng)閉合，則不可能將同一組的另一個接觸器開關(guān)閉合。電鄰接分接頭被分配至不同的分接頭組。因而，從活動的分接頭至較高的或較低的分接頭的分接頭變換與從一組至另一組的分接頭變換關(guān)聯(lián)。為了避免同一組的分接頭中間的任何短路，預(yù)見，一組的至多一個接觸器開關(guān)可同時切換，相應(yīng)地，處于閉合狀態(tài)。這能夠例如通過針對被預(yù)見為按正確的序列協(xié)調(diào)接觸器的觸發(fā)的接觸器開關(guān)的相關(guān)聯(lián)的控制裝置中的相應(yīng)的控制算法來實現(xiàn)。
[0011]每組分接頭，相應(yīng)地，每組相關(guān)聯(lián)的接觸器開關(guān)與優(yōu)選地共同的換向電阻器連接。因而，有可能同時打開各組的一個相應(yīng)的接觸器開關(guān)，因為相應(yīng)的短路電流受換向電阻器限制。由于換向電阻器的熱容量受限制，因而該時間限于例如幾百毫秒，但這以有利的方式允許無中斷的分接頭變換。
[0012]因而，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在分接頭變換期間，可同時切換兩個與電鄰接分接頭關(guān)聯(lián)的接觸器開關(guān)，以便允許對活動的無中斷的分接頭變換。
[0013]布置于優(yōu)選地標(biāo)準(zhǔn)化的共同的機(jī)柜中允許這樣的系統(tǒng)的高靈活性。共同的機(jī)柜可以由鐵皮或諸如此類制成，但它也能夠由混凝土制成。在電壓等級不滿足要求的配電網(wǎng)內(nèi)的弱區(qū)的情況下，能夠容易地集成電壓控制系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，中間電路包括用于使電壓的極性反轉(zhuǎn)的基于接觸器開關(guān)的可切換的交叉連接。優(yōu)選地，那些接觸器開關(guān)與其他接觸器開關(guān)完全相同。因而，有可能根據(jù)要求而以有利的方式以反轉(zhuǎn)后的極性增加升壓變壓器的次級繞組的電壓。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，預(yù)見至少一個另外的接觸器開關(guān)用于使相關(guān)聯(lián)的換向電阻器短路。因而，在當(dāng)同時打開兩個接觸器開關(guān)時完成分接頭變換的過程之后，不再需要限制短路電流。為了使僅打開一個接觸器開關(guān)的情況下的損失最小化，能夠?qū)⑾鄳?yīng)的換向電阻器與另外的接觸器開關(guān)短路或橋接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，本系統(tǒng)適合于三相網(wǎng)。電能配電網(wǎng)通常是三相網(wǎng)，因而，電壓控制系統(tǒng)也因此必須適合于三相網(wǎng)。因此，預(yù)見相應(yīng)地具有升壓變壓器和饋電變壓器以及中間電路的系統(tǒng)必須是三倍，其中，所有構(gòu)件優(yōu)選地都布置在同一機(jī)柜內(nèi)。優(yōu)選地由相應(yīng)的三相變壓器實現(xiàn)升壓變壓器和饋電變壓器。
[0017]根據(jù)三相電壓控制系統(tǒng)的另一個實施例，升壓變壓器繞組和饋電變壓器繞組布置于同一變壓器鐵心上，該變壓器鐵心具有一個內(nèi)柱和兩個外柱。兩種變壓器類型都優(yōu)選地具有大約相同的功率比，因而，有可能將其繞組以該方式布置于共同的三柱變壓器鐵心的中間柱上，各繞組所造成的相應(yīng)的磁通相反。由此，能夠以有利的方式減小變壓器鐵心的中間柱的橫截面。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，本系統(tǒng)還包括用于在期望的分接頭變換的情況下按相應(yīng)的預(yù)先定義的序列觸發(fā)接觸器開關(guān)的控制裝置。因為各接觸器開關(guān)理論上可單獨地切換，所以必須預(yù)見排除以該方式進(jìn)行的對接觸器開關(guān)的切換的控制機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)不能允許的狀態(tài)。合適的控制裝置是例如計算裝置，在該計算裝置上運行相應(yīng)的控制程序。
[0019]典型的切換規(guī)則是例如:
?同時打開各組的至多一個接觸器開關(guān)，
籲只有最低的分接頭是活動的，才有可能切換用于使電壓的極性反轉(zhuǎn)的交叉連接，以便在使極性反轉(zhuǎn)的期間，無電流流過中間電路，
籲只有在該情況下才有可能同時打開不同的組的兩個接觸器開關(guān)，至少一個換向電阻器不短路。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，控制裝置包括用于手動交互的用戶界面。這樣的用戶界面允許電壓控制系統(tǒng)的參數(shù)化，例如切換的延遲時間的定義、若干個分接頭變換之間的最短時間、PLC接口的參數(shù)化等。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，控制裝置包括用于提供本系統(tǒng)的運行信息的顯示單元。因而，有可能例如在維護(hù)期間容易地呈現(xiàn)關(guān)于本系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)的信息或顯示例如關(guān)于更早的時期的歷史系統(tǒng)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這樣的顯示還適合作為一部分用戶界面。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電壓控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程終端單元(RTU)。遠(yuǎn)程終端單元是將電壓控制系統(tǒng)集成至上級的控制系統(tǒng)中并允許例如從遠(yuǎn)程控制室訪問控制裝置的適合的裝置。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的某一實施例，在自動檢測到的標(biāo)準(zhǔn)，諸如機(jī)柜內(nèi)的溫度超過某一水平或出現(xiàn)另一個不被容許的運行狀態(tài)的情況下，自動地啟動旁路模式。因而，排除例如由于熱的環(huán)境框架條件而導(dǎo)致的電壓控制系統(tǒng)的熱過載。而且，啟動旁路的標(biāo)準(zhǔn)是例如構(gòu)件的故障、控制系統(tǒng)的崩潰、電壓要受控制的配電線路上的斷電、傳感器的擊穿或失靈、非對稱系統(tǒng)或期望的狀態(tài)與實際的狀態(tài)的偏差。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，預(yù)見以下操作模式:
籲自動模式
籲手動模式籲旁路模式
特別是，諸如380V的較低的電壓等級的配電網(wǎng)不一定集成至上級的控制系統(tǒng)中。因而，不同的模式允許由偶爾在現(xiàn)場的操作者容易地手動改動電壓控制系統(tǒng)的運行行為。
[0025]冷動瘦式意味著某一電壓等級被指定為期望的電壓，并且，電壓控制系統(tǒng)反復(fù)地選擇一個相應(yīng)的分接頭以作為活動的分接頭，相應(yīng)地以該方式控制可切換的交叉連接，使期望的電壓等級達(dá)到某一容差帶內(nèi)。尹動瘦式意味著活動的分接頭的不變的狀態(tài)，相應(yīng)地，可持續(xù)地選擇可切換的交叉連接。彥/#瘦式意味著停用整個控制系統(tǒng)，以便不通過升壓變壓器的次級繞組來增加電壓。
[0026]根據(jù)電壓控制系統(tǒng)的另一個變型，預(yù)見機(jī)柜，門位于其正面，以便賦予維護(hù)可達(dá)性，其中，變壓器布置于背面。將較大的構(gòu)件，諸如變壓器布置于背面以有利的方式提高可達(dá)性。
[0027]在從屬權(quán)利要求中提及本發(fā)明的更多的有利的實施例。
【附圖說明】
[0028]現(xiàn)在，將借助于示范性的實施例并參考附圖來進(jìn)