10kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種10kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置。其特征在于包括串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元，串聯電容器補償單元串聯接入配電線路，并聯電容器補償單元設置在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。本實用新型應用于部分特殊的10kV配電網線路的低電壓治理，可改善線路沿線的電壓分布、調節電壓至合格水平、提高線路輸送容量，具有負荷“自適應”電壓調節和實時響應的特點，并補可降低串補的串補度，增加裝置和目標線路的穩定性和可靠性。
【專利說明】
10kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置。
【背景技術】
[0002]配網電壓質量是衡量供電質量是否符合標準的一項重要指標，其質量的優劣直接關系到用電設備的安全經濟運行和生產的正常運作。我國配電網部分線路存在線徑小，線路長(尤其是山村線路)，配電變壓器數量多的現狀，甚至較多線路帶有多臺大容量的電動機或變化迅速的工業負荷，往往導致線路末端低電壓、電壓跌落嚴重。
[0003]串聯電容器補償技術在輸電網中能夠顯著提高輸電線路利用效率，促進實現電力長距離、大容量、高效率傳輸;應用于電壓較低的輻射狀配電線路可改善電壓分布情況、減小電壓閃變。其結構和控制相對簡單，十分適用于改善長距離配網線路末端電壓偏低的情況。但串聯補償技術在某些特殊配電線路中的應用會受到一定影響，這些線路由于線徑小導致電壓降主要因線路電阻引起，因此串聯電容器補償需要配置較高的串補度才可達到相對明顯的電壓提升效果。較高的串補度會引起一定的風險，包括對線路變壓器、互感器或電機啟動造成影響，增加鐵磁諧振產生的幾率，進而影響線路和用電設備的安全穩定性。
[0004]在這類低電壓線路中僅采用并聯電容器補償時，往往需要多組并補裝置，產生如維護量大，開關動作頻繁，噪聲大，響應速度慢等問題，且往往會引起“重載時電壓低、輕載時電壓高”的問題。對于特殊線路，僅依靠并聯電容器補償也無法滿足電壓要求。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置的技術方案。
[0006]所述的1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于包括串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元，串聯電容器補償單元串聯接入配電線路，并聯電容器補償單元設置在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。
[0007]所述的1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于所述串聯電容器補償單元包括投切操作開關、傳感器、串聯電容器組、保護設備、光電轉換系統和控制器；
[0008]投切操作開關，包括投切斷路器、第一隔離開關和第二隔離開關；
[0009 ] 傳感器，包括電壓互感器、電流互感器和電壓互感器兼電容放電電路；
[0010]串聯電容器組，其串聯接入配電線路；
[0011 ] 保護設備，包括可控硅閥、一體化阻尼電抗/電阻器和旁路接觸器；
[0012]光電轉換系統，包括傳輸光纖和光電轉換器；
[0013]控制器，包括可編程邏輯芯片、電平轉換器、光電隔離、數字及模擬量輸入輸出單兀、AD米樣芯片；
[0014]所述并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組和投切開關。
[0015]所述的1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于:
[0016]所述投切斷路器串接設置在配電線路上，投切斷路器兩端分別連接第一隔離開關和第二隔離開關，第一隔離開關和第二隔離開關之間串聯設置串聯電容器組，構成串聯補償回路；串聯補償回路上每相串聯設置一只電流互感器、任意兩相間設置一只電壓互感器；每相串聯電容器組兩端并聯設置一電壓互感器兼電容放電電路；
[0017]所述可控硅閥與一體化阻尼電抗/電阻器串聯后并聯在串聯電容器組兩端，串聯電容器組兩端還并聯設置一三極旁路接觸器；
[0018]所述光電轉換系統是可控娃閥與控制器信息交互的通道，包括傳輸光纖和光電轉換器，通過光電轉換系統進行信號的傳輸；
[0019]所述并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組和投切開關，并聯電容器組通過投切開關并接在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。
[0020]本實用新型包含串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元，應用于部分特殊的1kV配電網線路的低電壓治理，可改善線路沿線的電壓分布、調節電壓至合格水平、提高線路輸送容量，具有負荷“自適應”電壓調節和實時響應的特點，并補可降低串補的串補度，增加裝置和目標線路的穩定性和可靠性。
[0021]本實用新型包含串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元，并聯電容器的使用可保證配網線路電壓提升效果的同時，降低串聯電容器的串補度，提高裝置和線路的穩定性和可靠性。針對線徑較細、負荷較重的存在低電壓問題的1kV配電網線路，僅靠串聯電容器補償技術，要提升電壓至合格水平，可能需要配置較高串補度的串聯電容器，從而增加裝置和線路的風險。在靠近電源側(串聯電容器的前端)配置合適的并聯電容器，可降低串聯電容器的串補度。并聯電容器與串聯電容器協調運行，即可保證電壓提升的效果，也可提高裝置和線路的穩定性和可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的一次系統的不意圖；
[0023]圖2是本實用新型的電路結構不意圖；
[0024]圖3是本實用新型的整體控制系統框圖；
[0025]圖中:1-投切操作開關，2-傳感器，3-投切開關，4-保護設備，5-光電轉換系統，6_控制器，1.1-投切斷路器，1.2-第一隔離開關，1.3-第二隔離開關，2.1-電壓互感器，2.2-電流互感器，2.3-電壓互感器兼電容放電電路，3.1-串聯電容器組，3.2-并聯電容器組，4.1-可控硅閥，4.2-—體化阻尼電抗/電阻器，4.3-旁路接觸器，5.1-光電轉換器，6.1-可編程邏輯芯片，6.2-電平轉換器，6.3-光電隔離，6.4-AD采樣芯片。
【具體實施方式】
[0026]下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步說明:
[0027]1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，包括串聯電容器補償單元Cl和并聯電容器補償單元C2，串聯電容器補償單元串聯接入配電線路，并聯電容器補償單元設置在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元是裝置實現補償功能的主體部分，其容量和電容器個數根據具體線路參數和工況，通過潮流計算進行配置。裝置正常工作時，在不加任何控制的情況下，串聯電容器補償的電壓能夠自動實時響應負荷電流的變化。當裝置發生故障時，裝置的控制器通過對可控硅閥、旁路接觸器和投切斷路器的操作能夠實現裝置的告警、短時旁路和保護。
[0028]配網的串聯補償主要起到改善輻射狀配電線路沿線電壓分布和減小電壓跌落的作用，有效提高裝置應用的線路末端電壓至合格范圍。裝置工作時將串聯電容器組串聯接入配網線路進行補償，裝置退出時(包括保護的自動退出)將串聯電容器組旁路。在線徑小的特殊線路的應用場合，要保證一定的電壓提升效果，需要配置較高的串補度的串聯電容器，因此在靠1kV電源側配置適當容量的并聯電容器組，可有效降低串聯電容器的設計串補度，從而提高線路和用電設備的穩定性和可靠性。
[0029]本實用新型的串聯電容器補償單元包括投切操作開關1、傳感器2、串聯電容器組
3、保護設備5、光電轉換系統6和控制器7;
[0030]投切操作開關I，用于裝置的自動或者手動投入/切除以及裝置內部檢修維護時裝置與線路的隔離，包括投切斷路器1.1、第一隔離開關1.2和第二隔離開關1.3;
[0031 ] 傳感器2是裝置的測量元件，包括電壓互感器2.1、電流互感器2.2和電壓互感器兼電容放電電路2.3，用于測量線路線電壓、電容器組電壓、電容器組電流、提供控制器電源和電容器的放電電路；
[0032]串聯電容器組3.1，其串聯接入配電線路，補償線路感抗和無功功率，提升線路全線電壓水平；
[0033]保護設備4，包括可控硅閥4.1、一體化阻尼電抗/電阻器4.2和旁路接觸器4.3，用于串聯電容器組的旁路保護，通過控制器對可控硅閥和旁路接觸器進行控制，使保護動作迅速可靠；
[0034]光電轉換系統5，包括傳輸光纖和光電轉換器5.1，用于控制器6對可控硅閥的觸發控制和狀態米集；
[0035]控制器6，包括可編程邏輯芯片6.1、電平轉換器6.2、光電隔離6.3、數字及模擬量輸入輸出單元、AD采樣芯片6.4，控制器用于自動投切、產生告警與保護信號、監測保護設備和電容器組狀態、后臺通訊O
[0036]本實用新型的并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組3.2和投切開關8，投切開關受控制器控制，并聯電容器組用于降低串聯電容器組的設計串補度。
[0037]具體地，投切斷路器1.1串接設置在配電線路上，投切斷路器1.1兩端分別連接第一隔咼開關1.2和第二隔咼開關1.3，第一隔咼開關1.2和第二隔咼開關1.3之間串聯設置串聯電容器組3.1，構成串聯補償回路；串聯補償回路上每相串聯設置一只電流互感器2.1、任意兩相間設置一只電壓互感器2.2，電壓互感器2.2用于測量配電線路的線電壓，為UPS電源提供能量，電流互感器2.1用于測量流經串聯電容器組的電流;每相串聯電容器組3.1兩端并聯設置一電壓互感器兼電容放電電路2.3，用于測量串聯電容器組兩端的電壓同時兼串聯電容器組的放電電路。
[0038]可控硅閥4.1與一體化阻尼電抗/電阻器4.2串聯后并聯在串聯電容器組3.1兩端，串聯電容器組兩端還并聯設置一三極旁路接觸器4.3，可控硅閥與一體化阻尼電抗/電阻器用于串聯電容器組支路的快速過電壓保護，旁路接觸器用于可控硅閥支路的二級保護。
[0039]光電轉換系統5是可控娃閥4.1與控制器6信息交互的通道，包括傳輸光纖和光電轉換器5.1，通過光電轉換系統進行信號的傳輸，信號包括可控硅閥的觸發信號與狀態監測信號。
[0040]并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組3.2和投切開關3，并聯電容器組3.2通過投切開關3并接在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。
[0041]保護設備4的三相高壓可控硅閥每相的主體為一對反并聯的可控硅，每相可控硅對外有兩個電氣連接排，三相一體化阻尼電抗\電阻器4.2分別與三相可控娃閥串聯后，并聯連接在串聯電容器組3.1的兩端。旁路接觸器4.3屬于實現保護的機械開關，同樣并聯連接在串聯電容器組3.1的兩端。
[0042]可控硅閥4.1通過光電轉換系統5與控制器6進行信息交互。控制器6通過觸發光纖發送可控硅觸發信號，通過狀態返回光纖采集可控硅兩端電壓狀態以判斷可控硅導通狀態。光電轉換器5.2將光信號轉換為電信號以達到光電隔離的效果，防止電磁干擾、提高可控硅閥工作的可靠性以及絕緣性。控制器6通過傳感器2和光電轉換系統5接受模擬量和數字量信號，對系統進行計算，對機械開關合電力電子開關進行控制。
[0043]在需要治理低電壓時，將位于靠近1kV線路電源側的并聯電容器組3.2通過控制系統控制其投入，如圖1示意。投切操作開關I中，第一隔離開關1.2、第二隔離開關1.3安裝于投切斷路器1.1的兩端并置于合閘位置，當投切斷路器I.I分閘，串聯電容器組投入線路。
[0044]裝置產生故障需要保護時，控制系統觸發可控硅導通后合閘旁路接觸器和投切斷路器。
[0045]本實用新型應用于部分特殊的1kV配電網線路的低電壓治理，可改善線路沿線的電壓分布、調節電壓至合格水平、提高線路輸送容量，具有負荷“自適應”電壓調節和實時響應的特點，并補可降低串補的串補度，增加裝置和目標線路的穩定性和可靠性。
【主權項】
1.1OkV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于包括串聯電容器補償單元和并聯電容器補償單元，串聯電容器補償單元串聯接入配電線路，并聯電容器補償單元設置在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。2.根據權利要求1所述的1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于所述串聯電容器補償單元包括投切操作開關、傳感器、串聯電容器組、保護設備、光電轉換系統和控制器； 投切操作開關，包括投切斷路器、第一隔離開關和第二隔離開關； 傳感器，包括電壓互感器、電流互感器和電壓互感器兼電容放電電路； 串聯電容器組，其串聯接入配電線路； 保護設備，包括可控硅閥、一體化阻尼電抗/電阻器和旁路接觸器； 光電轉換系統，包括傳輸光纖和光電轉換器； 控制器，包括可編程邏輯芯片、電平轉換器、光電隔離、數字及模擬量輸入輸出單元、AD米樣芯片； 所述并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組和投切開關。3.根據權利要求2所述的1kV配電線路串、并聯混合型電容補償裝置，其特征在于: 所述投切斷路器串接設置在配電線路上，投切斷路器兩端分別連接第一隔離開關和第二隔離開關，第一隔離開關和第二隔離開關之間串聯設置串聯電容器組，構成串聯補償回路；串聯補償回路上每相串聯設置一只電流互感器、任意兩相間設置一只電壓互感器;每相串聯電容器組兩端并聯設置一電壓互感器兼電容放電電路； 所述可控硅閥與一體化阻尼電抗/電阻器串聯后并聯在串聯電容器組兩端，串聯電容器組兩端還并聯設置一三極旁路接觸器； 所述光電轉換系統是可控硅閥與控制器信息交互的通道，包括傳輸光纖和光電轉換器，通過光電轉換系統進行信號的傳輸； 所述并聯電容器補償單元，包括并聯電容器組和投切開關，并聯電容器組通過投切開關并接在串聯電容器補償單元前端且位于配電線路電源側。
【文檔編號】H02J3/18GK205544299SQ201620090776
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】梁橋, 梁一橋, 呂佳銘, 饒崇林
【申請人】浙江桂容諧平科技有限責任公司