CN111952970B - 一种配电网合环调电方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种配电网合环调电方法及装置，包括控制器、移相变压器和合环开关；通过移相变压器调节单侧电压幅值和相角，改变合环两端电压幅值相角差，以移相变压器为基础，串联限流电抗器，通过对单侧母线电压幅值相角的解耦控制，调节其与另一端电压幅值相角差到一定安全范围内，从而实现安全合环调电，能够有效解决合环调电对配电网正常运行造成的影响，提升供电可靠性和安全性。

Description

一种配电网合环调电方法及装置

技术领域

本申请涉及配电网运行技术领域，尤其涉及一种配电网合环调电方法及装置。

背景技术

现阶段，我国配电网考虑到短路电流对系统和设备运行的影响,普遍实行合环设计，开环运行。当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷就可以进行负荷转移，通过合环操作，将负荷转移到与之相连的其他母线或馈线上，从而实现不停电倒负荷，即合环调电。合环调电可以减少用户的停电时间，提高供电的可靠性，保证系统供电质量，提高公众对电力服务的满意度。伴随电力负荷密度增大，电网结构愈加复杂，双电源供电甚至多电源供电越来越多，通过合环和解环操作实现不停电倒负荷成为一种必然趋势。

当隶属于两个不同分区的变电站进行合环调电时，受系统运行状况和电网参数影响，将可能出现因合环潮流过大而引起设备过载、继电保护误动、短路电流超标、电磁环网引起事故扩大等风险，影响电网安全。即合环操作带来的主要问题就是由于在合环开关或联络开关的两侧母线在合环前存在一定的电压相量差，可能导致合环操作中产生过大的合环电流，引起速断保护或过流保护误动，扩大停电面积，造成恶劣后果。

因此，要保证安全合环，必须最大限度减小合环开关两端母线电压差和相角差，将合环电流控制在设备和系统可以承受的范围内(不损坏设备，不引起保护误动等)。为了达到这一目的，目前，最常规的做法调整电网运行方式，通过调节上级电源合环，或者投入并联电抗器、电容器等无功设备来调节母线电压差和相角差。但该方法受系统设备分布情况制约，调节能力有限，而且无论是调整上级电源合环还是其他的运行方式改变，都需要进行大量的方式计算，增大了计算工作量的同时,往往也会带来繁重的现场操作。

发明内容

本申请提供了一种配电网合环调电方法及装置，用于解决配网母线电压幅值、相角差别较大场景下的合环调电，短时停电造成的经济和社会影响，供电可靠性差的问题。

一种配电网合环调电方法，包括以下步骤：

S1：采集合环开关两侧的电压信号U₁和U₂，计算电压相角幅值差值；

S2：根据所述电压相角幅值差，计算移相变压器移相范围和调压范围；

S3：根据所述移相范围和调压范围确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；

S4：根据所述移相控制信号Kp对U₁进行移相操作,根据所述调压控制信号Ka对U₁进行调压操作,得到经过移相调压操作后的电压U₃；

S5：判断所述经过移相调压操作后的电压U3与所述电压U2的相角幅值差值，控制合环开关闭合，进行合环调电；

S6:回调移相变压器，闭合母联开关，并将移相变压器支路从配电网中退出，实现合环调电。

可选的，所述判断所述经过移相调压操作后的电压U₃与所述电压U₂的相角幅值差值为：

若所述经过移相调压操作后的电压U₃大于预设相角幅值差阈值，则再次执行S3操作；

若经过移相调压操作后的电压U₃小于等于预设相角幅值差阈值，则控制合环开关闭合，进行合环调电；

所述相角幅值差阈值可根据使用需求进行实时调整。

一种配电网合环调电装置，包括控制器、移相变压器和合环开关；

所述控制器被配置为采集合环开关两侧U₁和U₂的电压信号，计算电压相角幅值差值；根据电压相角幅值差，计算移相变压器移相范围和调压范围；根据移相范围和调压范围进一步确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；所述控制器还被配置为向所述合环开关发送指令；

所述移相变压器被配置为通过根据移相控制信号Kp对U₁进行移相操作,根据调压控制信号Ka对U₁进行调压操作；

可选的，所述合环开关包括QF101、QF102、QF103以及快速开关KS，所述合环开关被配置为接收控制器指令，进行配电网合环调电操作。

可选的，所述移相变压器包括第一变压器，第二变压器、第三变压器，所述第一变压器为串联变压器，所述第一变压器低压绕组触头处于高压绕组的中点，所述第二变压器和所述第三变压器分别与开关连接，对电压相角进行调节。

可选的，所述配电网合环调电装置还包括限流电抗器，所述限流电抗器与所述移相变压器串联，所述限流电抗器被配置为平抑合环暂态过程的冲击电流，所述限流电抗器还被配置为在合环运行短路故障时，限制短路电流，保护一次设备。

可选的，所述快速开关KS被配置为配合移相变压器实现合环调电，还被配置为在短路电流达到峰值之前将故障隔离，对一次设备进行保护。

可选的，所述装置在通过移相变压器实现合环调电后，需要将移相变压器回调，在其移相变压器输入输出差值范围在预设阈值范围内后，闭合母联开关QF103，并同时断开快速开关KS，最终通过母联开关实现合环调电。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种配电网合环调电方法及装置，通过移相变压器调节单侧电压幅值和相角，改变合环两端电压幅值相角差，以移相变压器为基础，串联限流电抗器，通过对单侧母线电压幅值相角的解耦控制，调节其与另一端电压幅值相角差到一定安全范围内，从而实现安全合环调电，能够有效解决合环调电对配电网正常运行造成的影响，提升供电可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的配电网合环调电方法的流程示意图；

图2是本申请的配电网合环调电装置的连接示意图；

图3是本申请的所述移相变压器的结构示意图；

图4是本申请的所述配电网合环调电装置的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种配电网合环调电方法，包括以下步骤：

S1：采集合环开关两侧的电压信号U₁和U₂，计算电压相角幅值差值；

S2：根据所述电压相角幅值差，计算移相变压器移相范围和调压范围；

S3：根据所述移相范围和调压范围确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；

S4：根据所述移相控制信号Kp对U₁进行移相操作,根据所述调压控制信号Ka对U₁进行调压操作,得到经过移相调压操作后的电压U₃；

S5：判断所述经过移相调压操作后的电压U3与所述电压U2的相角幅值差值，控制合环开关闭合，进行合环调电；

S6:回调移相变压器，闭合母联开关，并将移相变压器支路从配电网中退出，实现合环调电。

所述判断所述经过移相调压操作后的电压U₃与所述电压U₂的相角幅值差值为：

若所述经过移相调压操作后的电压U₃大于预设相角幅值差阈值，则再次执行S3操作；

若经过移相调压操作后的电压U₃小于等于预设相角幅值差阈值，则控制合环开关闭合，进行合环调电；

所述相角幅值差阈值可根据使用需求进行实时调整。

更为具体的是回调移相变变压器，闭合母联开关，将移相变压器从支路中退出，实现通过母联开关的合环调电。

如图2所示，一种配电网合环调电装置，包括控制器、移相变压器和合环开关；

所述控制器被配置为采集合环开关两侧U₁和U₂的电压信号，计算电压相角幅值差值；根据电压相角幅值差，计算移相变压器移相范围和调压范围；根据移相范围和调压范围进一步确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；所述控制器还被配置为向合环开关发送指令。更为具体的是，所述控制器通过集成合环相关功能控制和继电保护实现对开关QF101、QF102、QF103、快速开关KS及移相变压器的控制。

所述移相变压器被配置为通过根据移相控制信号Kp对U₁或U₂进行移相操作,根据调压控制信号Ka对U₁进行调压操作；

所述合环开关包括QF101、QF102、QF103以及快速开关KS，所述合环开关被配置为接收控制器指令，进行配电网合环调电操作。更为具体的是，所述QF103开关用于将所述移相变压器支路接入或接出配电网。

所述移相变压器包括第一变压器、第二变压器以及第三变压器，所述第一变压器为串联变压器，所述第一变压器低压绕组触头处于高压绕组的中点，所述第二变压器和所述第三变压器分别与不同开关连接，对电压相角进行调节。如图3所示，移相变压器的三相输入为A1、B1和C1，输出为A2、B2和C2。其整体由3个变压器构成，即第一变压器、第二变压器以及第三变压器，其中，第一变压器为串联变压器，公共绕组占高压绕组的一半，即低压绕组触头处于高压绕组的中点，第二变压器和第三变压器可以通过分接开关实现变比Kp和Ka的自动调节，此处第二变压器分接开关集成极性转换开关实现变压器原副边电压180°翻转，便于实现电压相角的超前或滞后调节。因此，通过调节第二变压器的变比Kp，配合第一变压器可以在不改变电压幅值的情况下调节电压相位，电压移相完成后，可以通过调节第三变压器变比Ka继续改变电压的幅值。

进一步的，所述配电网合环调电装置还包括限流电抗器，所述限流电抗器与所述移相变压器串联，所述限流电抗器被配置为平抑合环及旁路暂态过程的冲击电流，所述限流电抗器还被配置为在合环运行短路故障时，限制短路电流，保护一次设备。

在一些实施例中，如图4所示，当装置正常工作时，控制器根据采集到的合环开关两侧电压U₁和U₂等模拟量，计算电压相角幅值差值，并同时采集开关QF101、QF102、QF103及快速开关KS的分合闸位置信号。控制器根据电压相角幅值差，计算移相变压器移相、调压范围，从而确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka。考虑到移相变压器分接头不是连续的，根据电压相角幅值差，确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka的方法，可以采用查表法或分段函数解析法。根据确定的移相控制信号Kp，调节移相变压器T2部分的分接头，使其变比达到，完成电压U₁的移相工作。根据确定的调压控制信号Ka，调节移相变压器T3部分的分接头，完成电压U₁的调压工作。比较U₁经移相调压后的电压U₃与电压U₂的相角幅值差，如果满足合环调电规程按要求，则流程进行下一步操作，如果不满足则重新计算移相变压器移相范围和调压范围，从而确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka。继续进行电压比较和移相控制信号Kp和调压控制信号Ka的计算。合上快速开关KS，电源V₁和电源V₂通过移相变压器和电抗器实现合环供电。合上QF103母联开关。断开快速开关KS，退出移相变压器和串联电抗器，实现电源V₁和电源V₂之间合环调电。根据现场检修需求，断开QF101或QF102任一侧开关，而不影响负载供电。

进一步的，所述快速开关KS被配置为配合移相变压器实现合环调电，还被配置为在短路电流达到峰值之前将故障隔离，对一次设备进行保护。

进一步的，所述装置在通过移相变压器实现合环调电后，需要将移相变压器回调，在其移相变压器输入输出差值范围在预设阈值范围内后，闭合母联开关QF103，并同时断开快速开关KS，最终通过母联开关实现合环调电。更为具体的是，可以减小损耗，进一步减小对配网运行的影响。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种配电网合环调电方法及装置，包括控制器、移相变压器和合环开关；通过移相变压器调节单侧电压幅值和相角，改变合环两端电压幅值相角差，以移相变压器为基础，串联限流电抗器，通过母线电压幅值相角的解耦控制，调节单侧电压与另一端电压幅值相角差到一定安全范围内，从而实现安全合环调电，能够有效解决合环调电对配电网正常运行造成的影响，提升供电可靠性和安全性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种配电网合环调电方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集合环开关两侧的电压信号U₁和U₂，计算电压相角幅值差值；

根据所述电压相角幅值差值，计算移相变压器移相范围和调压范围；

根据所述移相范围和调压范围确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；

根据所述移相控制信号Kp对U₁进行移相操作,根据所述调压控制信号Ka对U₁进行调压操作,得到经过移相调压操作后的电压U₃；

判断所述经过移相调压操作后的电压U₃与所述电压U₂的相角幅值差值，根据判断结果控制合环开关闭合，进行合环调电；

所述移相变压器包括第一变压器，第二变压器和第三变压器，所述第一变压器为串联变压器，所述第一变压器低压绕组触头处于高压绕组的中点，所述第二变压器和所述第三变压器分别与不同开关连接，对电压幅值和相角进行调节；根据调整所述第一变压器低压绕组触头位置和所述第二变压器移相控制信号Kp对U1进行幅值不变的移相操作，根据所述第三变压器调压控制信号Ka对U1进行相位不变的调压操作；

回调移相变压器，闭合母联开关，并将移相变压器支路从配电网中退出，实现合环调电。

2.根据权利要求1所述的配电网合环调电方法，其特征在于，判断所述经过移相调压操作后的电压U₃与所述电压U₂的相角幅值差值,具体步骤包括：

若所述经过移相调压操作后的电压U₃大于预设相角幅值差阈值，则再次执行所述根据所述电压相角幅值差值，计算移相变压器移相范围和调压范围操作；

若经过移相调压操作后的电压U₃小于等于预设相角幅值差阈值，则控制合环开关闭合，进行合环调电。

3.一种配电网合环调电装置，其特征在于，包括控制器、移相变压器和合环开关；

所述控制器被配置为采集合环开关两侧U₁和U₂的电压信号，计算电压相角幅值差值；根据电压相角幅值差，计算移相变压器移相范围和调压范围；根据移相范围和调压范围进一步确定移相控制信号Kp和调压控制信号Ka；所述控制器还被配置为向所述合环开关发送指令；

所述移相变压器被配置为通过根据移相控制信号Kp对U₁进行移相操作,根据调压控制信号Ka对U₁进行调压操作；

所述合环开关包括QF101、QF102、QF103以及快速开关KS，所述合环开关被配置为接收控制器指令，进行配电网合环调电操作；

所述移相变压器包括第一变压器，第二变压器和第三变压器，所述第一变压器为串联变压器，所述第一变压器低压绕组触头处于高压绕组的中点，所述第二变压器和所述第三变压器分别与不同开关连接，对电压相角进行调节；

所述配电网合环调电装置还包括限流电抗器，所述限流电抗器与所述移相变压器串联，所述限流电抗器被配置为平抑合环暂态过程的冲击电流，所述限流电抗器还被配置为在合环运行短路故障时，限制短路电流，保护一次设备；

所述装置在通过移相变压器实现合环调电后，需要将移相变压器回调，在其移相变压器输入输出差值范围在预设阈值范围内后，闭合母联开关QF103，并同时断开快速开关KS，最终通过母联开关实现合环调电。

4.根据权利要求3所述的配电网合环调电装置，其特征在于，所述快速开关KS被配置为配合移相变压器实现合环调电，还被配置为在短路电流达到峰值之前将故障隔离，对一次设备进行保护。