一种区域配电网多技术降损节能系统的制作方法

1.本发明涉及配电网技术领域，具体而言，涉及配电网各等级电压的电压无功调整装置及控制系统。


背景技术：

2.配电网主要由输电线路和变压器构成，一般指110kv电压等级以下，用电密集地区扩展到220kv以下。各级电压层级间用变压器耦合传递电能。变压器的各级线圈要和各层级的电压相匹配。现在配电网中的负荷变化存在着以下特点，自上而下负荷变化逐渐增大。因配电网直接与用户连接，输电线路繁多，且长短不一，负荷的变化较大等原因，造成了电压在输电线路和变压器上的电压损失是随负荷的变化而变化，就造成了配电网各处不同的电压偏差，并且随时间变化而变化。配电网基础好的地区常出现高电压，基础差的地区常出现低电压。高的到260v，低的到160v是常见现象。同时在交流电路中无功功率无处不在，在配电网线路中，容性无功功率较小，且与电流大小无关，在有负荷电流时可以忽略不计。所以感性无功是配电网产生的主要无功，如果不采取补偿措施往往会造成较大的电能损耗。
3.电压质量和无功功率是影响配电网电能损耗的主要因素，现役配电网中变电站中的主变都配置了有载调压功能，但负荷变化大直接给用户供电的配电变压器却没有配置有载调压功能，导致其供电电压时高时低、偏差较大，同时其配置的低压无功补偿装置只能补偿低压线路，配电变压器的无功无法补偿，造成无功流动，损耗大；而变电站、线路中也均配置了无功补偿装置，但其大部分都是一组或两组电容器补偿，电容器组投入就过补，不投就欠补，导致现其运行的大部分变电站无功补偿效果差，大量的无功功率就要来自于电源端，无功电流流动就会造成一定的电能损耗，同时还降低电网的输送能力、电压质量变差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种区域电网多技术节能降损系统，其采取哪里需要无功就在哪里进行无功补偿，避免无功从电源侧供给。实现处处、时时无功平衡，电压合格稳定。由点到面，从配电网区域网的概念统筹考虑，实施：“区域配电网多技术降损节能”。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种区域配电网多技术降损节能系统，其特征在于，包括不同层级的域，从下至上包括：配变域、线域、站域、区域；一个所述线域包括若干个配电变压器供电区域即所述配变域；一个所述站域包括若干个10kv线路供电区域即所述线域；一个所述区域包括若干个变压器站供电区域即所述站域；每个所述域入口处都设置有电能质量监测点，每个所述域根据其电压等级及负荷变化，择点安装电压无功优化补偿装置，每个所述电压无功优化补偿装置均设置有电能质量监测点；所述区域、所述站域、所述线域、所述配变域各级供电区域，从最下层的所述配变域开
始，在出现无功不平衡的位置配置不同电压等级的所述电压无功优化补偿装置，逐级向上进行电压无功平衡；各个所述域中的所述电压无功优化补偿装置根据其采集到的电压、电流参数可独立进行分析计算自动进行电压档位调整及无功调节；下层所述域中的所述电压无功优化补偿装置、所述电能质量监测点可通过通讯联网将其设备状态、参数上传至上层所述域中的控制系统中，上层所述域中的控制系统可根据其上传的数据对下层所述域中的设备进行调控。
6.根据本发明优选的一种实施方式，所述配变域中配电变压器实现电压无功综合控制即配变vqc，以10kv进线为监测点，测量的无功功率由所述配变vqc中的共补电容器进行补偿，补偿配电变压器产生的无功；配电变压器低压侧400v监测点测量的无功功率由所述配变vqc中的分相补偿电容器进行补偿，补偿低压线路产生的三相不同的无功功率。
7.根据本发明优选的一种实施方式，所述配变域中还包含400v线路自动补偿装置、400v就地补偿装置，其根据用电设备的无功需求情况进行设置，使400v供电线路上无功趋于平衡及用电设备的无功平衡。
8.根据本发明优选的一种实施方式，所述线域包括若干个所述配变域，所述线域入口设置有所述电能质量监测点，用于监测电能质量及无功情况，所述线域中还包括10kv线路无功补偿装置、10kv线路电压无功综合调整装置即10kv线路vqc，其根据10kv线路的实际负荷及无功情况择点安装若干台所述10kv线路无功补偿装置，10kv线路较长时择点安装所述10kv线路vqc，所述10kv线路无功补偿装置、所述10kv线路vqc均设置电能质量监测点。
9.根据本发明优选的一种实施方式，所述站域包括若干个所述线域，所述站域入口处及所述站域中的主变压器的低压侧均设置所述电能质量监测点，用于监测电能质量及无功情况，所述站域中还包括10kv紧凑型精细无功补偿装置，根据所述站域中的实际负荷及无功需求情况，配置相应容量及相应电容器组数的所述10kv紧凑型精细无功补偿装置，补偿所述站域的无功不需要从入口流入。
10.根据本发明优选的一种实施方式，所述10kv紧凑型精细无功补偿装置根据所述站域负荷变化及无功需求情况进行电容器组数及容量的配置，所述电容器可精细分成10组，并根据实际运行情况自动进行电容器的投切，使无功趋于平衡。
11.根据本发明优选的一种实施方式，所述区域包括若干个所述站域，所述区域入口处及所述区域中的主变压器的低压侧均设置所述电能质量监测点，用于监测电能质量及无功情况，所述区域中还包括35kv紧凑型精细无功补偿装置，根据所述区域中的实际负荷及无功需求情况，配置相应容量及相应电容器组数的所述35kv紧凑型精细无功补偿装置，补偿所述区域的无功不需要从入口流入。
12.根据本发明优选的一种实施方式，所述35kv紧凑型精细无功补偿装置根据所述区域负荷变化及无功需求情况进行电容器组数及容量的配置，所述电容器可精细分成10组，并根据实际运行情况自动进行电容器的投切，使无功趋于平衡。
13.根据本发明优选的一种实施方式，所述线域中设置有线域控制中心，所述站域中设置有站域控制中心，所述区域设置有区域控制中心；所述线域控制中心通过通讯联网与所述配变域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置连接，所述线域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置与所述线域控制中心连接，所述线域控制
中心可以接收所述配变域及所述线域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置的电气参数信息进行分析计算，并根据计算结果对其发出调控指令；所述站域控制中心通过通讯联网与所述线域控制中心、所述站域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置连接，所述站域控制中心可以接收所述线域控制中心及所述站域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置的电气参数信息进行分析计算，并根据计算结果对其发出调控指令；所述区域控制中心通过通讯联网与所述站域控制中心、所述区域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置连接，所述区域控制中心可以接收所述站域控制中心及所述区域中的所述电能质量监测点、所述电压无功优化补偿装置的电气参数信息进行分析计算，并根据计算结果对其发出调控指令。
14.相对于现有技术，本发明的有益效果是将配电网根据电压等级分成不同层级的域，对每个域都设置电压、无功监测点，针对实时负荷及无功情况，配置相应的电压无功补偿设备，根据实时监测数据，电压无功补偿设备自动进行电压、无功的调控，以保证域内无功流动最小、损耗最低；同时通过选用精细化补偿设备解决运行设备中存在的无功投入过补，不投欠补的问题，因配电变压器实现了电压无功的综合调控，也解决了现役运行的配电变压器没有无功补偿的问题，通过区域多技术降损节能系统的配置可实现网内无功流动最少，提高配电网的输送能力，提高供电电压的合格，使配电网运行在最优状态。
附图说明
15.图1是本发明针对配电网不同等级电压的一种区域配电网多技术降损节能系统的层次域划分；图2是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统中配变域的无功优化结构原理示意图；图3是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统中线域的无功优化结构原理示意图；图4是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统中站域的无功优化结构原理示意图；图5是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统中配电变压器电压无功综合调整装置（配变vqc）的原理示意图；图6是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统中10kv或35kv紧凑型精细无功补偿装置原理示意图；图7是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统的各域通信结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下所描述的实施方式仅用于更加清晰地说明本发明的技术方案，是本发明选定的实施方式，而不是全部的实施方式，不能以此来限制本发明的保护范围。本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
17.参见图1是一种区域配电网多技术降损节能系统根据电压等级分成的四个域，从
下到上依次为：配变域：一台配电变压器的供电区域，线域：一条10kv线路的供电区域，站域：一座35kv/110kv变电站供电区域，区域：一座220kv变电站供电区域；一个线域中包括若干个配变域，一个站域中包括若干个线域，一个区域中包括若干个站域。
18.参见图2至图4，是一种区域配电网多技术降损节能系统中各域的设备结构原理示意，系统架构主要功能是实现各个域中的电压稳定及无功平衡，来降低各个域中设备及线路的损耗，基本原理是从最下层的配变域开始，在出现无功不平衡的位置根据电压等级及实际运行情况配置电压无功优化补偿装置，电压无功优化补偿装置根据实际运行负荷变化及无功需求自动进行电压调整及无功补偿，实时保证无功平衡、电压稳定，逐级向上进行电压无功平衡。
19.图2至图4中，每个域中均包括电能质量监测点即图2至图4中的监测点及电压无功优化补偿装置，监测点可以是单独的电能质量监测终端，也可以与电压无功优化补偿装置一体化即每个电压无功优化补偿装置中均设置有监测点，监测点可实时进行电压、电流等相关电气参数的采集，各个域中的电压无功优化补偿装置根据其采集到的电压、电流参数可独立进行分析计算自动进行电压档位调整及无功调节，也可以通过无线或有线通讯网络上传数据。
20.参见图2是配变域的设备结构及原理示意图，配变域中的电压无功优化补偿装置包括配电变压器电压无功综合调整装置即配变vqc、400v线路自动补偿装置、400v就地补偿装置，还包括电能质量检测点即图2中的400v补偿终端装置，其根据用电设备的无功需求情况进行设置，使配电变压器、400v供电线路上无功趋于平衡及用电设备的无功平衡；例如图2中所示在电动机旁随机安装400v就地补偿装置，可与电动机启停联锁控制，电动机负荷变化较大时能够跟踪负荷变化进行补偿，使电动机的无功时时平衡；在400v线路上择点安装一台或若干台400v线路自动补偿装置，用于补偿零散用电设备的无功需求，如：城镇或农村居民家用电器的无功需求；在配电变压器低压侧安装一台具有通信功能的400v补偿终端装置，该装置和配电变压器配合具有电压无功综合控制功能，在保证本配变域入口处无功平衡的同时，又能够调节配电变压器的有载调压分接头使400v电压输出稳定，该装置除了保证本配变域入口处无功平衡外，还具有一定的无功备用容量；参见图5是以配变vqc为例展示了电压无功综合控制（vqc）的原理示意，其以10kv进线为监测点，测量的无功功率由配变vqc中的共补电容器进行补偿，补偿配电变压器产生的无功；以配电变压器低压侧400v为监测点，测量的无功功率由配变vqc中的分相补偿电容器进行补偿，补偿低压线路产生的三相不同的无功功率，保证配电变压器及低压线路的无功电压平衡，大大降低配变的无功损耗及线路损耗。
21.参见图3是线域的设备结构及原理示意图，线域中的电压无功优化补偿装置包括10kv线路无功补偿装置、10kv线路电压无功综合调整装置即10kv线路vqc，其根据10kv线路的实际负荷及无功情况择点安装若干台10kv线路无功补偿装置，10kv线路较长时择点安装10kv线路vqc，10kv线路无功补偿装置、10kv线路vqc均具有电能质量监测功能，每一个10kv线路无功补偿装置、10kv线路vqc的接入点，既是无功补偿节点又是电能质量监测点，以监测点向下形成一个无功优化区域。择点安装若干台（通常1台至3台）10kv线路无功补偿装置、10kv线路vqc，在10kv线路上就有若干个电能质量监测点，即形成若干层无功优化区域，线域电压无功优化系统就以各个监测点作为电压无功平衡目标点，进行本域电压无功优
化，使电压无功由下而上逐层平衡。
22.参见图4是站域的设备结构及原理示意图，站域中的电压无功优化补偿装置主要是10kv紧凑型精细无功补偿装置，其具有电能质量监测功能，在站域入口处及站域中的主变压器的低压侧均设置电能质量监测点，用于监测电能质量及无功情况，根据站域中的实际负荷及无功需求情况，配置相应容量及相应电容器组数的10kv紧凑型精细无功补偿装置，补偿站域的无功不需要从入口流入，10kv紧凑型精细无功补偿装置可根据实际负荷变化情况进行电容器容量的配置，同时可将电容器分成多达10组，实时跟踪负荷变化进行无功补偿，其解决了现役运行中变电站的电容器只有一组或两组无法满足实际需求的欠补或过补的问题，节能降损效果显著。
23.区域包括若干个站域，其区域的设备结构及原理与站域类似，区域中的电压无功优化补偿装置主要是35kv紧凑型精细无功补偿装置，在区域入口处及区域中的主变压器的低压侧均设置电能质量监测点，用于监测电能质量及无功情况，根据区域中的实际负荷及无功需求情况，配置相应容量及相应电容器组数的35kv紧凑型精细无功补偿装置，补偿区域的无功不需要从入口流入，35kv紧凑型精细无功补偿装置可根据实际负荷变化情况进行电容器容量的配置，同时可将电容器分成多达10组，实时跟踪负荷变化进行无功补偿，其解决了现役运行中变电站的电容器只有一组或两组无法满足实际需求的欠补或过补的问题，节能降损效果显著。
24.参见图6是以10kv紧凑型精细无功补偿装置为例展示了紧凑型无功补偿装置的原理，从图中可看出其电容器是分成了5组进行的原理示意，其采用了连接式母线方式将高压投切开关进行连接，大大节省了占地面积，其在原无功补偿装置占地位置上可直接改造或替换成10kv或35kv紧凑型精细无功补偿装置，符合实际运行需求，又不需要增加占地空间，经济效益显著。
25.参见图7是本发明一种区域配电网多技术降损节能系统的各域通信结构示意图，在区域中设置有一套“区域配电网多技术降损节能控制中心”（简称：区域控制中心，又叫做：主站），站域中设置站域控制中心，线域中设置线域控制中心，站域控制中心是区域控制中心的子系统，它既可以独立自动运行，也可以受控于区域控制中心，线域控制中心是站域控制中心的子系统，它既可以独立自动运行，也可以受控于站域控制中心。
26.区域控制中心（主站）与站域控制中心（子站）之间，通过有线或无线通信方式进行网络通信，区域控制中心（主站）对所有站域的数据信息进行存储、分析、计算，并根据计算结果向各个站域控制中心（子站）发出指令，同时显示和存储各种数据信息，形成一个“区域配电网多技术降损节能系统”。
27.400v线路自动补偿装置、400v就地补偿装置是线域控制中心直接可控制的补偿终端装置，是区域配电网多技术降损节能系统最末端的可控制补偿终端装置。400v线路自动补偿装置、400v就地补偿装置、配变vqc、10kv线路无功补偿装置、10kv线路电压无功综合调整装置，它们既可以各自独立自动运行，也可以受控于线域控制中心。可以接受线域控制中心下传的指令并动作，同时向线域控制中心上传各种电气数据，线域控制中心对该电气数据进行分析计算，并根据计算结果下传指令或将数据信息上传至站域控制中心（子站）。
28.线域控制中心和10kv紧凑型精细无功补偿装置，它们既可以各自独立自动运行，也可以受控于站域控制中心（子站）。可以接受站域控制中心（子站）下传的指令，再下传或
动作，同时向站域控制中心（子站）上传各种电气数据，站域控制中心（子站）对它们的电气数据进行存储、分析、计算，并根据计算结果下传指令或将数据信息上传至区域控制中心（主站）。
29.站域控制中心和35kv紧凑型精细无功补偿装置，既可以独立自动运行，也可以受控于区域控制中心（主站），可以接受区域控制中心（主站）的指令或下传，同时向区域控制中心（主站）上传各种电气数据，区域控制中心（主站）对所有站域的数据信息进行存储、分析、计算，并根据计算结果向各个站域电压无功优化系统发出指令。
30.参见图1至图6可知，区域、站域、线域、配变域各级供电区域，从底层配变域开始，电压无功优化补偿装置自动运行，分层分区就地补偿，避免无功从电源侧供给，实现处处、时时无功平衡，电压合格稳定，同时其电压无功优化补偿装置既可以独立运行，亦可以受控于各域控制中心，整个系统通过通讯网络连接，可实现实时数据采集、存储、监控、分析、控制等，整个系统及设备实现四遥功能，针对现役运行设备及配电网存在的电压、无功问题及其进一步导致的损耗严重问题，在本发明区域配电网多技术降损节能系统中所有需要无功补偿的节点均安装无功自动补偿装置，安装在变压器（包括配电变压器）低压侧的无功自动补偿装置，均具有电压无功综合自动控制vqc功能，在无功自动补偿的同时也自动调节变压器分接头进行自动调压，使电压无功平衡从400v用电设备、400v线路、及配电变压器低压400v侧开始，向上逐级无功电压平衡，避免了无功在电网中的流动，同时通过调整电压，也提高了配网的输电能力，大大降低损耗，通过电压无功的配合调控及整个区域网络的监控，可使配网区域内设备运行状态达到最优、损耗降到最低，实现配电网的经济运行。
31.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理及结构的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些变化和改进也应视为本发明的保护范围。