[发明专利]一种单相或三相电磁式串联型双向电压调节拓扑电路

说明书

本发明公开了属于配用电网与分布式电源并网领域的一种单相或三相电磁式串联型双向电压调节拓扑电路，主要包括闭合铁芯磁路、一次绕组、多分接头二次线圈、有载调压分接开关等部分。多分接头二次线圈与有载调压分接开关连接构成二次调节绕组，经过闭合的铁芯磁路实现一次绕组与二次绕组之间的电压变换、功率转换，通过有载分接开关的选择，进行二次绕组电压的增、减及极性调节。本发明既能解决供配电线路长导致的线路末端电压偏低的问题，也能解决分布式电源高渗透率接入所造成的线路末端电压越高限的问题，实现线路末端电压的有效控制。

技术领域

本发明属于配电网与分布式电源并网技术领域，特别涉及分布式电源高渗透率、长线路接入造成的供配电线路末端电压越限(越高限和越低限)问题。

背景技术

由于分布式电源大多位于偏远地块，甚至位于荒山、荒地，往往需要较长距离供配电线路传送电能，随着分布式电源渗透率的不断提高，白天功率反送引起配电线路末端电压抬升，超过供电电压上限，对末端及沿线用户的电力设备造成危害。简单地下调变电站出口端电压，保障白天功率反送时供配电线路末端电压不越上限，则导致夜间供配电线路末端电压低于下限，即在分布式电源高渗透率下较长距离供配电线路末端及沿线电压昼夜偏差变化大，超过了供电电压的允许偏差范围。

采用线路增容改造的方法可降低末端及沿线的电压抬升程度，但施工周期长，影响对沿线电力用户的供用电。同时，电力线缆及工程施工的成本高，回收周期长，投资效益低。而且，潮流计算分析表明，即使在线路增容改造后仍存在供配电线路末端电压偏高的现象，并不能完全解决配电网对高渗透率分布式电源的消纳问题。

传统利用并联电容器或电感器等无功补偿方式来改善电压水平的方法对高功率因数线路的调压效果并不明显。

采用新能源发电单元发有功、吸无功的复用方式调节并网点电压的方法，亦有人称为逆控一体机的无功功率自适应电压控制技术，在分布式电源逆变器出力较轻时有一定的调压效果。但考虑到中、低压线路的阻感特性时(末端电压升高的纵分量ΔU₂＝(PR-QX)/U₂、横分量δU₂＝(PX+QR)/U₂)，即：当阻感线路运行在高功率因数下，其线路末端电压升高(或降低)主要为电阻压降分量。在光伏逆变器出力较高时，逆变器的无功剩余容量低，调压能力弱，此时若要确保电压不越上限，需要通过深度弃光的方式去限制有功出力并多发感性无功。考虑到光伏高发的持续时间较长(例如，10：00-14：30)、高阻感性线路以及光伏高比例接入等因素，这种调压方式将导致长时间的大规模弃光，降低了发电效益，而且较高的线路无功会明显加大线损。

由于电力电子开关控制灵活，调制方便、精确，采用纯电力电子技术的潮流控制装置(UPFC)时，可以在一定程度上解决并网点电压过高的问题，但纯电力电子系统热容量小、耐受性差、抗冲击能力弱，而且成本高，难以适应配电网络及配电线路所面临的雷暴风雪灾害与酷暑严寒的自然环境，以及复杂的负荷性质等条件。

采用晶闸管可控串补(TCSC)类装置仍然属于调节线路电抗的方式，可补偿线路的电抗电压分量，适合高压线路(属高感性，线路电阻小甚至可忽略)的电压调节，但不适合中、低压线路(属阻感性，甚至高阻性，线路电阻不可忽略)的电压调节。

采用常规的有载调压变压器通过有载分接开关的控制可以改变变比，可以调节二次电压，但这种调压器属级联型结构，其容量需大于等于所调节对象的总容量，导致设备投入成本相应增加。另外，虽然对于新建新能源电站的变压器采用这一方式能解决本身的高电压问题，但仍然解决不了沿线周边电力用户的高电压问题。

采用常规的自耦调压变压器也可调节二次电压，但这种调压器仍然属级联型结构，其容量需大于等于所调节对象的总容量，导致设备投入成本相应增加。

采用常规的感应调压器也可通过调节二次电压相位，串联接入线路时可用来改变线路电压，但当线路环网供电时，可能引起环网环流，带来安全隐患。