[发明专利]移相调压方式及机理和在新能源电网中应用

说明书

移相调压方式及机理和在新能源电网中应用是本发明专利名称，是微机控制对电网电压调节的智能模式。解决目前线路主变压器线匝调节幅值而未改善电网相位偏移问题。经采集线路电压相量比较空载值，调节移相调压输出电压(U_ph2+U’_ph2)相量，使之串联在主变T₁一次线圈所形成相量和符合线路U’_s1检测值。以实现主变T₁输电时二次线圈感应等同空载电压，使全网每级线路电压源稳定：每级线路电压降均在线路负荷与电源间降落范围；全网具有静态稳定/倒闸冲击小/暂态稳定/新能源频繁投切下对机组冲击小/线路有功损耗低/无功占用低。移相调压+主变组合的调压(主变T₁、移相调压变(T₂+T’₂)或电力电子装置、线路Line1和Line2的CT和VT、信号采集、微机监控软件及控制装置)属于电网输变电领域运行控制的发明。

技术领域

是电网输变电线路传输电能时和或因计划及非计划原因倒闸调整输电结构时，以保持各电压等级电网的线路、电源的电压相量(幅值和相位)稳定为目标；为适合在非碳消耗的新能源经常性投切下，应对其不稳定不持续特征和电网负荷波动下所形成的电网线路电压不稳定现状，而采取的对线路输电变压器的调压模式改变。能更加科学地应对新能源出力不稳定/不连续状态下的电网管理要求，提高新能源占比不断提升状况下的电力运行质量。是通过对输变电变压器一次侧线路电压幅值/相位角参数偏移量的监测，采用移相调压方式(移相调压变感应电压的幅值相位和极性调整，或电力电子装置移相调压电路和触发控制装置等实现移相调压)来控制，通过与主变一次线圈电压串联的移相调压相量来适应线路电压变化，以实时确保主变压器一二次线圈的感应电压的幅值/相位角与线路空载时线路电压相量基本一致。稳定支撑电网线路变电站内变压器二次线圈输出侧(电源点)电压幅值相位值，保持与电网电源端电压相量近似相同。从而实现不同电压等级传输电能的线路稳定，提高新能源电网供电下的暂态稳定性。

技术背景

交流电网线路的电压降落不仅是电压幅值变化，还有相位偏移：由于输电线路的电阻和电感效应，以及负荷大小及负荷功率因数缘故所产生的电压降、相位滞后；或电容负荷下/线路对地电容下的电压容升和相位超前偏移的现象。并将电压降路随电压等级电网逐级放大，造成窝电、并网困难。

当前国内输变电电网传输线路上挂网运行的变压器，其调压方式普遍是根据线路电压幅值变化，来改变变压器一次线圈的匝数，以适应交流电网因负荷性质和负荷大小对线路电压幅值变化。使得变压器二次线圈所在电网线路电压的幅值稳定，以保证用户侧线路电压幅值在许可范围。该调压模式对用户端使用没有问题，但没有对线路电压相位进行管理和干预，对电力运行构成危害，具有如下缺点：

1)长距离、高电压电网线路的电压幅值和相位角，因电源位置、负荷性质、线路结构以及线路在电网不同位置而形成的线路电压相量变化程度不同。对于电网静态稳定性构成影响；

2)对于倒换线路尤其是未正常倒闸，改变电网输电结构时，给电网管理带来挑战：因断路器两侧线路电压幅值和相位角的差异，均使倒闸动作对电路产生电流冲击，对电网的暂态稳定性构成负面影响。

3)尤其在碳中和目标下，环保倒逼碳排放的化石能源发电贡献逐年下降，无碳新能源的大量并网。但光伏、风电等新能源出力具有不可持续和不可预计性的特征。为获取电网运行稳定的支撑，在新能源投切和电网倒换线路的频繁操作下，调峰电源和基础电源均遭受电流冲击的现象成为常态。将不利于电源设备安全运行和网架结构安全(有分析称，占比超过15％的新能源容量对电网稳定运行构成显著负面影响)。

4)电网运行的变压器，单纯地调减变压器一次侧线圈匝数来匹配线路电压的降落，为保证恒磁通调压来维持变压器二次侧出口线路电压幅值稳定，将使得变压器一次激磁的空载电流增加，因而增加了电网系统在线路和变压器上的无功和有功功率消耗。

尤其在重负荷下更是加剧传输电能的线路延长而产生的电压降落和相位滞后放大，从而产生上述四个方面的后果，使电网设备损耗温升上升，降低了电网安全和寿命期望值。