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        配電網(wǎng)節(jié)能降耗與電壓支撐綜合控制技術(shù)研究

        2016-12-31 00:00:00鞏凡孫曉飛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年28期

        摘 要:自農(nóng)網(wǎng)建設(shè)和改造工程實(shí)施以來,農(nóng)網(wǎng)架構(gòu)得到明顯改善,但隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對農(nóng)網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量提出了更高要求,對此文章進(jìn)行了初步研究,提出了設(shè)備及系統(tǒng)的研究方向。

        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);節(jié)能降耗;控制技術(shù)

        1 配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢

        對中低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合控制,同時(shí)進(jìn)行節(jié)能降耗,是電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)的必然趨勢。應(yīng)用實(shí)用技術(shù)建設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對合理、低網(wǎng)損、高供電質(zhì)量的智能農(nóng)網(wǎng)已是大勢所趨。

        2 電能質(zhì)量綜合治理目前具備的條件

        目前電力電子功率變換技術(shù)、瞬時(shí)無功功率控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)以及無線通信技術(shù)發(fā)展迅速,可以通過上述技術(shù)研制出小型化、智能化的治理裝置,提高農(nóng)村電網(wǎng)的供電質(zhì)量,用智能化手段對配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的監(jiān)控,使農(nóng)網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)成為可能。

        3 治理裝置的基本要求

        (1)結(jié)構(gòu)簡單。

        (2)提高功率因數(shù),能做到各相分補(bǔ),改善三相不平衡,節(jié)能降耗。

        (3)提高末端電壓合格率。

        (4)實(shí)時(shí)監(jiān)測并上傳配電網(wǎng)數(shù)據(jù)。

        4 新型節(jié)能設(shè)備和綜合控制系統(tǒng)的基本描述

        4.1 新型節(jié)能設(shè)備原理概述

        新型節(jié)能設(shè)備基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流,就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流和諧波電流,實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波治理的目的。同時(shí),能夠動(dòng)態(tài)地提供電壓支撐,阻尼系統(tǒng)振蕩、抑制電壓閃變、改善三相不平衡等作用。

        圖1為柔性無功調(diào)節(jié)原理圖,將系統(tǒng)看作一個(gè)電壓源,無功柔性調(diào)節(jié)裝置可以看作一個(gè)可控電壓源,連接電抗器或者可以等效成一個(gè)線形阻抗元件。

        電能質(zhì)量的優(yōu)化控制的基本原理以三相電路瞬時(shí)無功功率理論為基礎(chǔ),通過外部電流互感器,實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流,并通過內(nèi)部DSP計(jì)算,提取出負(fù)載電流的諧波成分,然后通過PWM信號發(fā)送給內(nèi)部IGBT,控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等,方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中,達(dá)到濾除電網(wǎng)諧波目的。此外,還可提供超前或滯后的無功電流,用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。如圖2所示為新型節(jié)能設(shè)備進(jìn)行電能質(zhì)量優(yōu)化治理的原理示意圖,通過優(yōu)化治理的效果可達(dá)95%以上。

        4.2 綜合控制系統(tǒng)概述

        配電網(wǎng)節(jié)能優(yōu)化與電能質(zhì)量綜合控制系統(tǒng)具備采集電網(wǎng)電能質(zhì)量、配網(wǎng)數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)的能力,拓?fù)浼軜?gòu)如圖3,根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,能夠給出電能質(zhì)量狀況的綜合報(bào)表,通過報(bào)表結(jié)果進(jìn)一步提出治理決策支持并對底層各種設(shè)備進(jìn)行控制,如針對諧波污染治理的APF設(shè)備,補(bǔ)償無功功率的SVG設(shè)備,具備治理諧波污染,優(yōu)化三相不平衡和補(bǔ)償無功功率的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器等,達(dá)到全面優(yōu)化協(xié)調(diào)控制的目的。能夠?qū)Ω鞣N底層設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

        配電網(wǎng)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)分為硬件采集控制層、通訊集成層、軟件應(yīng)用層、組態(tài)展示層。其中軟件應(yīng)用層和數(shù)據(jù)集成層的交互采用C/S結(jié)構(gòu),當(dāng)圖表數(shù)據(jù)、評估報(bào)表和自定義報(bào)表通過管理平臺(tái)定義發(fā)布后,用戶對數(shù)據(jù)的瀏覽查看均采用B/S方式連接到WEB服務(wù)器;并且通過WEB方式,還能實(shí)現(xiàn)簡單的查詢分析功能。主站系統(tǒng)通過兼顧C(jī)/S、B/S的優(yōu)點(diǎn),在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、高可靠性、高靈活性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)的瘦客戶端。

        本系統(tǒng)總體架構(gòu)采用多層次分布式的處理架構(gòu),能夠高效地即時(shí)處理,系統(tǒng)良好的擴(kuò)展性,具有高度靈活性和魯棒性。

        整個(gè)系統(tǒng)總體上分為四個(gè)層次:

        (1)硬件采集控制層(The hardware control):包括各種數(shù)據(jù)采集單元、監(jiān)測單元、控制單元、可控SVG、可控APF、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置等。

        (2)通訊數(shù)據(jù)集成層(Communication data integration):通訊數(shù)據(jù)集成層包括對各種采集單元、監(jiān)測單元、控制單元的數(shù)據(jù)集成,同時(shí)為了滿足上層軟件應(yīng)用層的分析和控制硬件采集控制層的需要,數(shù)據(jù)集成層也為PMIS\SCADA\PMIS\GIS等系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。該層主要完成數(shù)據(jù)采集和存取功能,同時(shí)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)整合的工作。

        (3)軟件應(yīng)用層(Application layer):為了保證系統(tǒng)的兼容性、可移植性和靈活性,本系統(tǒng)定義了軟件應(yīng)用層。該層接受展示層的輸入請求,并根據(jù)請求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能,同時(shí)判斷是否需要訪問系統(tǒng)資源。業(yè)務(wù)邏輯層是實(shí)際處理功能邏輯的層次,負(fù)責(zé)完成對數(shù)據(jù)的計(jì)算分析評估等處理,同時(shí)該層還需要一些系統(tǒng)級的服務(wù),如安全管理、事務(wù)管理、設(shè)備控制、資源管理等。

        (4)展示層:采用組態(tài)軟件完美展示從各種設(shè)備單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)、包括開關(guān)、電抗、電容器狀態(tài),電壓、電流等數(shù)據(jù)。展示層同時(shí)提供web瀏覽和人機(jī)交互界面,用戶可以直接通過展示層瀏覽和控制系統(tǒng)任何硬件單元。

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