W obszarach o nadzwyczaj niskiej gęstości obciążeń, regulatory napięcia 10 kV mogą zapewnić stabilne zaopatrzenie w energię elektryczną.

Dystansowe rozprowadzanie energii elektrycznej: niskie napięcie i duże wahania napięcia

Zgodnie z „Wytycznymi technicznymi dla planowania i projektowania sieci dystrybucyjnych” (Q/GDW 1738–2012), promień zasilania linii dystrybucyjnej 10 kV musi spełniać wymagania dotyczące jakości napięcia na końcu linii. Zasada ta mówi, że promień zasilania w obszarach wiejskich nie powinien przekraczać 15 km. Jednak w niektórych rejonach wiejskich rzeczywisty promień zasilania może sięgać ponad 50 km ze względu na niską gęstość obciążeń, małe i szeroko rozproszone zapotrzebowanie na energię, co prowadzi do nadmiernie długich odnogów 10 kV. Tak daleka transmisja energii nieuchronnie powoduje znacznie niskie napięcie lub duże wahania napięcia w środkowej i dalekiej części linii. Najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem tego problemu jest rozproszone regulowanie napięcia.

Aby zapewnić jakość napięcia, podstawowe metody i środki regulacji napięcia w sieciach dystrybucyjnych średniego i niskiego napięcia obejmują:

• Regulacja napięcia pod obciążeniem (OLTC) głównych transformatorów stacji;

• Dostosowywanie przepływu mocy biernej na linii;

• Modyfikacja parametrów linii;

• Budowa nowych stacji transformatorowych; 

• Montaż automatycznych regulatorów napięcia serii SVR.

Spośród tych metod, pierwsze cztery są często ekonomicznie nieefektywne lub niewykonalne, gdy stosowane do konkretnych długich odnogów. Spółka Rockwell Electric Co., Ltd. opracowała automatyczny regulator napięcia linii SVR, który oferuje technicznie wykonalne, kosztosprawne i łatwe w montażu rozwiązanie dedykowane do regulacji napięcia w takich specjalnych odnogach.

Automatyczny regulator napięcia linii składa się z autotransformatora z dziewięcioma złączami, zmieniaczem złącz pod obciążeniem (OLTC) oraz automatem sterującym, który jest w stanie śledzić napięcie na końcu linii w czasie rzeczywistym na podstawie zmian obciążenia. Autotransformator składa się z wirowiska głównego i wirowiska regulacyjnego. Różnica napięcia między sąsiednimi złączami na wirowisku regulacyjnym wynosi 2,5%, co daje całkowity zakres regulacji ±20% (czyli 40% ogólnie). Dodatkowo, zawarte jest drugie trójfazowe wirowisko połączone w trójkąt, głównie w celu tłumienia trzeciej harmonicznej i zasilania automatu sterującego oraz mechanizmu OLTC.

Po stronie źródła, główne połączenie można przełączać za pomocą OLTC pomiędzy złączami 1 do 9. Po stronie obciążenia, główne połączenie jest ustalone zgodnie z wymaganym zakresem regulacji:

• Dla zakresu regulacji 0% do +20%, połączenie po stronie obciążenia jest ustalone na złączu 1 (złącz 1 staje się pozycją bezpośredniej przepustowości);

• Dla zakresu –5% do +15%, jest to ustalone na złączu 3 (złącz 3 jako bezpośredni przechodzący);

• Dla symetrycznego zakresu –10% do +10%, jest to ustalone na złączu 5 (złącz 5 jako bezpośredni przechodzący).

Przekształtniki prądowe (CT) są montowane na fazach A i C po stronie obciążenia, połączone w konfiguracji różnicowej wewnętrznie. Przekształtniki napięcia (VT) są również montowane na fazach A i C po stronie obciążenia. W konfiguracjach z dwukierunkowym przepływem mocy, VT są dodatkowo montowane na fazach A i C po stronie źródła.

Sterownik używa sygnałów napięcia i prądu z postronu obciążenia jako wejść analogowych do decyzji o zmianie złącz. Wielokrotne sygnały stanu służą jako podstawa do identyfikacji stanów operacyjnych i wyzwalania alarmów lub działań ochronnych. Na podstawie fundamentalnego zasady „zapewniania odpowiedniego napięcia przy jednoczesnym minimalizowaniu operacji złączowych”, z zastosowaniem teorii rozmytego sterowania do rozmazania granic regulacji, zaimplementowano ulepszoną strategię sterowania. To skutecznie poprawia stabilność napięcia i znacznie redukuje liczbę zmian złącz.

W trybie Automatycznym, sterownik dostosowuje pozycję złącz do regulacji napięcia:

• Jeśli napięcie po stronie obciążenia pozostaje poniżej „napięcia referencyjnego” o określony próg przez określony czas, sterownik komenderuje OLTC do podwyższenia. Po operacji, okres blokady uniemożliwia dalsze przełączanie.

• Po upływie okresu blokady, kolejna zmiana złącz jest dozwolona.

• Odwrotnie, jeśli napięcie po stronie obciążenia pozostaje powyżej napięcia referencyjnego o określony próg przez określony czas, sterownik inicjuje komendę obniżenia, po której następuje podobny okres blokady po operacji.

W trybie Ręcznym, urządzenie może być ustalone na dowolnej pozycji złącz wybranej przez operatora.
W trybie Zdalnym, akceptuje ono komendy z centrum sterowania zdalnego i działa na pozycji złącz określonej przez zdalną instrukcję.