Mis on 10KV juurdevedaja automaatse pingeregulaatori disain ja rakendusaspektid?

Põhjala võrgu renoveerimisprojekti lõpuleviimise järel on põhjala jaotusvõrk tundlikult parinenud. Siiski ei ole paigutus optimaalne, kuna sellele mõjutavad piirangud nagu maastik, landschaft ja investeeringute suurus. Seetõttu ületab mõne 10 kV juhtme elektritoe raadius mõistlikku ulatust. Hooajate ja päeva-öötsüklite muutused tekitavad olulisi pingevaheldusi, mis viivad ebaõnnestunud elektrienergia kvaliteedini ja suhteliselt kõrgetele liinikaotustele, mis mõjutavad tõsiselt talunike elu ja tootmist. Seega on see artikkel disaininud uue tüübi pingeregulaatorit: variku automaatpingeregulaatori.

1 Pingeregulaatori tööprintsiip

Automaatpingeregulaator on seade, mis jälgeb automaatselt sisendpinge muutusi, et tagada stabiilne väljundpinge. Seda saab laialdaselt kasutada 6 kV, 10 kV ja 35 kV elektritoedesse ning see saab automaatselt reguleerida sisendpinget 20% vahemikus. Seadme paigutamine 1/2 või 2/3 liini algusest tagab liini pingekvaliteedi.

Substaatsioonides, kus peamisel transformatooril puudub ladalt pingereglage võimekus, saab automaatpingeregulaatorit paigutada substaatsiooni peamise transformaatori väljuva liini poole, et saavutada ladalt pingereglage. Transformaatori teisel osal on mitu pistikut. Ühechiparvuti abil saab kontrollida triistortide sisse- ja väljalülitamist, pakkudes erinevat tasemeid pingereglageks, nii saavutatakse variku pingereglage eesmärk.

2 Pingeregulaatori pistikmuutmise tegemispingete seadmine

Variku pingeregulaator saab muuta pistikke erinevate koormustingimuste vastavalt ja muuta transformatioonisuhet liinipinge alusel, et saavutada pingereglage. Tal on 7 pistikut ja 30% pingereglage vahemik, mis lubab talle hästi rahuldada põhja piirkondade pingereglage nõudeid.

2.1 Pingeregulaatori pistikmuutmise pingete seadmise printsiip

Koormuse vaheldumiste tõttu muutub liini lõpus olev pinge. Erinevate pingelangemiste korral on vaja reguleerida pingeregulaatori pistikseadeid. Joonis 1 näitab tipiline põhja edastusvõrgu. Siin on liini pikkus seatud L km, ja liini lõpus olev võimsus on seatud S = P + jQ MVA.

Pistikmuutmise nõuded: Tagada, et liini lõpus olev pinge muutuks 7% vahemikus; üldiselt ei ole lubatud pistiktegemiste ülesandeks; pistiktegemiste arv peaks olema mahukas võimalikult väike.

Eeldame, et transformatioonisuhe on K, liini alguses olev pinge on U₀, liini lõpus olev pinge on U₁, pingeregulaatori sisendpinge on U_in ja väljundpinge on U_out, kus U_out = K * U_in.

Selgub, et U₁ = U_out - ΔU₁.

Kus ΔU₁ on pingeregulaatori paigutamise punktist liini lõpuni olev pinge langemine, ja x on pingeregulaatori paigutamise punktist liini alguse kuni olev vahemaa. Seega järeldub:

(U₀ - U_in) on pinge langemine liini algusest pingeregulaatori paigutamise punktini. α = U₀/U_out on liini pingetaseme suhe pingeregulaatori paigutamise punkti enne ja pärast. Olgu (L - x)/x = K₁, ja asendades selle, saame:

Liini lõpus olev pinge U₁ peab rahuldama tingimust 9.7 < U₁ < 10.7. Asendades selle ülaltoodud valemisse, saame U_in vahemiku tingimusel, et K on teada. Kuid ilmselgelt, kuna eksisteerib U₀/U_out, on vaja lahendada ühe muutuja ruutvõrrand, ja tekib probleem tähistamata juurtega. Artikkel lihtsustab seda võrrandit.

Analüüsides α = U₀/U_out, U_out ja U₁ on sama kasvav või kahanev trend. U₀ on konstant, seega α = U₀/U_out, U_out on proportsionaalne U₁-iga. Samuti saab analüüsida, et kui U₁ = 9.3, siis α ≈ 1; ja kui U₁ = 10.7, siis α on veidi vähem kui 1. Seega saab kirjutada piiranguvõrrandi kui:

See tähendab:

2.2 Seadmise näide

Võrrandist (5) nähtub, et tegelikult seostuvad pistikmuutmise tegemispinged ainult pingeregulaatori sisendpinge U_in ja vahemiku suhte K_t pingeregulaatori paigutamise punktist liini pikkusega. Tegelikult pole vaja mõõta liini lõpus olevat koormust, mis suuresti lihtsustab tegelikku insenöörimist.

Võtame näiteks mingi tegeliku edastusliini. Kasutame endiselt mudelit, näidatud Joonis 1. Edastusliini pikkus on 20 km. Pingeregulaator on tavaliselt paigutatud liini keskel. Siin on liini algusest vahemaa x = 9 km, ja K_t = 11/9. Asendades need Võrrandisse (5), saame:

Mingi pistikpositsiooni jaoks on sisendpinge vahemik, mis rahuldab elektrienergia kvaliteedinoudu liini lõpus, ülemist ja alumist piiri, mis on tegemispinged (pistiktegemised) selle pistikpositsioonile. Igal pistikpositsioonil on oma vastav tegemispinge, ja see suhe saab直观地在数轴上表示。其中，档位1通常不使用，因为在正常情况下，输入电压不会超过该档位的上限。档位1可以用作特殊情况下的操作，例如单相接地短路时的容错操作。以下是达到动作电压时的换挡条件：  需要注意的是，从4档降档时，直接降到2档。这是因为3档和4档的下限动作电压比较接近。如果电压变化较大，从4档降到3档后可能需要立即再降到2档，这样会增加动作次数。因此，为了减少动作次数，允许跨档位切换。 ### 3 换挡控制器的设计 目前常用的换挡方法是使用电机驱动换挡刀片移动。然而，如何确保电机快速准确地转动一直是一个问题。为了实现更好的控制效果，本文采用了晶闸管控制系统。 #### 3.1 晶闸管控制原理 晶闸管可以用来实现弱电流对大功率电路的控制。馈线自动调压器使用7对双向晶闸管来控制档位，如图2所示。每对晶闸管连接到变压器的不同绕组，从而对应不同的变比。  #### 3.2 单片机换挡控制器设计 双向晶闸管的控制只需要TTL门电路的电压驱动，并可以直接连接到单片机的输出端口。为了节省输出端口，只使用3个端口，并外接一个3-8译码器来驱动7个档位的控制，如图3所示。  ### 4 智能控制系统设计 对于带有控制芯片的调压器，仅有自动调压功能是不够的，也无法充分发挥单片机的性能。一个完整的控制系统，如图4所示，还包括键盘输入、显示电路、无线通信、外部时钟、外部存储和故障保护。  键盘输入用于程序调整，无线通信可以实时监控调压器的运行状态。外部时钟确保在单片机断电时的时间记录。外部存储安全地存储大量系统运行数据，以备将来研究之用。故障保护使单片机在异常情况下进入特殊运行模式，以满足输电任务，保护其免受故障损坏，并与继电保护装置配合，保护输电线路。 ### 5 结论 通过建立输电线路模型并进行潮流计算，确定了调压器档位动作电压的设置规则。对于变压器分接头控制，采用更方便快捷的晶闸管控制代替传统的机械控制，具有简单的设计和良好的控制效果。馈线自动调压器具有较宽的调压范围，有效保证了输电线路的电压质量。 【注意事项】 - 严格按照语种翻译要求的书写体进行翻译输出。 - 若是没有语种书写体要求，且存在多种书写体的语种，则按目标语种的书写体输出使用人数最多的字体输出，若是有字体差不多选择最为官方权威的标准书写体进行翻译输出。 - 禁止出现任何解释说明，只输出最终翻译结果。 - 必须完整翻译内容，完整输出译文，禁止省略、总结。 【输出规范】 - 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。 - 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。 - 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。 - 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。- 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。 【输出】

Näidates võrrandist (5), on tegelikult pistikmuutmise tegemispinged seotud ainult pingeregulaatori sisendpinge U_in ja vahemiku suhte K_t pingeregulaatori paigutamise punktist liini pikkusega. Tegelikult pole vaja mõõta liini lõpus olevat koormust, mis suuresti lihtsustab tegelikku insenöörimist.

Võtame näiteks mingi tegeliku edastusliini. Kasutame endiselt mudelit, näidatud Joonis 1. Edastusliini pikkus on 20 km. Pingeregulaator on tavaliselt paigutatud liini keskel. Siin on liini algusest vahemaa x = 9 km, ja K_t = 11/9. Asendades need Võrrandisse (5), saame:

Mingi pistikpositsiooni jaoks on sisendpinge vahemik, mis rahuldab elektrienergia kvaliteedinoudu liini lõpus, ülemist ja alumist piiri, mis on tegemispinged (pistiktegemised) selle pistikpositsioonile. Igal pistikpositsioonil on oma vastav tegemispinge, ja see suhe saab selgemalt näha arvnool.

Seega, pistik 1 jääb tavaliselt kasutamata, kuna normaalsetes tingimustes ei ületa sisendpinge seda pistiku ülemist piiri. Pistik 1 saab kasutada eritingimustes, näiteks ühefaasi maapindläbilangeviku aeglase käimise ajal. Järgnev kirjeldab pistiktegemiste tingimusi, kui pistik jõuab tegemispingeni:

Tuleb märkida, et pistik 4-st allapoole minnes, liigutatakse otse pistik 2-le. See on selle tõttu, et pistik 3 ja 4 alamised tegemispinged on omavahel lähedased. Kui pinge muutub palju, siis pistik 4-st pistik 3-le liigutades võib olla vaja kohe liikuda pistik 2-le, mis suurendaks tegemiste arvu. Seega, et vähendada tegemiste arvu, lubatakse pistiktegemiste ristmine.

3 Pistiktegemise juhi disain

Praegu kasutatakse tavaliselt pistiktegemiseks moora juhtimine. Kuid kuidas tagada moora kiire ja täpne liikumine on alati olnud probleem. Et saavutada parem juhtimise tulemus, kasutab see artikkel triistorsüsteemi.

3.1 Triistori juhtimise printsiip

Triistoreid saab kasutada nõrga voolu abil suure võimsusega tsüklite juhtimiseks. Variku automaatpingeregulaator kasutab 7 paari kahepoolset triistorit pistiktegemiseks, nagu näidatud Joonis 2. Iga triistoripaar on ühendatud erinevatele transformaatori windlaitele, nii vastavad erinevatele transformatioonisuhtedele.

3.2 Ühechiparvuti pistiktegemise juhi disain

Kahepoolsete triistorte juhtimine nõuab ainult TTL-väravate voolu ja saab ühendada otse ühechiparvuti väljundportiga. Portide säästmiseks kasutatakse ainult 3 porti, ja väljaspool on ühendatud 3-8 dekodeerija, mis juhib 7 pistikpositsiooni, nagu näidatud Joonis 3.

4 Intelligentsi juhtimissüsteemi disain

Pingeregulaatoril, millel on juhtimischip, on ainult automaatpingereglage funktsioon ei ole piisav, ja see ei suuda täielikult äratada ühechiparvuti võimekust. Täielik juhtimissüsteem, nagu näidatud Joonis 4, hõlmab ka klaviatuuri sisendi, näitmisringi, sidetundlikku side, välise kella, välise salvestuse ja vigade kaitset.

Klaviatuuri sisend võimaldab programmi kohandamist, sidetundlik side võimaldab pingeregulaatori toimimise reaalajas jälgimist. Väline kell tagab ajaregistreerimise ühechiparvuti energiatõmbamisel. Väline salvestus turvaliselt salvestab masivaarsed süsteemi toimimise andmed tulevaste uurimiste jaoks. Vigade kaitse viib ühechiparvuti eritoimimisrežiimi vigastuste ajal, et täita elektritoodete ülekandetööd, kaitsta selle vigastuste eest ja koostöös relaidikaitse seadmetega kaitsta elektriliine.

5 Järeldus

Edastusliini mudeli loomise ja koormusvoogude arvutuse kaudu on määratud pingeregulaatori pistiktegemise tegemispinged. Transformatoori pistiktegemiseks on traditsioonilist mehaanilist juhtimist asendatud mugavamaga ja kiiremaga triistorijuhtimisega, mis on lihtsasti disainitud ja hea juhtimise tulemusega. Variku automaatpingeregulaatoril on lai pingereglage vahemik, mis tõhusalt tagab elektriliinide pingekvaliteedi.