Řešení pro krokové napěťové regulátory pro zlepšení stability a efektivity venkovských distribučních sítí

I. Technický princip a klíčové výhody​

​1. Princip fungování​
32-stupňový napěťový regulátor je zařízení pro regulaci napětí typu přepínání čepů, které upravuje napětí automatickým přepínáním čepů sériových cívek:
• ​Režim zvýšení/snížení:​​ Přepínač obrátí relativní polaritu sériových a paralelních civek, dosahující rozsahu regulace napětí ±10%.
• ​32-stupňová jemná regulace:​​ Každý stupeň upravuje napětí o 0,625% (celkově 32 stupňů), což previne náhlé změny napětí a zajišťuje nepřetržitý dodávku elektrické energie.
• ​Přepínání s předchozím zapnutím:​​ Používá návrh "dvojité kontakt + propojovací reaktor". Během přepínání čepů je dočasně proud zatížení přesměrován přes reaktor, což zajišťuje nepřetržitý dodávku elektrické energie na zatížení.

​2. Výhody pro adaptaci venkovské sítě​

Tabulka: Srovnání výkonu mezi tradičním zařízením a 32-stupňovým regulátorem

​II. Problémy s napětím a požadavky v venkovských distribučních sítích​

Venkovské elektrické sítě jsou náchylné k problémům s kvalitou napětí kvůli následujícím charakteristikám:

1. ​Příliš dlouhé dodávkové poloměry:​​ Na koncích vodičů dochází k výraznému poklesu napětí.
2. ​Závažné fluktuace zatížení:​​ Zemědělské zatížení (např. zařízení na zavlažování) způsobuje výrazné denní-noční odchylky napětí (vysoké napětí během dne, nízké napětí v noci).
3. ​Nerovnováha třífázového systému:​​ Soustředěné jednofázové zatížení způsobuje posunutí neutrálního bodu, což zhoršuje nestabilitu napětí.
4. ​Zastaralé zařízení:​​ Malé průměry vodičů a nedostatečná kapacita transformátorů zhoršují ztráty v síti.

​III. Návrh řešení​

​1. Architektura systému​
Používá hierarchickou strategii nasazení:
• ​Výstup z podstanice:​​ Instalujte typ B regulátory (konstantní vzrušení) pro stabilizaci hlavního vedení.
• ​Střed/konec dlouhých větví:​​ Nasazujte typ A regulátory (např. VR-32) pro kompenzaci místního poklesu napětí.

​2. Klíčové kroky implementace​
• ​Princip umístění:​​ Zvolte místo instalace na základě křivky poklesu napětí při maximálním zatížení; instalujte na uzlech, kde pokles napětí přesahuje 5%.
• ​Dopasování kapacity:​​ Zvolte kapacitu regulátoru na základě maximálního proudového toku (např. VR-32 v okrese Zhangwu podporuje zatížení 7700 kVA).
• ​Inteligentní koordinace:​​

• Koordinujte s generátory statické var (SVG) pro potlačení fluktuací induktivního zatížení.
• Kombinujte s regulačními reaktivními výkonem fotovoltaických inverterů pro zmírnění přetlaku napětí během dne.

​3. Komunikace a automatizace​
• ​Místní kontrola:​​ Senzory napětí poskytují okamžitou zpětnou vazbu, což aktivuje změnu čepů (bez centrálního příkazu).
• ​Vzdálené monitorování:​​ Odesílejte provozní data (napětí, pozice čepů, stupeň zatížení) do centrálního řídicího systému pro podporu prediktivní údržby.

​IV. Případové studie a výsledky​

​V. Inovační směry a budoucí trendy​

1. ​Synergie s distribuovanými zdroji energie (DER):​​
   Integrujte s fotovoltaickým skladováním energie (DES), používejte regulátory k potlačení porušení napětí způsobených fluktuacemi obnovitelných zdrojů energie.
2. ​Optimalizace pomocí umělé inteligence:​​
   Použijte hluboké posilovací učení (DRL) k predikci změn zatížení a předem nastavení polohy čepů (např. předem zvýšení napětí v očekávání špiček zavlažování).
3. ​Hybridní systémy pro regulaci napětí:​​
   Kombinujte s měkkými otevřenými body (SOP) pro vytvoření víceúrovňových regulačních sítí: SOP reguluje aktivní/reaktivní výkon, zatímco regulátory řeší stálý pokles napětí.

​VI. Ekonomické a sociální výhody​

• ​Návratnost investice:​​ Cena jednoho regulátoru se pohybuje kolem 10k–15k USD, schopná snížit ztráty v síti o 3%–8%.
• ​Zlepšení kvality dodávky elektrické energie:​​ Kvalifikovaný stupeň napětí se zvýší z <90% na >99%, podporující industrializaci venkova (např. stabilní provoz chladicích řetězců a zpracovatelského zařízení).