Λύσεις Ρυθμιστών Βηματικής Τάσης για την Ενίσχυση της Σταθερότητας και Αποδοτικότητας του Αγροτικού Διανομικού Δικτύου
Ι. Τεχνική Αρχή και Κύρια Πλεονεκτήματα
1. Διαδικασία Λειτουργίας
Ο ρυθμιστής τάσης με 32 βήματα είναι ένα συστήμα ρύθμισης τάσης με αλλαγή παραλλαγών που προσαρμόζει την τάση με αυτόματη αλλαγή των θέσεων παραλλαγών των σειριακών στροφιών:
• Λειτουργία Boost/Buck: Ένας αντιστρεφόμενος διαχωριστής επιλέγει τη σχετική πολικότητα των σειριακών και παράλληλων στροφιών, επιτυγχάνοντας μια περιοχή ρύθμισης τάσης ±10%.
• Ακριβής Ρύθμιση 32 Βημάτων: Κάθε βήμα προσαρμόζει την τάση κατά 0,625% (συνολικά 32 βήματα), προλαμβάνοντας απότομες αλλαγές τάσης και εξασφαλίζοντας συνεχή εφοδιασμό ενέργειας.
• Αλλαγή Make-Before-Break: Χρησιμοποιεί ένα σχεδιασμό "διπλά επαφικά + συνδετικό ρεακτόρα". Κατά την αλλαγή παραλλαγών, ο ρευστός φορτισμός αποκλίνει προσωρινά μέσω του ρεακτόρα, εξασφαλίζοντας αναλλοίωτη ενέργεια στο φορτίο.
2. Πλεονεκτήματα για Προσαρμογή σε Αγροτικά Δίκτυα
|
Χαρακτηριστικό |
Παραδοσιακός Μηχανικός Ρυθμιστής |
Ρυθμιστής Τάσης 32 Βημάτων |
|
Ταχύτητα Ανταπόκρισης |
Δευτερόλεπτα έως λεπτά |
Χιλιοστοσεκόντα |
|
Ακρίβεια Ρύθμισης |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Υποστηριζόμενος Σταθμός Εφοδιασμού |
Περιορισμένος (Συνήθως <10km) |
Επεκτεινόμενος (>20km) |
|
Απαίτηση Συντήρησης |
Υψηλή (Μηχανική ένδειξη) |
Χωρίς επαφή, άνευ συντήρησης |
Πίνακας: Σύγκριση Απόδοσης μεταξύ Παραδοσιακού Εξοπλισμού και Ρυθμιστή 32 Βημάτων
II. Θέματα Τάσης και Απαιτήσεις σε Αγροτικά Δίκτυα Διανομής
Τα αγροτικά δίκτυα ενέργειας είναι ευάλωτα σε ζητήματα ποιότητας τάσης λόγω των παρακάτω χαρακτηριστικών:
- Εξαιρετικά Μεγάλοι Σταθμοί Εφοδιασμού: Σημαντική μείωση τάσης στα άκρα των γραμμών.
- Σοβαρές Κυμαίνονται Φορτία: Γεωργικά φορτία (π.χ., εξοπλισμός γεωργίας) προκαλούν σημαντική απόκλιση τάσης ημέρα-νύχτα (υψηλή τάση κατά την ημέρα, χαμηλή τάση κατά τη νύχτα).
- Ανισορροπία Τριφασικής Ενέργειας: Συγκεντρωμένα μονοφασικά φορτία προκαλούν μετατόπιση του ουδέτερου σημείου, επιδεινώνοντας την αστάθεια τάσης.
- Γηράσκων Εξοπλισμός: Μικρά διαμέτρια συνδυασμών και ανεπαρκής ικανότητα μετατροπέα εξασθενίζουν τις απώλειες στις γραμμές.
III. Σχεδιασμός Λύσης
1. Αρχιτεκτονική Συστήματος
Χρησιμοποιεί στρατηγική επιμερισμού:
• Έξοδος Υποσταθμίου: Εγκαταστήστε ρυθμιστές τύπου B (σταθερή εξέταση) για τη σταθεροποίηση της τάσης του κύριου φορτίου.
• Μέση/Άκρη Μακρών Κλάδων: Εγκαταστήστε ρυθμιστές τύπου A (π.χ., VR-32) για την αντιστάθμιση των τοπικών μειώσεων τάσης.
2. Κύρια Βήματα Εφαρμογής
• Αρχή Τοποθέτησης: Βάση τοποθέτησης στην καμπύλη μείωσης τάσης υπό μέγιστο φορτίο, εγκατάσταση σε κόμβους όπου η μείωση τάσης υπερβαίνει το 5%.
• Αντιστοιχισμός Ικανότητας: Επιλογή ικανότητας ρυθμιστή με βάση την κορυφαία ροή γραμμής (π.χ., VR-32 στην Zhangwu County υποστηρίζει φορτίο 7700kVA).
• Νοηματική Συντονισμός:
- Συντονισμός με Static Var Generators (SVG) για την καταστολή των κυμάνσεων από ενδεικτικά φορτία.
- Συνδυασμός με PV inverter reactive power regulation για την μείωση της υπερτάσης την ημέρα.
3. Επικοινωνία και Αυτοματισμός
• Τοπική Ελαχιστοποίηση: Οι αισθητήρες τάσης παρέχουν πραγματικό χρόνο ανατροφοδότηση, ενεργοποιώντας αλλαγές παραλλαγών (δεν χρειάζεται κεντρική εντολή).
• Απομακρυσμένη Επιτήρηση: Ανεβάζει δεδομένα λειτουργίας (τάση, θέση παραλλαγής, ποσοστό φορτίου) στο κεντρικό σύστημα ελέγχου για την υποστήριξη προγνωστικής συντήρησης.
IV. Περιπτώσεις Εφαρμογής και Αποτελέσματα
|
Περιοχή Περιπτώσεων |
Περιγραφή Προβλήματος |
Λύση |
Αποτελέσματα |
|
Alberta, Canada |
Μείωση τάσης >10% στο άκρο της γραμμής κατά την εποχή της εργασίας, σοβαρή υποτάση |
Εγκατάσταση ρυθμιστή VR-32 στη μέση της γραμμής |
Τάση στο άκρο σταθεροποιήθηκε εντός 230V ±10% (προσαρμοσμένη περιοχή) |
|
Bavaria, Germany |
Ελάχιστη νυκτερινή τάση μείωσης στα 151V |
Εγκατάσταση συνδυασμού (Dynamic compensator + Voltage regulator) στο άκρο της γραμμής |
Τάση σταθεροποιήθηκε πάνω από 210V |
|
Farm Areas, Chile |
Απόκλιση τάσης κορυφή-λάκκο >15% |
Εγκατάσταση νέου ευέλικτου ρυθμιστή τάσης στην έξοδο μετατροπέα |
Ποσοστό κυμάνσεων τάσης 24 ωρών <3% |
V. Διευθύνσεις Νέων Εφευρέσεων και Μελλοντικές Τάσεις
- Συνεργασία με Πηγές Ενέργειας Διανεμημένης (DER):
Ενσωμάτωση με PV Energy Storage (DES), χρησιμοποιώντας ρυθμιστές για την καταστολή παραβιάσεων τάσης που προκαλούνται από τις κυμάνσεις ανανεώσιμης ενέργειας. - Βελτιστοποίηση Τεχνητής Νοημοσύνης:
Εφαρμογή Deep Reinforcement Learning (DRL) για την πρόβλεψη αλλαγών φορτίου και προεπεξεργασία αλλαγών παραλλαγών (π.χ., προεπεξεργασία τάσης πριν από το κορύφωμα της εργασίας). - Υβριδικά Συστήματα Ρύθμισης Τάσης:
Συνδυασμός με Soft Open Points (SOP) για τη δημιουργία πολυεπίπεδων δικτύων ρύθμισης: SOP ρυθμίζει ενεργή/ενεργή ενέργεια, ενώ οι ρυθμιστές αντιμετωπίζουν σταθερή μείωση τάσης.
VI. Οικονομικά και Κοινωνικά Πλεονεκτήματα
• Επιστροφή Επένδυσης: Το κόστος ενός μοναδικού ρυθμιστή είναι περίπου 10.000-15.000 USD, με τη δυνατότητα μείωσης των απωλειών γραμμής κατά 3%-8%.
• Βελτίωση της Ποιότητας Εφοδιασμού: Το ποσοστό ικανοποίησης τάσης αυξάνεται από <90% σε >99%, υποστηρίζοντας την αγροτική βιομηχανοποίηση (π.χ., σταθερή λειτουργία εξοπλισμού ψυκτικής αλυσίδας και επεξεργασίας).
