Решения по регулированию шагового напряжения для повышения стабильности и эффективности сельских распределительных сетей
Ⅰ. Технические принципы и ключевые преимущества
1. Принцип работы
Регулятор напряжения на 32 ступени — это устройство регулирования напряжения с переключением отводов, которое автоматически переключает положение отводов последовательных обмоток для регулировки напряжения:
• Режим повышения/понижения напряжения: Переключатель полярности выбирает относительную полярность последовательных и параллельных обмоток, обеспечивая диапазон регулирования напряжения ±10%.
• Точное регулирование на 32 ступени: Каждая ступень регулирует напряжение на 0,625% (всего 32 ступени), предотвращая резкие изменения напряжения и обеспечивая непрерывное питание.
• Переключение с замыканием перед размыканием: Использует дизайн "двойные контакты + реактор-мост". При переключении отводов нагрузочный ток временно направляется через реактор, обеспечивая непрерывное питание нагрузки.
2. Преимущества для адаптации к сельским сетям
|
Характеристика |
Традиционный механический регулятор |
Регулятор напряжения на 32 ступени |
|
Скорость реакции |
Секунды до минут |
Миллисекунды |
|
Точность регулирования |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Поддерживаемый радиус питания |
Ограничен (обычно <10 км) |
Расширен (>20 км) |
|
Требования к обслуживанию |
Высокие (механический износ) |
Бесконтактный, не требующий обслуживания |
Таблица: Сравнение характеристик традиционного оборудования и регулятора на 32 ступени
II. Проблемы и требования к напряжению в сельских распределительных сетях
Сельские электросети подвержены проблемам качества напряжения из-за следующих характеристик:
- Чрезмерно длинные радиусы питания: Значительное падение напряжения на концах линий.
- Сильные колебания нагрузки: Сельскохозяйственные нагрузки (например, оборудование для орошения) вызывают значительные колебания напряжения днем и ночью (высокое напряжение днем, низкое напряжение ночью).
- Несбалансированность трехфазной сети: Концентрированные однофазные нагрузки вызывают смещение нейтральной точки, ухудшая стабильность напряжения.
- Старое оборудование: Малые диаметры проводников и недостаточная мощность трансформаторов усугубляют потери в линиях.
III. Проектирование решения
1. Архитектура системы
Используется стратегия иерархического развертывания:
• Выход подстанции: Установка регуляторов типа B (с постоянным возбуждением) для стабилизации напряжения основных фидеров.
• Средняя точка/конец длинных ветвей: Развертывание регуляторов типа A (например, VR-32) для компенсации местных падений напряжения.
2. Основные шаги реализации
• Принцип выбора места установки: Выбор места установки на основе кривой падения напряжения при максимальной нагрузке; установка на узлах, где падение напряжения превышает 5%.
• Соответствие мощности: Выбор мощности регулятора на основе пикового тока линии (например, VR-32 в уезде Чжанву поддерживает нагрузку 7700 кВА).
• Интеллектуальное взаимодействие:
- Координация со статическими генераторами реактивной мощности (SVG) для подавления колебаний от индуктивных нагрузок.
- Сочетание с регулировкой реактивной мощности инверторов солнечных батарей для снижения дневного перенапряжения.
3. Коммуникация и автоматизация
• Локальное управление: Датчики напряжения предоставляют оперативную обратную связь, запуская переключение отводов (не требуется центральная команда).
• Удаленный мониторинг: Отправка операционных данных (напряжение, положение отводов, коэффициент загрузки) в центральную систему управления для поддержки предиктивного обслуживания.
IV. Примеры применения и результаты
|
Область применения |
Описание проблемы |
Решение |
Результаты |
|
Альберта, Канада |
Падение напряжения >10% на конце фидера во время сезона орошения; сильное понижение напряжения |
Установка регулятора напряжения VR-32 в средней точке линии |
Напряжение на конце стабилизировалось в пределах 230 В ±10% (квалифицированный диапазон) |
|
Бавария, Германия |
Минимальное ночное напряжение падало до 151 В |
Установка комбинации (динамический компенсатор + регулятор напряжения) на конце линии |
Напряжение стабилизировалось выше 210 В |
|
Сельскохозяйственные районы, Чили |
Отклонение напряжения между пиком и спадом >15% |
Развертывание нового гибкого устройства регулирования напряжения на выходе трансформатора |
Дневное колебание напряжения <3% |
V. Направления инноваций и будущие тенденции
- Синергия с распределенными энергоресурсами (DER):
Интеграция с системами хранения энергии от солнечных батарей (DES), использование регуляторов для подавления нарушений напряжения, вызванных колебаниями возобновляемых источников энергии. - Оптимизация с использованием искусственного интеллекта:
Применение глубокого обучения с подкреплением (DRL) для прогнозирования изменений нагрузки и предварительной корректировки положения отводов (например, предварительное повышение напряжения в ожидании пиков орошения). - Гибридные системы регулирования напряжения:
Комбинация с мягкими точками соединения (SOP) для формирования многоуровневых регулирующих сетей: SOP регулирует активную и реактивную мощность, в то время как регуляторы управляют статическим падением напряжения.
VI. Экономические и социальные выгоды
• Возврат инвестиций: Стоимость одного регулятора составляет примерно 10 000–15 000 долларов США, что позволяет снизить потери в линиях на 3%–8%.
• Улучшение качества питания: Коэффициент соответствия напряжения увеличивается с <90% до >99%, что способствует сельской индустриализации (например, стабильная работа холодильных цепей и оборудования для переработки).
