Korakni regulacijske rešitve za izboljšanje stabilnosti in učinkovitosti gozdnih distribucijskih omrežij
Ⅰ. Tehnični princip in ključne prednosti
1. Način delovanja
32-koračni napetostni regulator je napetostni urejevalnik z preklopnimi vrsticami, ki prilagaja napetost s samodejnim preklopom položajev vrsticnih navojev:
• Povečevalni/Zmanjševalni način: Preklopnik obrnljivosti izbere relativno polarnost vrstnih in vzporednih navojev, kar omogoča obseg regulacije napetosti ±10%.
• 32-koračna natančna regulacija: Vsak korak prilagodi napetost za 0,625% (skupaj 32 korakov), kar prepreči nenadne spremembe napetosti in zagotavlja neprekinjeno oskrbo z energijo.
• Preklop z nadomeščanjem kontakta: Uporablja dizajn s "dvojnimi kontakti + mostovim reaktorjem". Med preklopom vrstic je naložen tok začasno preusmerjen skozi reaktor, kar zagotavlja neprekinjeno oskrbo z energijo.
2. Prednosti za prilagoditev podeželskih omrežij
|
Značilnost |
Tradicionalni mehanski regulator |
32-koračni napetostni regulator |
|
Hitrost odziva |
Sekunde do minut |
Milisekunde |
|
Natančnost regulacije |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Podprti polmer oskrbe |
Omejen (običajno <10 km) |
Razširjen (>20 km) |
|
Zahtevnost vzdrževanja |
Visoka (mehansko opotrebitev) |
Brez stika, brez vzdrževanja |
Tabela: Primerjava zmogljivosti med tradicionalnim opremo in 32-koračnim regulatorjem
II. Težave z napetostjo in zahteve v podeželskih distribucijskih omrežjih
Podeželska električna omrežja so zaradi naslednjih značilnosti podvržena težavam s kakovostjo napetosti:
- Prekomerno dolgi polmeri oskrbe: Na koncu črte se pojavi velik padec napetosti.
- Zelo močne fluktuacije naloge: Poljedelske naloge (npr. oprema za navodnjavo) povzročajo značilne dnevne-nočne odstopanje napetosti (visoka napetost v dnevni uri, nizka napetost v nočni uri).
- Tri-fazni neravnovesje: Koncentrirani enofazni nalogi povzročajo pomike neutralne točke, kar poslabša nestabilnost napetosti.
- Staranje opreme: Majhne premeri vodnikov in nedostatečna transformatorska kapaciteta poslabšata izgube v črti.
III. Izdelava rešitve
1. Sistemski arhitektura
Uporablja hierarhično strategijo razporejanja:
• Izhod pretvorjalnika: Namestitev tipa B regulatorjev (konstantna navodnja) za stabilizacijo glavne prenosne napetosti.
• Sredina/konec dolgih odsekov: Razporejanje tipa A regulatorjev (npr. VR-32) za kompenzacijo lokalnih padcev napetosti.
2. Ključni koraki izvedbe
• Načelo lokacije: Lokacija je izbrana glede na krivuljo pada napetosti pri maksimalni nalogi; namestitev na vozliščih, kjer padec napetosti presega 5%.
• Ujemalnost kapacitete: Izberite kapaciteto regulatorja glede na špinski tok v črti (npr. VR-32 v okrožju Zhangwu podpira nalogo 7700 kVA).
• Inteligentna koordinacija:
- Koordinacija z statičnimi generatorji varnega toka (SVG) za utiševanje fluktuacij induktivnih nalog.
- Kombiniranje z regulacijo reaktivnega toka fotovoltaičnih inverterjev za zmanjševanje dnevne previsoke napetosti.
3. Komunikacija in avtomatizacija
• Lokalna kontrola: Sensorni napetostni senzorji zagotavljajo hiter odziv, sprožajo preklope vrstic (brez potrebe po centralni ukazni strukturi).
• Oddaljeno spremljanje: Podatki o operaciji (napetost, položaj vrstice, stopnja naloge) se prenesejo na centralni sistem nadzora za podporo prediktivnemu vzdrževanju.
IV. Primeri uporabe in rezultati
|
Območje primera |
Opis problema |
Rešitev |
Rezultati |
|
Alberta, Kanada |
Padec napetosti >10% na koncu prenosne črte med sezonom navodnjave; težko podnapetost |
Namestili VR-32 napetostni regulator na sredini črte |
Končna napetost stabilizirana znotraj 230 V ±10% (kvalificirani obseg) |
|
Bavarska, Nemčija |
Minimalna nočna napetost padla na 151 V |
Namestili kombinacijo (dinamični kompensator + napetostni regulator) na koncu črte |
Napetost stabilizirana nad 210 V |
|
Kmetijska območja, Čile |
Odstopanje napetosti med vrhom in dolinom >15% |
Razporedili nov fleksibilni napetostni regulator na izhodu transformatorja |
Dnevna stopnja fluktuacije napetosti <3% |
V. Smeri in prihodnje trendi inovacij
- Sinhronizacija z razpršenimi virovimi energije (DER):
Integracija z fotovoltaičnimi shrambniki energije (DES), uporaba regulatorjev za utiševanje prekrškov napetosti, povzročenih fluktuacijami obnovljive energije. - Optimizacija z umetno inteligenco:
Uporaba globokih poteznih učenj (DRL) za napovedovanje sprememb naloge in predhodno prilagajanje položajev vrstic (npr. predhodno povečanje napetosti v pričakovanju vrhunskih vrednosti navodnjave). - Hibridni sistemi regulacije napetosti:
Kombinacija z mičnim odprtjem (SOP) za oblikovanje večstopenjskih mrež regulacije: SOP regulira aktivni/reaktivni tok, medtem ko regulatorji ravnajo s stalnim padcem napetosti.
VI. Gospodarski in družbeni učinki
• Vračanje naložbe: Cena enega regulatorja znaša približno 10.000–15.000 USD, lahko zmanjša izgube v črti za 3%–8%.
• Izboljšanje kakovosti oskrbe z energijo: Stopnja kvalifikacije napetosti se poveča s <90% na >99%, podpira podeželjno industrijsko razvoj (npr. stabilno delovanje hladilnih verig in procesorske opreme).
