Inovativni rešenja za korak-voltni regulatore vo sistemite za distribucija na struja
1 Извештај за управување
Прекioni при управувањето со напон во современите дистрибутивни мрежи:
- Долги фидери што предизвикуваат пад на напон;
- Интеграција на распределени извори на енергија (DER) што доведува до двосмерен проток на енергија;
- Флуктуации на оптоварувањето што предизвикуваат чести варијации на напонот.
Технички карактеристики на регулаторите на напон со кораци (SVRs):
- Се користи технологија за менување на кораци за да се промени односот на бројот на виткања на трансформаторот, постигнувајќи опсег на подесување на напонот од ±10% (обично во 32 кораци, 0.625% по корак);
- Основните предности лежат во капацитетите за реално време на динамичко подесување комбинирани со многу стратегии за контрола, што обезбедува гибка поддршка на напонот за дистрибутивната мрежа.
Трендови во еволуцијата на технологијата:
- Еволуирале од основни механички прекинувачи за кораци до интегрирани системи кои вклучуваат електроника на моќност, адаптивни алгоритми за контрола и интелигентни модули за комуникација;
- Представителен пример: ABB SPAU341C вклучува функционалност за компензација на пад на напон во линијата (LDC), симулирајќи карактеристики на импедансата на линијата за прецизна контрола на напонот на далечни точки на оптоварување;
- Користењето на реле кои се задржуваат магнетски и TRIAC-ови намалува губитоци на опремата и ниво на заузетост, подобрувајќи ги флексибилноста на деплојмент и ефективноста на цената.
2 Технички принципи и структура
Основен механизам за регулација на напон:
- Постигнува регулација на напонот со менување на односот на бројот на виткања на трансформаторот, со зависност од технологијата за менување на кораци на On-Load Tap Changers (OLTCs).
Процес на затворена контурна контрола:
- Напонските трансформатори непрекинато прифатуваат сигналите на напонот на системот;
- Генерираат се сигнални грешки со споредување на прифатените вредности со поставени референтни вредности;
- Единицата за контрола одлучува насока на менување на кораци (повисување/ниспоусување) и големина на коракот на основа на сигналната грешка.
Кључни технички параметри на современите SVRs:
- Земајќи го како пример SPAU341C: Подржува тонки кораци на подесување на напонот од 0.625%, овозможувајќи прецизно регулирање на напонот во 32 кораци во опсег од ±10%.
2.1 Основни компоненти
- On-Load Tap Changer (OLTC): Основни актуатор на регулаторот, кој користи прекинувачи во вакуум за намалување на дугови. Преводни резистори осигуруваат непрекинатост на протокот на струја при превклучување, предотвратувајќи прекин во доставувањето на оптоварување. Современите дизајни користат технологии со две резистори, намалувајќи времетраењето на превклучување до 40-60 милисекунди.
- Модул за контрола: Изграден на високоперформантни микропроцесори (ARM/DSP), интегрирајќи многу стратегии за контрола. ABB SPAU341C го применува модуларниот архитектонски концепт, составен од модули за поврзување, I/O модули и автоматски модул за регулација на напон, поддржувајќи непрекинато само-мониторирање за реално време хардверски и софтверски дијагностики.
- Единица за мерење и заштита: Напонски/Струјни трансформатори (на пример, PT1, PT2, TA1) непрекинато собираат параметри на системот. Единиците се опремени со функции за блокирање на трофазен преток на струја и недостаток на напон. При откривање на кратки кола или сериозен пад на напон, операциите за менување на кораци се немедлено блокираат за да се предотврати повреда на опремата.
- Комуникација и интерфејс за работа: Подржува протоколи за комуникација како Ethernet, GPRS и други за надворешно мониторирање и поставување на параметри. Модулот за приказ дава локален интерфејс за работа, прикажувајќи клучни параметри како референтни вредности и мерени вредности во реално време.
2.2 Кључни оперативни карактеристики
|
Характеристика |
Техничко опишување |
Апликација на вредност |
|
Компензација на пад на напон во линијата (LDC) |
Користи се виртуелни параметри на импеданса (R/X) за да се компензира падот на напонот во линијата. |
Овозможува прецизна контрола на напонот на далечни точки на оптоварување; елиминира потребата за дополнителни уреди за мерење. |
|
Поддршка за двосмерен проток на моќ |
Се користат хибридни прекинувачи кои комбинираат тиристори назад-на-назад и магнетни реле кои се задржуваат. |
Се прилагодува на сценарија со интеграција на DER; поддржува регулација на напонот при обратен проток на моќ. |
|
Капацитет за паралелна работа |
Подржува паралелна работа на до 3 трансформатори преку принципи на Master/Slave или минимизација на циркулирачката струја. |
Расширува капацитетот на системот; исполнува потребите на области со висока густина на оптоварување. |
|
Капацитет за преод на неисправности (FRT) |
Вклучува детекција на пад на напон и логика за брзо восстановување. |
Обезбедува непрекината достава на моќ за чувствителни оптоварувања; подобрува надежноста на доставување на моќ. |
3 Апликациони решенија во дизајнот на дистрибутивни системи
3.1 Типични апликациони сценарија
- Долги радијални фидери: Класична апликација на SVR. Во селски дистрибутивни мрежи, линиите на 10кV често се прошируваат над 15км, предизвикувајќи сериозен пад на напонот на крајот на фидера. Деплојирањето на SVR-ови средината на линијата или на крајот на фидера ефикасно компензира падот на напонот. Инженерските практики покажуваат дека еден SVR може да го прошири радиусот на фидера за 30%, подобрувајќи го процентот на се состојба на напонот на крајот на фидера од под 70% до над 98%, значајно намалувајќи ја цената на надградба на линијата.
- Урбани дистрибутивни мрежи со висока густина: Се соочуваат со предизвици од флуктуации на оптоварувањето и несоответство на напонот. SVR-овите типички се инсталираат на излезот на подстанцијата или на чворови на RMU (Ring Main Unit). Во проект за реновација на комерцијален дел на град, инсталирањето на SVR-ови на 4 клучни чворови намали флуктуацијата на напонот во пики на ±8% до ±2%, истовремено намалувајќи ги губитоците на линијата за 12% преку оптимизација на реактивната моќ.
- Области со висока пенетрација на DER: Бара управување со предизвици од двосмерен проток на моќ. Кога пенетрацијата на PV надмине 30%, традиционалните дистрибутивни мрежи често се соочуваат со нарушување на напонот. SVR-овите автоматски го прилагодуваат контролниот логик преку режим на обратна моќ, активно го намалувајќи го напонот во периоди на избыток на производство. Демонстрационен проект со координирана контрола помеѓу SVR-овите и инверторите на PV увеличува локалната капацитет за хостинг на PV за 25% и намалува го процентот на ограничување за 18%.
3.2 Оптимизација на стратегијата за контрола
- Оптимизација на напон-вар (VVO): Координира SVR-овите со паралелни банки на капацитори за да се минимизираат губитоците на системот.
- Многостепена координирана контрола: За каскадна инсталација на повеќе SVR-ови во комплексни мрежи, треба да се избегнат конфликти во контролата. Методот на координација со временски задоцнување е најпрактичното решение - поставувајќи го задоцнувањето на горниот SVR (обично 30-60 секунди) на барем двојно од задоцнувањето на долниот SVR. При откривање на нарушување на напонот, долниот SVR прво действува. Ако проблемот сè уште постои по неговото време на задоцнување, тогаш горниот SVR потоа се намесува. Овој пристап значајно намалува ненужните операции со кораци (до 40%) додека се одржува стабилноста на напонот.
- Адаптивни стратегии за контрола: Современите SVR-ови (на пример, SPAU341C) вклучуваат алгоритми за само-учење за да предвидат потребите за промена на напонот на основа на историски профили на оптоварување. Системот автоматски претходно ги прилагодува положбијата на кораци во периоди на слични дневни профили на оптоварување (на пример, пики во утро), намалувајќи го временското откликнување на промените на напонот од минути на секунди. Оваа стратегија е особено пригодна за флуктуации на излезот на PV или сценарија со концентрирано пополнување на електромобилите (EV).
3.3 Матрица за избор на сценарија
