Крокові рішення для регулювання напруги для підвищення стабільності та ефективності сільськогошляхової розподільчої мережі
І. Технічний принцип та ключові переваги
1. Принцип роботи
32-позиційний регулятор напруги є пристроєм для регулювання напруги шляхом автоматичного переключення позицій вузлів серійних обмоток:
• Режим підвищення/зниження напруги: Перевертаючий перемикач вибирає відносну полярність серійних та паралельних обмоток, забезпечуючи діапазон регулювання напруги ±10%.
• 32-позиційне точне регулювання: Кожна позиція регулює напругу на 0,625% (загалом 32 позиції), запобігаючи гострим змінам напруги та забезпечуючи неперервне живлення.
• Перемикання з попереднім замиканням: Використовується конструкція "подвійні контакти + реактивний мост". Під час перемикання вузлів струм завантаження тимчасово переадресовується через реактивний мост, забезпечуючи безперервне живлення завантаження.
2. Переваги для адаптації до сільських мереж
|
Особливість |
Традиційний механічний регулятор |
32-позиційний регулятор напруги |
|
Швидкість відгуку |
Секунди до хвилин |
Мілісекунди |
|
Точність регулювання |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Підтримуваний радіус живлення |
Обмежений (Зазвичай <10 км) |
Розширений (>20 км) |
|
Потреба у технічному обслуговуванні |
Висока (механічний витривання) |
Безконтактний, не потребує обслуговування |
Таблиця: Порівняння продуктивності традиційного обладнання та 32-позиційного регулятора
II. Проблеми напруги та вимоги до сільських розподільчих мереж
Сільські електричні мережі часто мають проблеми з якістю напруги через наступні характеристики:
- Занадто довгі радіуси живлення: Значний спад напруги на кінцях ліній.
- Суттєві коливання завантаження: Аграрні завантаження (наприклад, оросювальна техніка) призводять до значного коливання напруги впродовж доби (висока напруга вдень, низька напруга вночі).
- Нестабільність трифазного балансу: Сконцентровані однофазні завантаження призводять до зміщення нейтральної точки, погіршуючи стабільність напруги.
- Старіше обладнання: Малий діаметр провідників та недостатня потужність трансформаторів погіршують втрати в лініях.
III. Дизайн рішення
1. Архітектура системи
Використовує ієрархічну стратегію розгортування:
• Вихід з підстанції: Встановлюються регулятори типу B (постійне заохочення) для стабілізації напруги основного фідера.
• Середина/кінець довгих гілок: Розміщуються регулятори типу A (наприклад, VR-32) для компенсації локального спаду напруги.
2. Ключові кроки реалізації
• Принцип розташування: Вибір місця базується на кривій спаду напруги при максимальному завантаженні; встановлення на вузлах, де спад напруги перевищує 5%.
• Допасування потужності: Вибір потужності регулятора залежно від пікового струму лінії (наприклад, VR-32 у Чжанву підтримує завантаження 7700 кВА).
• Інтелектуальна координація:
- Координація з генераторами реактивної потужності (SVG) для пригнічення коливань від індуктивних завантажень.
- Поєднання з регулюванням реактивної потужності інвертора фотоелементів для зниження надлишкової напруги вдень.
3. Комунікація та автоматизація
• Локальне управління: Датчики напруги надають реальні дані, що викликають зміну вузлів (без потреби центрального командування).
• Віддалене моніторинг: Передача операційних даних (напруга, позиція вузла, ступінь завантаження) до центральної системи керування для підтримки прогнозного обслуговування.
IV. Приклади застосування та результати
|
Область випробування |
Опис проблеми |
Рішення |
Результати |
|
Альберта, Канада |
Спад напруги >10% на кінці фідера під час сезону оросіння; суттєве піднапружування |
Встановлення регулятора напруги VR-32 на середині лінії |
Напруга на кінці стабілізована в межах 230В ±10% (кваліфікований діапазон) |
|
Баварія, Німеччина |
Мінімальна напруга вночі опускається до 151В |
Встановлення комбінації (динамічний компенсатор + регулятор напруги) на кінці лінії |
Напруга стабілізована понад 210В |
|
Сільські райони, Чилі |
Відхилення напруги пік-долина >15% |
Розгорнуття нового гнучкого пристрою регулювання напруги на виході трансформатора |
Відхилення напруги протягом дня <3% |
V. Новаторські напрямки та тренди майбутнього
- Синергія з розподіленими джерелами енергії (DER):
Інтеграція з системами зберігання енергії на основі фотоелементів (DES), використання регуляторів для пригнічення порушень напруги, викликаних коливаннями відновлюваних джерел енергії. - Оптимізація штучним інтелектом:
Застосування Глибокого посиленого навчання (DRL) для прогнозування змін завантаження та передчасної корекції позицій вузлів (наприклад, передчасне підвищення напруги в очікуванні піків оросіння). - Гібридні системи регулювання напруги:
Поєднання з точками м'якого відкриття (SOP) для формування багатостворінних мереж регулювання: SOP регулює активну/реактивну потужність, а регулятори обробляють стаціонарний спад напруги.
VI. Економічні та соціальні переваги
• Окупність інвестицій: Вартість одного регулятора становить приблизно 10к–10к–10к–15к USD, можливість зменшення втрат у лініях на 3%–8%.
• Покращення якості живлення: Відсоток кваліфікованої напруги зростає з <90% до >99%, підтримуючи індустриалізацію сільської місцевості (наприклад, стабільне функціонування холодильних ланцюгів та обробчого обладнання).
