[发明专利]用于耦合到电网的开关控制VAR源的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及配电网的网络优化策略。具体地，本发明涉及用于耦合到配电网的开关控制VAR源的系统和方法。

背景技术

配电网电压控制的常规方案是基于大约70年前开发的技术。近年来，高度复杂和昂贵的系统已被要求用于实施基于需求降低的改进的高效电压控制和保护性降压(CVR)。在现有技术条件下，连接用户的交流(AC)线路电压需要在所有负载和变电站电压的条件下落在由ANSI C84.1规定的窄带(band)内。通常，电力部门在116-124伏的窄带内运营，虽然级别“A”服务允许的范围为114-126伏。坚持严密调节范围的难处来自于变电站的进线电压的正常波动以及沿馈线的负载变化。这些变化导致线电压改变，而电力部门被要求保持消费者电压在指定界限内。

现有技术用于电压控制的伏安无功调节装置(VAR装置)可以分为几种类别，其包括：1)现有技术具有慢响应电容器和机电开关的VAR装置；ii)现有技术具有中等响应电容器和晶闸管投切电容器的VAR装置；以及iii)以及具有使用静止VAR源或静止同步电容器(STATCOM)的基于VAR控制的功率变换器的VAR装置。

需要指出，当现有技术VAR装置被客户使用时，所述VAR装置中的电容器主要用于功率因数控制，当被电力部门使用时，主要用于电压控制。对于功率因数控制，顺流线路电流必须被测量。电容器和/或电感器可以基于线路电流被切换接通或断开，以实现预期的总功率因数(例如，通常在1的值)。在电力部门使用的电压控制的第二种情况下，电容器基于下列进行控制：1)本地电压测量；2)其他参数，例如温度；3)线路无功电流；和/或4)从控制中心通信接收的调度。控制中心可以基于从网络中的多个点接收的信息调度关于电容器控制的决定。

现有技术的VAR装置的多数电容器使用机电开关切换。所述机电开关受限于开关速度和开关的寿命。许多机电开关被限制每天开关3-4次。通常需要大约15分钟的响应时间启用现有技术VAR装置的电压控制。在这段时间内，可以执行下列步骤：1)本地感测电压；2)向集中控制中心传送所感测的电压；3)对在集中控制中心的系统的功率和/或电压建模；4)基于所述模型和所察觉的潜在改进确定采取行动；以及5)向现有技术VAR装置调度集中控制中心的一个或多个命令，以切换电容器。更先进的电压-VAR优化或VVO系统正在进行这类集中实施，以便他们可以试图优化沿整个配电馈电线的电压分布并降低现有技术VAR装置之间的内耗。

发明内容

本发明描述了用于电网的网络边缘电压控制的系统和方法。在某些实施例中，系统包括配电网、多个负载、以及多个并联连接的开关可控的VAR源。负载可以在配电网的边缘处或靠近配电网的边缘。每个负载可以接收来自配电网的电力。多个并联连接的开关可控的VAR源可以位于配电网的边缘处或靠近配电网的边缘，该多个并联连接的开关可控的VAR源中的每个VAR源都可以在此检测近距电压。进一步地，每个VAR源都可以包括处理器和VAR补偿组件。该处理器可以经配置使能VAR源在一段延迟后基于近距电压确定是否启用VAR补偿组件和通过控制开关以启用VAR补偿组件来调整网络无功伏安。

多个并联连接的开关可控的VAR源中的每个VAR源的延迟可以是不相等的。多个并联连接的开关可控VAR源的不同部件的不同延迟可以阻止至少两个不同部件之间的内耗。在各个实施例中，多个并联连接的开关可控的VAR源中的至少两个VAR源的延迟可以相等，但是多个并联连接的开关可控的VAR源中的第三个VAR源的延迟可以不等于另外两个VAR源的延迟。

开关可以包括与NTC或电阻器串联的半导体开关。(与NTC或电阻器串联的)半导体开关可以和继电器并联。半导体开关可以由来自处理器的第一信号控制，并且继电器可以由来自处理器的第二信号控制。半导体开关可以控制启用VAR补偿组件和减轻继电器的开关应力。继电器可以在半导体开关激活时导通，由此降低半导体器件的传导损耗。

在各个实施例中，多个并联连接的开关可控的VAR源中的至少两个VAR源在配电网的变压器的低压侧。VAR补偿组件可以包括电容器或电感器。

在某些实施例中，多个并联连接的开关可控的VAR源中的每个VAR源包括至少一个电压设定值。多个并联连接的开关控制VAR源的每个处理器可以经配置基于近距电压与至少一个电压设定值的比较，确定是否启用VAR补偿组件。如果至少一个电压设定值高于检测到的近距电压，多个并联连接的开关控制VAR源中的每个VAR源可以增加在前的伏安无功，以及如果至少一个电压设定值低于检测到的近距电压，减少在前的伏安无功。