一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統的制作方法

本實用新型涉及電力供電領域，特別涉及一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統。

背景技術：

目前我國低壓配網三相不平衡問題非常普遍，損耗高、缺陷多，運行可靠性差，威脅電網安全運行，尤以農網三相不平衡問題最為突出。三相負載不平衡問題對電力系統、用戶供電等都帶來了嚴重的危害，主要表現在以下幾個方面：1、增加變壓器損耗；2、增加線路損耗；3、配變出力減小，降低了配變利用率；4、變壓器發熱，嚴重時甚至會燒毀變壓器；5、容易導致過壓、低壓，影響用電設備的正常工作。

傳統治理三相不平衡的手段相對欠缺，而且投入大、效率低、不能從根本上解決三相不平衡問題，傳統主要解決方法如下：

1、通過人工改線調整負荷

這種方法使用率最高，但其人力投入大，需切斷用戶供電，而且難以長期適應負荷的變化規律。

2、通過SVG靜止同步補償器補償

SVG靜止同步補償器可以對三相不平衡進行補償，但這種方法成本高，而且不能做到真正的負荷平衡。

3、通過APF有源濾波器補償

APF有源濾波器可以濾除諧波，并對三相不平衡起到一定的補償作用，但這種方法同樣是成本高，而且也不能做到真正的負荷平衡。

我國的低壓配電網點多面廣、結構復雜、負荷性質多樣、負荷變化波動大。并且隨著人們生活水平的不斷提高，大功率用電設備越來越多，用戶的用電水平和用電規律參差不齊，再加上治理三相不平衡的方法相對欠缺，管理不到位，導致三相負荷的不平衡問題日益突出，嚴重影響著供電質量以及低壓配網運行的安全性。三相不平衡問題亟待得到解決。

中國實用新型專利CN201620348324.9記載了一種用于低壓三相線路的自動換相裝置，包括一控制電路、通信模塊、電力線路負荷信息采集模塊、換相電路、電源模塊，以及遠程控制主機，電力線路負荷信息采集模塊采集三相線路的負荷信息，通過控制電路和通信模塊發送到遠程控制主機，遠程控制主機將換相指令經通信模塊發送到控制電路，控制電路將換相指令發送到換相電路；換相電路包括三個繼電器，第一繼電器的兩個觸點分別接低壓三相線路的A相和B相，其公共端接第二繼電器的一個觸點，第二繼電器的另一觸點接C相，第二繼電器的公共端接第三繼電器的一個觸點，第三繼電器的另一個觸點接負載；電源模塊為控制電路和換相電路供電。所述用于低壓三相線路的自動換相裝置雖然可以達到自助換相的目的，但是所述用于低壓三相線路的自動換相裝置功耗大，成本高，不同支路之間的通信相互干擾。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統，可有效降低由三相負載不平衡所導致的變壓器損耗、線路損耗，克服某相過流、末端低壓等情況，并且自動換相，不需中斷用戶供電，具備功耗小、成本低等優點。

為了解決現有技術存在的問題，采用如下技術方案：

一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統，包括中控器和換相器，所述中控器設置在支路的始端上，所述換相器位于分支線路的末端，與負載相連，所述中控器和所述換相器均采用三相四線制的接法接入三相電路中，所述換相器和所述中控器之間通過電力載波的方式進行通信；

所述換相器包括控制模塊、換相切換開關、載波通信模塊、電流取樣裝置、相序識別模塊，所述換相切換開關、所述載波通信模塊、所述電流取樣模塊、所述相序識別模塊分別連接所述控制模塊的輸出/輸入接口，所述換相切換開關的個數為三個，所述換線開關的進線端分別與A、B、C三相電路相連，出線端與負載相連，所述載波通信模塊、所述電流取樣裝置、所述相序識別模塊還與三相電路相連；

所述中控器包括電流取樣裝置、電壓取樣裝置、控制中心、人機交互模塊、載波通信模塊，所述電流取樣裝置、所述電壓取樣裝置、所述人機交互模塊、所述載波通信模塊分別連接所述控制中心的輸出/輸入接口，所述電流取樣裝置、所述電壓取樣裝置、所述載波通信模塊還與三相電路相連，所述人機交換模塊包括顯示屏和鍵盤。

優選的，所述換相切換開關為永磁繼電器。

優選的，所述換相器的控制模塊和所述中控器的控制中心均采用單片機控制。

優選的，所述電壓取樣裝置為電壓互感器，所述電流取樣裝置為電流互感器。

優選的，所述一個中控器通信連接所述換相器的個數為1～10個。

優選的，所述中控器和所述換相器均設有電源。

優選的，所述換相器還設有狀態指示裝置。

本實用新型所述的低壓臺區變三相負載自動平衡系，所述中控器通過電流取樣裝置和電壓取樣裝置實時監測所在支路的不平衡度，不平衡度超過設定值時，所述中控器的控制中心就會啟動平衡邏輯算法，該算法基于數學遞歸算法的原理，并結合平衡需求和各換相器的負載大小，進行邏輯組合運算，得出最優相序切換策略并將調節命令發送至中控器所在支路的對應的換相器，換相器收到命令后根據命令進行相應的相序切換操作，從而實現支路平衡。臺區內的每個三相分支都達到三相平衡狀態，變壓器最終也處于三相平衡狀態。

所述換相器采用永磁繼電器作為換相切換開關的動作元件，永磁繼電器具備帶載能力強、功耗小、動作速度快、損耗小、運行成本低等特點；所述換相器采用過零切技術，即電流過零切除，電壓過零投入的原則；基于永磁繼電器的特性和過零切技術，所述換相器在極短的時間內能完成相序的切換，從而實現了不掉電換相的功能，并且過零切技術可以達到沖擊極小、電弧極小的效果，保證所述換相器的壽命。

本實用新型與現有技術相比，其具有以下有益效果：（1）自動平衡三相負載，實時監測三相不平衡度，并根據不平衡度自動調節三相負載，換相時間最大只需25ms，不會中斷用戶供電；（2）降低變壓器損耗，使變壓器處于對稱運行狀態，有效降低了變壓器損耗；（3）降低線路損耗，可有效減小中性線電流，從而減小了中性線的損耗，同時也減小了相線的損耗；（4）解決低壓、過壓問題，解決由三相不平衡所導致的低壓、過壓的問題，避免因過壓燒壞用電設備或因低壓影響用電設備的正常運行；（5）保護低壓配網安全運行，避免由于中性線電流長期過大而導致的發熱和老損，以及避免了變壓器等配電設備燒毀的安全隱患。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統示意圖；

圖2為本實用新型所述換相器的結構示意圖；

圖3為本實用新型所述中控器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。

請參閱圖1，本實用新型優選實施例的一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統，包括中控器和換相器，所述中控器設置在支路的始端上，所述換相器位于分支線路的末端，與負載相連，所述中控器和所述換相器均采用三相四線制的接法接入三相電路中，所述換相器和所述中控器之間通過電力載波的方式進行通信，所述中控器通信連接的換相器的個數為1～10個。

如圖2所示，所述換相器包括控制模塊、換相切換開關、載波通信模塊、電流取樣裝置、相序識別模塊，在使用時，所述換相器通過電流取樣裝置的電流互感器和相序識別模塊采集自身帶載回路相關電流信息，將信息傳遞給所述控制模塊，所述控制模塊對信息進行整合后，再通過載波通信模塊傳遞給所述中控器；所述中控器根據所在支路相關負載情況通過載波通信裝置對所述換相器下達調節命令，所述控制模塊根據調節指令命令所述換相切換開關換相。

所述換相切換開關采用永磁繼電器作為動作元件，永磁繼電器的進線端連接三相線路電，出線端連接負載，并且采用過零切技術，即電流過零切除，電壓過零投入，切換時間在25ms內完成相序的切換，從而不會導致用電設備掉電。電流過零切除，電壓過零投入還可以達到沖擊極小、電弧極小的效果，保證了所述換相器的壽命。

所述換相器設有狀態指示裝置，提示工作人員，所述換相器正否正常工作。

如圖3所示，所述中控器包括電流取樣裝置、電壓取樣裝置、控制中心、人機交互模塊、載波通信模塊，在使用時，所述載波通信裝置接收所述換相器傳達過來的負載信息，并將信息傳遞至所述控制中心，所述電流取樣裝置的電流互感器和所述電壓取樣裝置的電壓互感器采集所在支路的負荷情況傳遞至所述控制中心，所述控制中心根據負荷情況得出所在支路的不平衡度，不平衡度超出設定值15%，所述控制中心就會啟動平衡邏輯算法模塊，結合平衡需求和各換相器的負載大小，進行邏輯組合運算，求解出最優相序切換策略。

所述控制中心得出最優相序切換策略后，就會將調節命令發送至所述中控器所在支路中對應的換相器，換相器收到命令后進行相應的相序切換操作，從而實現支路平衡。臺區內每個三相分支都達到三相平衡狀態，最終變壓器也會處于三相平衡狀態。

所述人機交互模塊包括鍵盤和顯示屏，所述中控器通過人機交互模塊將所述中控器所在支路的負載狀況及三相平衡度等信息傳達給工作人員。

所述換相器的控制模塊和所述中控器的控制中心均采用單片機控制。

所述中控器和所述換相器均設有電源。

本實施例所述的一種低壓臺區變三相負載自動平衡系統可有效降低由三相負載不平衡所導致的變壓器損耗、線路損耗，克服某相過流、末端低壓等情況，并且自動換相，不需中斷用戶供電，具備功耗小、成本低等優點

以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。