一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法
【專利摘要】一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，包括如下步驟：(1)給換相器設置數據窗口(2)根據是否到達24小時延時時間來判斷是否提取換相器數據，調用平衡算法；(3)調用平衡算法后，根據預調后的效果是否好于設定值判斷是否需要換相；本發明解決配電網低壓側電流三相不平衡的問題，提出一種以支路為調節對象，以天為調節周期，以臺區平衡為目標的平衡方案，從而達到臺區三相平衡，有效提升配變供電能力，降低低壓線路損耗，改善用戶供電電壓質量。
【專利說明】
一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法
技術領域
[0001]本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法。
【背景技術】
[0002]三相不平衡:是指在電力系統中三相電流(或電壓)幅值不一致，且幅值差超過規定范圍。
[0003]三相不平衡導致的危害如下:
1.增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網絡中，電流通過線路導線時，因存在阻抗必將產生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當低壓電網以三相四線制供電時，由于有單相負載存在，造成三相負載不平衡在所難免。當三相負載不平衡運行時，中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產生損耗，從而增加了電網線路的損耗。
[0004]2.增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網的供電主設備，當其在三相負載不平衡工況下運行時，將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而變化的。
[0005]3.配變出力減少。配變設計時，其繞組結構是按負載平衡運行工況設計的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當配變處于三相負載不平衡工況下運行，負載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負載的不平衡度有關。三相負載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負載不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，其備用容量亦相應減少，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發配變發熱，嚴重時甚至會造成配變燒損。
[0006]4.配變產生零序電流。配變在三相負載不平衡工況下運行，將產生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流，則其鐵芯中將產生零序磁通。(高壓側沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過鋼構件時，即要產生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高甚至發熱。配變的繞組絕緣也可能因過熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時，零序電流的存在也會增加配變的損耗。
[0007]5.影響用電設備的安全運行。配變是根據三相負載平衡運行工況設計的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運行，其三相電流基本相等，配變內部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。
[0008]假如配變在三相負載不平衡時運行，其各相輸出電流就不相等，其配變內部三相壓降就不相等，這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。同時，配變在三相負載不平衡時運行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發生變化。負載重的一相電壓降低，而負載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設備的安全運行。
[0009]6.電動機效率降低。配變在三相負載不平衡工況下運行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負序、零序三個電壓分量，當這種不平衡的電壓輸入電動機后，負序電壓產生旋轉磁場與正序電壓產生的旋轉磁場相反，起到制動作用。但由于正序磁場比負序磁場要強得多，電動機仍按正序磁場方向轉動。而由于負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出功率減少，從而導致電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機在三相電壓不平衡狀況下運行，是非常不經濟和不安全的。
【發明內容】
[0010]為解決配電網低壓側電流三相不平衡的問題，提出一種以支路為調節對象，以24小時為調節周期，以臺區平衡為目標的平衡方案，從而達到臺區三相平衡。本發明目的在于提供一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法。
[0011]本發明提供如下技術方案:
一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，包括如下步驟:
(I)給換相器設置數據窗口，每I分鐘計算一次這I分鐘內的平均電流，然后填入數據窗口；(2)當中控器上電初始化后就開始累加每分鐘的平均電流，當到達第一個半小時后就計算這半個小時的平均電流并記錄，接下來的每半個小時和上一個半小時的記錄對比，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流小，則記錄當前這個時刻并獲取換相器當前時刻往前半個小時數據并存儲，若換相器在之前有未成功發送的數據都在這時刻一同發送給中控器，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流大，則判斷是否到達24小時延時時間，如果沒到達，則中控器繼續累加每分鐘的電流數據，如果到達24小時延時時間，則提取換相器數據，算出24小時平均電流，調用平衡算法；
(3)調用平衡算法后，根據預調后的效果是否好于設定值判斷是否需要換相，如果不好于設定值則不需要換相并重新啟動24小時延時，如果好于設定值則需要換相，根據半小時數據算出最小電流時刻，算出換相器換相時間，發送換相器動作時間和動作相位，判斷是否到達換相器的換相時間，如果沒有達到則一直延時等待判斷是否到達換相器的換相時間，如果到達則重新啟動24小時延時。
[0012]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的平衡算法如下:
不可調節電流Mx表示如下:
Mx = Ix-ZffIx;
其中，X為A、B、C;
Σ WIx:某相上掛的所有換相器總電流；
IX:某支路中控器采集的各相總電流；
Ip:三相平均電流Ip= (Ia+Ib+Ic)/3 各相需補償電流△ Ix表示如下:
Λ Ιχ = Ιχ-Ιρ； 根據Mx和Ip比大小的結果分析:
當Mx>Ip:切除本相所有換相器后的不可調節電流還比平均電流大，說明即使切完這相所有的換相器，這相也不能達到平衡，即可推算出此支路換相器選擇點不對或者換相器太少，從算法上此相應該切除所有換相器補償其他相；
當Mx〈Ip:切除本相所有換相器后的不可調節電流比平均電流小，說明本相可以通過調整換相器達到此相的最佳平衡；
當三相中有兩相的Mx>Ip則使用調整算法1，當只有一相Mx>Ip則使用調整算法2，當三相都為Mx< Ip則使用調整算法3;
不平衡度=(最大電流-最小電流)/最大電流X100%;
所述的不平衡度和所述調整算法1、2、3計算出的預調后的不平衡度進行對比。
[0013]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的調整算法I如下:
有兩相滿足Mx>Ip，這兩相為A相和B相，只有一相滿足Mx〈Ip，此相為C相，
(1)把A相和B相換相器全部換到C那一相，這時候A和B相電流都為不可調節電流Ma和
Mb；
(2)C相為所有換相器電流加上自己的不可調節電流Mc，然后進行預調后的不平衡度計算，返回此值供算法流程計算出預調后的不平衡度。
[0014]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的調整算法2如下:
只有一相滿足Mx>Ip，此相為A相，其他兩相滿足Mx〈Ip，這兩相為B相和C相；
(1)計算A相的換相器的總電流SWIA，需要把A相的換相器換掉，留作備用；
(2)求出B相和C相的平均電流，需加上A相的換相器總電流即Ip2=(Ib+Ic+2WIA)/2;
(3)求出ΔΙχ，Δ Ix = Ip2_Ix，得出每相要補償的電流，貝Ij用遞歸算法算出最接近AIb的電流Ibmin的換相器組合，用遞歸算法算出最接近AIc的電流Icmin的換相器組合；
(4)當Icmin〈Ibmin時先補償C相，否則先補償B相，先補償C相時把滿足的換相器組合換至IjC相，其余的換相器換到B相；
(5)算出預調后的不平衡度。
[0015]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的調整算法3如下:
三相都滿足Mx〈Ip；假設ΣWlx-(Ip-Mx)的值為A>B>C;
(1)求出各相在不可調電流基礎上需補償的電流，補償的電流=Ip-Mx；
(2)用遞歸算法算出A相的換相器組合的電流Iamin，用遞歸算法算出B相的換相器組合的電流I bm i η，用遞歸算法算出C相的換相器組合的電流I cm i η;
(3)比較Iamin、Ibmin和Icmin那一相電流更接近目標電流則優先補償哪一相，比如Iamin更接近補償電流，則先把對應的換相器組合給A相，Ibmin為第二接近的，則把對應的換相器組合給B相，剩余的換相器組合給C相；
(4)計算出預調后的不平衡度。
[0016]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的換相器的數據窗口為i，24 < i < 30。
[0017]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的中控器設置有中控器數據存儲區和換相器數據存儲區。
[0018]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的中控器每半個小時至少進行一次通信，獲取換相器的數據。
[0019]進一步說明，所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，所述的設定值為2 %。
[0020]綜上所述，本發明的有益效果如下:
本發明解決配電網低壓側電流三相不平衡的問題，提出一種以支路為調節對象，以天為調節周期，以臺區平衡為目標的平衡方案，從而達到臺區三相平衡，有效提升配變供電能力，降低低壓線路損耗，改善用戶供電電壓質量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是中控器的工作流程圖；
圖2是不平衡策略的流程圖；
圖3是調整算法I的流程圖；
圖4是調整算法2的流程圖；
圖5是調整算法3的流程圖；
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023]實施例1
一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，包括如下步驟:
(I)給換相器設置數據窗口，數據窗口大小為24小時，每I分鐘計算一次這I分鐘內的平均電流，然后填入數據窗口。
[0024](2)當中控器上電初始化后就開始累加每分鐘的平均電流，當到達第一個半小時后就計算這半個小時的平均電流并記錄，接下來的每半個小時和上一個半小時的記錄對比，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流小，則記錄當前這個時刻并獲取換相器當前時刻往前半個小時數據并存儲，若換相器在之前有未成功發送的數據都在這時刻一同發送給中控器，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流大，則判斷是否到達24小時延時時間，如果沒到達，則中控器繼續累加每分鐘的電流數據，如果到達24小時延時時間，則提取換相器數據，算出24小時平均電流。
[0025](3)不平衡度=(最大電流-最小電流)/最大電流X100%。
[0026](4)計算A相上所有換相器的總電流SWIA，Ia為A相平均電流，計算B相上所有換相器的總電流SWIB，Ib為B相平均電流，計算C相上所有換相器的總電流SWIC，Ic為C相平均電流。
[0027](5)IA為A支路中控器采集的各相總電流，IB為B支路中控器采集的各相總電流，IC為C支路中控器采集的各相總電流，M A: A支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MB: B支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MC: C支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MA=IA-2WIA，MB = IB-2WIB，MC=IC-SWIC。
[0028](6)Ip:三相平均電流Ip=(Ia+Ib+Ic)/3，Δ IA為A相需補償電流，其中Δ IA=IA-Ιρ，Δ IB為B相需補償電流，其中Δ IB = IB-1p, Δ IC為C相需補償電流，其中Δ IC=IC-1p0
[0029](7)此時MA>Ip，MB>Ip，MC〈Ip。把A相和B相換相器全部換到C那一相，這時候A和B相電流都為不可調節電流Ma和Mb，C相為所有換相器電流加上自己的不可調節電流Mc，然后進行預調后的不平衡度計算，返回此值供算法流程計算出預調后的不平衡度。
[0030](8)根據步驟(7)算出的預調后的不平衡度與步驟(3)的不平衡點度進行對比，效果好于2%判斷，根據半小時數據算出最小電流時刻，算出換相器換相時間，發送換相器動作時間和動作相位，此時到達換相器的換相時間，重新啟動24小時延時。
[0031]實施例2
一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，包括如下步驟:
(I)給換相器設置數據窗口，數據窗口大小為30小時，每I分鐘計算一次這I分鐘內的平均電流，然后填入數據窗口。
[0032](2)當中控器上電初始化后就開始累加每分鐘的平均電流，當到達第一個半小時后就計算這半個小時的平均電流并記錄，接下來的每半個小時和上一個半小時的記錄對比，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流小，則記錄當前這個時刻并獲取換相器當前時刻往前半個小時數據并存儲，若換相器在之前有未成功發送的數據都在這時刻一同發送給中控器，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流大，則判斷是否到達24小時延時時間，如果沒到達，則中控器繼續累加每分鐘的電流數據，如果到達24小時延時時間，則提取換相器數據，算出24小時平均電流。
[0033](3)不平衡度=(最大電流-最小電流)/最大電流X100%。
[0034](4)計算A相上所有換相器的總電流SWIA，Ia為A相平均電流，計算B相上所有換相器的總電流SWIB，Ib為B相平均電流，計算C相上所有換相器的總電流SWIC，Ic為C相平均電流。
[0035](5)IA為A支路中控器采集的各相總電流，IB為B支路中控器采集的各相總電流，IC為C支路中控器采集的各相總電流，MA: A支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MB: B支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MC: C支路總電流減去各相的換相器總電流后的不可調節電流，MA=IA-2WIA，MB = IB-2WIB，MC=IC-SWIC。
[0036](6)Ip:三相平均電流Ip=(Ia+Ib+Ic)/3，Δ IA為A相需補償電流，其中Δ IA=IA-Ιρ，Δ IB為B相需補償電流，其中Δ IB = IB-1p, Δ IC為C相需補償電流，其中Δ IC=IC-1p0
[0037](7)此時MA>Ip，MB<Ip，MC〈Ip。計算A相的換相器的總電流SWIA，需要把A相的換相器換掉，留作備用，求出B相和C相的平均電流，需加上A相的換相器總電流即Ip2=(Ib+Ic+ 2WIA)/2，求出Δ Ιχ，Δ Ix = Ip2-1x，這就知道每相要補償的電流，用遞歸算法算出最接近AIb的電流Ibmin的換相器組合，用遞歸算法算出最接近Λ Ic的電流Icmin的換相器組合，當IcmirKIbmin時先補償C相，否則先補償B相，先補償C相時把滿足的換相器組合換到C相，其余的換相器換到B相，算出預調后的不平衡度。
[0038](8)根據步驟(7)算出的預調后的不平衡度與步驟(3)的不平衡點度進行對比，效果不優于好于5%，不需要換相并重新啟動24小時延時。
[0039]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于，包括如下步驟: (1)給換相器設置數據窗口，每I分鐘計算一次這I分鐘內的平均電流，然后填入數據窗P； (2)當中控器上電初始化后就開始累加每分鐘的平均電流，當到達第一個半小時后就計算這半個小時的平均電流并記錄，接下來的每半個小時和上一個半小時的記錄對比，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流小，則記錄當前這個時刻并獲取換相器當前時刻往前半個小時數據并存儲，若換相器在之前有未成功發送的數據都在這時刻一同發送給中控器，若當前半小時的平均電流比上一個半小時的平均電流大，則判斷是否到達24小時延時時間，如果沒到達，則中控器繼續累加每分鐘的電流數據，如果到達24小時延時時間，則提取換相器數據，算出24小時平均電流，調用平衡算法； (3)調用平衡算法后，根據預調后的效果是否好于設定值判斷是否需要換相，如果不好于設定值則不需要換相并重新啟動24小時延時，如果好于設定值則需要換相，根據半小時數據算出最小電流時刻，算出換相器換相時間，發送換相器動作時間和動作相位，判斷是否到達換相器的換相時間，如果沒有達到則一直延時等待判斷是否到達換相器的換相時間，如果到達則重新啟動24小時延時。2.根據權利要求1所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于，所述的平衡算法如下: 不可調節電流Mx表示如下:Mx = Ix-ZffIx; 其中，X為A、B、C; Σ WIx:某相上掛的所有換相器總電流； IX:某支路中控器采集的各相總電流； Ip:三相平均電流Ip= (Ia+Ib+Ic)/3 各相需補償電流△ Ix表示如下:Λ Ιχ = Ιχ-Ιρ； 根據Mx和Ip比大小的結果分析: 當Μχ>Ιρ:切除本相所有換相器后的不可調節電流還比平均電流大，此相應該切除所有換相器補償其他相； 當Μχ〈Ιρ:切除本相所有換相器后的不可調節電流比平均電流小，通過調整換相器達到此相的最佳平衡； 當三相中有兩相的Μχ>Ιρ則使用調整算法I，當只有一相Μχ>Ιρ則使用調整算法2，當三相都為Mx< Ip則使用調整算法3; 不平衡度=(最大電流-最小電流)/最大電流Χ100%; 所述的不平衡度和所述調整算法1、2、3計算出的預調后的不平衡度進行對比。3.根據權利要求2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于，所述的調整算法I如下: 有兩相滿足Μχ>Ιρ，這兩相為A相和B相，只有一相滿足Μχ〈Ιρ，此相為C相， (I)把A相和B相換相器全部換到C那一相，這時候A和B相電流都為不可調節電流Ma和Mb； (2)C相為所有換相器電流加上自己的不可調節電流Mc，然后進行預調后的不平衡度計算，返回此值供算法流程計算出預調后的不平衡度。4.根據權利要求2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于，所述的調整算法2如下: 只有一相滿足Mx>Ip，此相為A相，其他兩相滿足Mx〈Ip，這兩相為B相和C相； (1)計算A相的換相器的總電流SWIA，需要把A相的換相器換掉，留作備用； (2)求出B相和C相的平均電流，需加上A相的換相器總電流即Ip2=(Ib+Ic+2WIA)/2; (3)求出ΔΙχ，Δ Ix = Ip2_Ix，得出每相要補償的電流，貝Ij用遞歸算法算出最接近AIb的電流Ibmin的換相器組合，用遞歸算法算出最接近AIc的電流Icmin的換相器組合； (4)當Icmin〈Ibmin時先補償C相，否則先補償B相，先補償C相時把滿足的換相器組合換至IjC相，其余的換相器換到B相； (5)算出預調后的不平衡度。5.根據權利要求2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于，所述的調整算法3如下: 三相都滿足Mx〈Ip；假設ΣWlx-(Ip-Mx)的值為A>B>C; (1)求出各相在不可調電流基礎上需補償的電流，補償的電流=Ip-Mx； (2)用遞歸算法算出A相的換相器組合的電流Iamin，用遞歸算法算出B相的換相器組合的電流I bm i η，用遞歸算法算出C相的換相器組合的電流I cm i η; (3)比較Iamin、Ibmin和Icmin那一相電流更接近目標電流則優先補償哪一相； (4)計算出預調后的不平衡度。6.根據權利要求1或2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于:所述的換相器的數據窗口為i，24 < i < 30。7.根據權利要求1或2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于:所述的中控器設置有中控器數據存儲區和換相器數據存儲區。8.根據權利要求1或2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于:所述的中控器每半個小時至少進行一次通信，獲取換相器的數據。9.根據權利要求1或2所述的一種用于低壓配電網的三相電流不平衡自動調節算法，其特征在于:所述的設定值為2 %。
【文檔編號】H02J3/26GK105870945SQ201610303364
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】麥景松, 劉海峰, 李茂鋒
【申請人】廣西星宇智能電氣有限公司