CN102904270A - 配电网三相电流不平衡调整系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电网三相电流不平衡调整系统,包括一个控制终端和至少一个调整开关，单相负荷通过调整开关接入电网；所述控制终端通过采集各相电压值和电网中的电流值计算各相不平衡度，根据计算出的不平衡度控制各调整开关的状态。有益效果：使三相电流不平衡调整具有了实时性；可以实现过零切换，具有损耗小，切换快的特点，对下游负载影响小；本系统还具有线路漏电监测、单相短路保护、雷击保护等功能；可以将控制终端采集的数据上传至配电管理用主机，并接收配电管理用主机的指令，有利于实现配电网的数字化管理，与智能电网的核心设计理念相一致，并对节能降耗有重要意义。

Description

配电网三相电流不平衡调整系统
技术领域
本发明涉及一种电力设备，特别涉及一种配电网三相电流不平衡调整系统。
背景技术
三相不平衡一直是低压配电网的主要问题之一，尤其是在农村电网或城市居民住宅小区用电中，电力用户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，负荷大小和用电时间是不可控的，很容易造成电网三相电流的不平衡。
电网中的不平衡电流轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因某相不平衡负荷过大，造成相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器烧毁。因此，在相关规定中，对电网负电流不平衡度有着严格的要求。例如：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10%，低压主干线及主要分支的首端电流不平衡度应小于20%。
电网电流三相不平衡的治理方法基本上可以归为两种。第一种方法由供电所人员实施，通常的情况是由供电所人员定期记录各相负荷数据，通过对记录数据的分析，对线路进行有针对性的调整。这种方法主要有两个弊端，一是耗费大量的人工时；二是这种调整只是宏观上的平衡，不具有实时性，尤其是对于用电时段不确定性很大的民用负荷。第二中方法是采用的不平衡电流补偿装置，一般同时具有无功补偿能力，可以很好的解决电流三相不平衡问题。但是这种装置一般价格较高，比较适合集中补偿，并没有解决线损问题；另外，还存在自身损耗大等缺点。
发明内容
发明目的：针对以上问题本发明的目的是提供一种配电网三相电流不平衡调整系统，可实现三相不平衡度的实时计算以及不平衡负荷的快速切换。
技术方案：一种配电网三相电流不平衡调整系统,包括一个控制终端和至少一个调整开关，单相负荷通过调整开关接入电网；所述控制终端通过采集各相电压值和电网中的电流值计算各相不平衡度，根据计算出的不平衡度控制各调整开关的状态。调整开关是通过控制终端的指令，实现对三相电网电流的不平衡控制，而控制指令来自于控制终端的计算。
所述控制终端包括控制单元和无线通信单元；所述调整开关包括第一复合开关、第二复合开关和第三复合开关，所述三路复合开关包括并联的双向可控硅和磁保持继电器，所述第一复合开关、第二复合开关和第三复合开关内分别设有可以与无线通信单元进行无线通信并且还可以控制双向可控硅和磁保持继电器的控制器，所述第一复合开关、第二复合开关和第三复合开关分别与电网的三相电源L1、L2和L3的输入端连接，三路复合开关的输出端连接作为调整开关的输出端；所述无线通信单元向控制器发出指令实现对电网的自动控制，控制器将开关状态反馈给无线通信单元。复合开关自带控制器，该控制器能够和控制终端进行无线通信，并且能够根据来自控制终端的命令信号，控制各路复合开关的闭合与断开，实现自动控制。
双向可控硅的触发电流来自复合开关自带的控制器，控制器能够直接从输入的三相电源取电；磁保持继电器的驱动脉冲信号也来自复合开关自带的控制器，而控制命令来自远程的控制终端。
所述调整开关还包括与单控开关，所述单控开关的输入端与L1相常用电源输入端连接，正常工作时，单控开关断开；所述单控开关和三路复合开关的输出端连接作为调整开关的输出端。单控开关主要用于应对复合开关失效的情况，所以只需要一相并联单控开关即可；同时也可以减低成本。
所述调整开关另设一路与L1相输入并联的一路单控开关，实现手动控制；所述调整开关的四路输出连接在一起，并且设置一路输出电流检测电路和三路输入电压检测电路能够快速计算出三相电流的不平衡度；所述调整开关采用无线通信方式与控制终端通信。单控开关和L1相复合开关间通过手柄或旋钮进行手动切换，然后单控开关可以独立进行闭合、断开控制。
所述控制终端能够检测配电网侧三相电流信息，并计算出三相电流的不平衡情况；能够通过无线通信方式接收各路调整开关的数据，并根据上述两方面的数据计算出最合理的调整开关切换指令。所述控制终端还设有与外界配电管理用主机之间数字通信的电路。
有益效果：由于控制终端能够快速计算出电网的不平衡情况，并迅速调节调整开关的投切情况，使三相电流不平衡调整具有了实时性；由于切换开关具有复合开关的特点，因此可以实现过零切换，具有损耗小，切换快的特点，对下游负载影响小；由于调整开关具有检测和保护电路，因此本系统还具有线路漏电监测、单相短路保护、雷击保护等功能。
由于设置了与外界配电管理用主机之间数字通信的电路，可以将控制终端采集的数据上传至配电管理用主机，并接收配电管理用主机的指令，有利于实现配电网的数字化管理，与智能电网的核心设计理念相一致，并对节能降耗有重要意义。
附图说明
图1为本发明的系统组成示意图；
图2为本发明的调整开关的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种配电网三相电流不平衡调整系统,包括一个控制终端1和至少一个调整开关2，单相负荷3通过调整开关2接入电网；所述控制终端1通过采集各相电压值和电网中的电流值计算各相不平衡度，根据计算出的不平衡度控制各调整开关2的状态。
所述控制终端1包括控制单元11和无线通信单元12；所述调整开关2包括第一复合开关21、第二复合开关22和第三复合开关23，所述三路复合开关包括并联的双向可控硅24和磁保持继电器25，所述第一复合开关21、第二复合开关22和第三复合开关23内分别设有可以与无线通信单元12进行无线通信并且还可以控制双向可控硅24和磁保持继电器25的控制器，所述第一复合开关21、第二复合开关22和第三复合开关23分别与电网的三相电源L1、L2和L3的输入端连接，三路复合开关的输出端连接作为调整开关2的输出端；所述无线通信单元12向控制器发出指令实现对电网的自动控制，控制器将开关状态反馈给无线通信单元12。
所述调整开关2还包括与单控开关26，所述单控开关26的输入端与L1相常用电源输入端连接，正常工作时，单控开关26断开；所述单控开关26和三路复合开关的输出端连接作为调整开关2的输出端。
如图1所示，本系统由一个安装在配电网主变压器输出侧的控制终端1和多个安装在各单相用户侧的调整开关2组成。
所述控制终端1通过三相电流检测装置（如电流传感器）采集配电网变压器输出测的电流数据，并根据这些电流数据计算出三相电流的不平衡情况。
所述控制终端1通过无线通信方式（如Zigbee、GPRS等）接收各调整开关2的电流数据和开关状态。
所述控制终端1根据采集到的各调整开关2的电流数据和配电网的不平衡情况，计算出各调整开关2的切换指令，并通过无线通信方式将切换指令发送到各调整开关2。
如图2所示，所述调整开关2主要由四路开关组成：三路双向可控硅25和磁保持继电器26并联的“复合开关”和一路单控开关24，四路开关的一端连接在一起，作为调整开关2的输出端。其中，复合开关用于实现自动控制，单控开关用于实现手动控制。单控开关24的输入端与L1相常用电源输入连接，正常工作时，单控开关断开。
所述调整开关2的输出端具有一电流检测装置(如电流互感器、电流传感器等)，采集的电流信号直接传输到控制终端1的控制单元11中；输入端具有三路电压检测装置（如电压传感器），采集的电压信号直接传输到控制终端1的控制单元11中。
所述调整开关在接收到控制终端的切换命令时，依次进行如下控制动作（假设从L1相切换到L2相）：
1、首先触发导通L1相复合开关的双向可控硅；
2、断开L1相的磁保持继电器；
3、当检测到L1相输出电流过零时，断开L1相的双向可控硅；
4、当检测到L2相的电压过零时，触发导通L2相的双向可控硅；
5、闭合L2相的磁保持继电器；
6、L2相磁保持继电器闭合后，断开L2相的双向可控硅，完成切换动作。
所述调整开关2的整个切换动作不超过20ms。
所述调整开关2设有控制器（如Zigbee、GPRS等），可以向控制终端1发送电流、开关状态等信号，并接收控制终端1的指令信号。

Claims (3)

1.一种配电网三相电流不平衡调整系统, 其特征在于：包括一个控制终端（1）和至少一个调整开关（2），单相负荷（3）通过调整开关（2）接入电网；所述控制终端（1）通过采集各相电压值和电网中的电流值计算各相不平衡度，根据计算出的不平衡度控制各调整开关（2）的状态。
2.根据权利要求1所述的配电网三相电流不平衡调整系统，其特征在于：所述控制终端（1）包括控制单元（11）和无线通信单元（12）；所述调整开关（2）包括第一复合开关(21)、第二复合开关(22)和第三复合开关(23)，所述三路复合开关包括并联的双向可控硅（24）和磁保持继电器（25），所述第一复合开关(21)、第二复合开关(22)和第三复合开关(23)内分别设有可以与无线通信单元（12）进行无线通信并且还可以控制双向可控硅（24）和磁保持继电器（25）的控制器，所述第一复合开关(21)、第二复合开关(22)和第三复合开关(23)分别与电网的三相电源L1、L2和L3的输入端连接，三路复合开关的输出端连接作为调整开关（2）的输出端；所述无线通信单元（12）向控制器发出指令实现对电网的自动控制，控制器将开关状态反馈给无线通信单元（12）。
3.根据权利要求2所述的配电网三相电流不平衡调整系统，其特征在于：所述调整开关（2）还包括与单控开关（26），所述单控开关（26）的输入端与L1相常用电源输入端连接，正常工作时，单控开关（26）断开；所述单控开关（26）和三路复合开关的输出端连接作为调整开关（2）的输出端。
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