CN103997051B - 在线自动配电方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线自动配电方法及装置，该方法包括：采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值；比较第一电压值、第二电压值和第三电压值并确定三者中的最大电压值，用最大电压值与第四电压值相减，判断差值是否为零；差值若为零，将不产生配电指令，保持原来的配电状态；差值若不为零，将单相用户的供电电源切换至最大电压值对应的相线上。本发明的供电分配策略能最大化保证三相支路上的用电平衡，且实用性及运算效率高，能最大化减少三相负荷不对称，降低低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。

Description

在线自动配电方法及装置

技术领域

本发明涉及供电控制领域，特别地，涉及一种在线自动配电方法及装置。

背景技术

随着人民生活水平的不断改善，大量大功率的单相家用电器，如：空调、电热水器、电饭煲、微波炉、烤箱等进入普通家庭，这些家用电器给人们带来舒适、方便、快捷生活的同时，也给供电部门低压供电系统的安全、经济运行带来一定影响。参照图1，现有的供电网络自10KV/380V/220V配电变压器的低压侧经空气开关、交流接触器引出三路三相供电线路，每路三相供电线路的A相、B相、C相线路分别接入多个单相用户。由于各用户的单相耗电量不平衡，导致三相输电线路上的电流幅值不相等，且单相用户的用电负荷随机性很大，造成三相负荷不对称。不对称的三相负荷造成电力网三相电压不平衡，线损增大，运行效率低，严重时，甚至引起中性线烧断。因此，配电网低压区三相不平衡治理问题是各地电力部门的一项重要工作。

目前，部分农村地区采用在配变低压侧进行相间无功补偿的方式来调整三相负荷不平衡情况，但该方式只能在一定程度上调整配变自身问题，而不能解决低压线路的三相负荷不平衡状况。

发明内容

本发明目的在于提供一种在线自动配电方法及装置，以解决现有的低压侧三相负荷不平衡的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种在线自动配电方法，用于三相输电线路供电给单相用户时的配电选择，该方法包括以下步骤：

采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值；

比较第一电压值、第二电压值和第三电压值并确定三者中的最大电压值，用最大电压值与第四电压值相减，判断差值是否为零；

差值若为零，单相用户的供电状态处于最佳配电状态，将不产生配电指令，保持原来的配电状态；

差值若不为零，将单相用户的供电电源切换至最大电压值对应的相线上。

进一步地，单相用户的火线经三个独立的电磁开关分别连接至A相线路、B相线路和C相线路上，三个电磁开关之间形成互锁以保证同一时间仅一个电磁开关导通，三个电磁开关根据本地指令或者远程指令进行切换操作。

进一步地，比较第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值，得到差值以产生配电指令的频率可调。

根据本发明的另一方面，还提供一种在线自动配电方法，用于三相输电线路供电给单相用户时的配电选择，该方法包括以下步骤：

采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电流值、B相线路对应的第二电流值、C相线路对应的第三电流值；

比较第一电流值、第二电流值和第三电流值并确定三者中的最小电流值；

将待分配的单相用户的供电电源分配至最小电流值对应的相线上。

进一步地，单相用户的火线经三个独立的电磁开关分别连接至A相线路、B相线路和C相线路上，三个电磁开关之间形成互锁以保证同一时间仅一个电磁开关导通，三个电磁开关根据本地指令或者远程指令进行切换操作。

根据本发明的另一方面，还提供一种在线自动配电装置，该装置包括：电压采集单元、数据处理单元、配电控制单元和配电执行单元；

电压采集单元，用于采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值，并将第一电压值、第二电压值、第三电压值、第四电压值发送给数据处理单元；

数据处理单元，用于比较第一电压值、第二电压值和第三电压值并确定三者中的最大电压值，并用最大电压值与第四电压值相减，判断差值是否为零，并发送差值的结果给配电控制单元；

配电控制单元，用于根据差值的结果生成配电指令，并将配电指令发送给配电执行单元；

配电执行单元，用于根据配电指令将单相用户的供电电源切换至最大电压值对应的相线上。

进一步地，配电执行单元包括：驱动电路和电磁开关单元，电磁开关单元包括三个独立的继电器，三个继电器用于将单相用户的火线分别连接A相线路、B相线路和C相线路上，三个继电器之间设有互锁电路。

进一步地，继电器为磁保持继电器。

根据本发明的另一方面，还提供一种在线自动配电装置，该装置包括：电流采集单元、数据处理单元、配电控制单元和配电执行单元；

电流采集单元，用于采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电流值、B相线路对应的第二电流值和C相线路对应的第三电流值，并将第一电流值、第二电流值和第三电流值发送给数据处理单元；

数据处理单元，用于比较第一电流值、第二电流值和第三电流值并确定三者中的最小电流值；

配电控制单元，用于根据最小电流值对应的相线生成配电指令，并将配电指令发送给配电执行单元；

配电执行单元，用于根据配电指令将待分配的单相用户的供电电源分配至最小电流值对应的相线上。

进一步地，配电执行单元包括：驱动电路和电磁开关单元，电磁开关单元包括三个独立的继电器，三个继电器用于将单相用户的火线分别连接A相线路、B相线路和C相线路上，三个继电器之间设有互锁电路。

本发明具有以下有益效果：

本发明在线自动配电方法及装置，通过采样三相输电线路上各相线的电压值和单相用户的电压值，并比较三相相线对应的电压值得到最大电压值，将该最大电压值与单相用户的电压值相减，差值若为零，单相用户的供电状态处于最佳配电状态，将不产生配电指令，保持原来的配电状态；差值若不为零，则将该单相用户的供电电源切换至该最大电压值对应的相线上，该分配策略能最大化保证三相支路上的用电平衡，且实用性及运算效率高，能最大化减少三相负荷不对称，降低低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。同理，通过采样三相输电线路上各相线的电流值并判断电流值中的最小值，以将待分配的单相用户分配至该最小电流值对应的相线上，该分配策略能够在线解决三相支路的用电不平衡，且实用性及运算效率高，能最大化减少三相负荷不对称，降低低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术供电网络的原理方框图；

图2是本发明优选实施例一在线自动配电方法的步骤流程示意图；

图3是本发明优选实施例二在线自动配电方法的步骤流程示意图；

图4是本发明优选实施例三在线自动配电装置的结构示意图；以及

图5是本发明优选实施例四在线自动配电装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明在线自动配电方法及装置，通过采集三相输电线路上的电流或者电压来对单相用户的电源进行在线切换，以满足低压侧各单相用户均衡分配用电的目的。

参照图2，本发明的优选实施例提供了一种在线自动配电方法，用于三相输电线路供电给单相用户时的配电选择。本实施例中，配电变压器先将高压电转换为生活用电的低压电，配电变压器的低压侧经多路空气开关及交流接触器分为多路三相输电线路，而每路三相输电线路则分别连接有多路单相用户，为了满足每路三相输电线路的均衡配电，以减少低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及单相用户的用电电压稳定性，需要对部分或者全部单相用户的供电电源进行动态分配。本实施例中，采用对与三相输电线路相连的部分单相用户的供电电源进行动态分配，即将部分单相用户的供电电源设置为切换模式，部分单相用户的供电电源设置为固定模式，以满足低压侧用户的均衡用电需求。本实施例在线自动配电方法包括以下步骤：

步骤101，采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值；此处的单相用户为由所述三相输电线路供电的任一单相用户，该单相用户被设置为切换模式，以动态分配其供电电源。

步骤102，比较第一电压值、第二电压值和第三电压值并确定三者中的最大电压值，用最大电压值与第四电压值相减，判断差值是否为零；

步骤103，若差值为零，则表明该单相用户是电压值最高的相线供电，当前的配电状态处于最佳，因为电压值最高的相线对应的相线上的负载电流即最小，故该单相用户的配电状态处于最佳，此时，至需保持最佳配电状态即可；

步骤104，差值若不为零，将单相用户的供电电源切换至最大电压值对应的相线上。

若差值不为零，则表明该单相用户的供电电源相连的相线上的负载电力并非最小，此时将该单相用户切换至最大电压值对应的相线上，以满足均衡配电的要求。本实施例中，采用电磁开关实现单相用户的供电切换，各相电压值均由电压互感器或电阻降压采集，并经处理器进行比较运算后判断最大电压值与单相用户的第四电压值的差值是否为零，若不为零，则生成指令驱动电磁开关对单相用户进行供电切换。

优选地，本实施例中，单相用户的火线经三个独立的电磁开关分别连接至A相线路、B相线路和C相线路上，三个电磁开关之间形成互锁以保证同一时间仅一个电磁开关导通，三个电磁开关根据本地指令或者远程指令进行切换操作，即本实施例中，处理器可以在本地经比较、运算处理后生成供电切换的指令，或者将采集的电压值数据传递至远程处理器后，由远程处理器生成供电切换指令。

优选地，本实施例中，三个电磁开关选用磁保持继电器，由于磁保持继电器的开、合依赖永久磁钢的作用，开关状态的转换由脉冲信号完成，而线圈不需持续通电即可保持开关的状态。本实施例中，三个磁保持继电器的互锁通过判断三个磁保持继电器的副触点状态来实现，当第一磁保持继电器处于置位状态时，该第一磁保持继电器的副触点断开，另外两个磁保持继电器的线圈的控制信号通过第一磁保持继电器的副触点构成回路，以保证第一、第二和第三磁保持继电器的互锁状态。本实施例中，三个磁保持继电器的另一互锁方法如下：通过检测单相用户的火线上的电压来判断，生成配电指令后，判断单相用户的火线上是否有电压，若有电压则表明有一个磁保持继电器处于置位闭合状态，如果单相用户的火线上检测不到电压，则可以对磁保持继电器进行置位切换操作，以切换该单相用户的供电电源，从而避免两个磁保持继电器同时导通导致的相间短路。

优选地，本实施例中，比较第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值，得到差值的结果以产生配电指令的频率可调，可由处理器通过脉冲信号给定；配电指令的生成可由配电时间和/或电压判断次数来设置，即配电指令可根据配电时间来生成，处理器在设定的时间对电压互感器或电阻降压采集的第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值进行比较运算以生成配电指令；或者处理器根据电压互感器或电阻降压采集的第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值进行比较运算，判断最大电压值与第四电压值的差值是否为零，若差值不为零的次数达到预定阈值，则生成配电指令；或者处理器在设定的时间对电压互感器或电阻降压采集的第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值进行比较运算，判断最大电压值与第四电压值的差值是否为零，若差值不为零的次数达到预定阈值，则生成配电指令。本实施例，通过设定时间和/或电压判断次数来生成配电指令，提高了配电运行的智能化水平，如通过设置配电时间，如PM 6-8点，由于该时段属于用电高峰期，且用户的用电习惯不统一导致低压侧用电不均衡，此时通过对单相用户的供电进行动态分配切换，使得在线自动配电具有实时针对性，优化了配电效果；通过设置电压判断次数，使得差值不为零的次数达到设定阈值，避免了系统的电压波动及干扰导致的配电误差，提高了配电的可靠性。

本发明实施例二提供了一种在线自动配电方法，实施例二与实施例一的区别在于：采用采集电流值来对待分配的单相用户进行电源分配。由于电压值最高的相线对应的负载电流值最小，通过采集电流值来对单相用户进行电源分配，亦可达到实施例一的技术效果。

参照图3，实施例二中，该在线自动配电方法包括以下步骤：

步骤201，采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电流值、B相线路对应的第二电流值、C相线路对应的第三电流值；

步骤202，比较第一电流值、第二电流值和第三电流值并确定三者中的最小电流值；

步骤203，将待分配的单相用户的供电电源分配至最小电流值对应的相线上。该单相用户被设置为切换模式，以动态分配其供电电源。

本实施例中，采用电磁开关实现单相用户的供电切换，各相电流值均由电流互感器采集，并经处理器进行比较运算后判断出最小电流值对应的相线，并生成配电指令驱动电磁开关对单相用户进行供电切换。

优选地，本实施例中，单相用户的火线经三个独立的电磁开关分别连接至A相线路、B相线路和C相线路上，三个电磁开关之间形成互锁以保证同一时间仅一个电磁开关导通，三个电磁开关根据本地指令或者远程指令进行切换操作，即本实施例中，处理器可以在本地经比较、运算处理后生成供电切换的指令或者将采集的电流值数据传递至远程处理器后，由远程处理器生成供电切换指令。本实施例中，优选地，电磁开关选用磁保持继电器，三个磁保持继电器的互锁原理与实施例一相同，在此不再赘述。

优选地，本实施例中，比较第一电流值、第二电流值和第三电流值，得到比较结果以产生配电指令的频率可调，即电流互感器的采样频率可由处理器通过脉冲信号给定；配电指令的生成可由配电时间和/或电电流判断次数来设置，即配电指令可根据配电时间来生成，处理器在设定的时间对电流互感器采集的第一电流值、第二电流值、第三电流值和第四电流值进行比较运算以生成配电指令；或者处理器根据电流互感器采集的第一电流值、第二电流值和第三电流值进行比较运算，判断最小电流值对应的相线并生成配电指令；或者处理器在设定的时间对电流互感器采集的第一电流值、第二电流值和第三电流值进行比较运算，判断最小电流值对应的相线，若该相线对应的电流值为最小电流值的结果的判定次数达到预定阈值，则生成配电指令。本实施例，通过设定时间和/或电流判断次数来生成配电指令，提高了配电运行的智能化水平，如通过设置配电时间，如PM 6-8点，由于该时段属于用电高峰期，且用户的用电习惯不统一导致低压侧用电不均衡，此时通过对单相用户的供电进行动态分配切换，使得在线自动配电具有实时针对性，优化了配电效果；通过设置电电流判断次数，使得差值不为零的次数达到设定阈值，避免了系统的电流波动及干扰导致的配电误差，提高了配电的可靠性。

参照图4，实施例三提供一种在线自动配电装置，该在线自动配电装置包括：电压采集单元310、数据处理单元320、配电控制单元330和配电执行单元340。其中，

电压采集单元310，用于采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值，并将第一电压值、第二电压值、第三电压值、第四电压值发送给数据处理单元320。本实施例中，将三相输电线路相连的部分单相用户的供电电源设置为切换模式，即部分单相用户配置电压采集单元310，以采集第一电压值、第二电压值、第三电压值和该单相用户对应的第四电压值。

数据处理单元320，用于比较第一电压值、第二电压值和第三电压值并确定三者中的最大电压值，并用最大电压值与第四电压值相减，判断差值是否为零，并发送差值的结果给配电控制单元330。本实施例中，数据处理单元320连接有远程通信接口321、存储模块322、显示模块323、输入模块324及电源模块325。当然，本领域技术人员可以理解，数据处理单元320仅加载上述部分模块或者全部模块。其中，远程通信接口321为无线通信模块或者有线通信模块，例如，GPRS模块、载波通信接口或者485通信接口，通过该通信接口以上行/下行通信的方式，可以实现供电线路分配切换远程控制的目的。存储模块322用于对检测的电压值进行存储。显示模块323用于对电压值和判断结果进行显示。输入模块324为输入键盘或者触摸屏，以方便用户进行人机对话，对配电时间、电压判断次数等参数进行设置。电源模块325为数据处理单元320提供工作电源。优选地，数据处理单元320可以通过485通信接口连接有配电设备在线监控仪，该配电设备在线监控仪能将数据处理单元320的数据通过无线通信的方式发送到PC机上，进行双向数据交换。优选地，本实施例中的数据处理单元320为单片机。

配电控制单元330，用于根据差值的结果生成配电指令，并将配电指令发送给配电执行单元340，本实施例中，配电控制单元330共用数据处理单元320的处理器。

配电执行单元340，用于根据配电指令将单相用户的供电电源切换至最大电压值对应的相线上。

本实施例中，配电执行单元340包括：驱动电路和电磁开关单元，电磁开关单元包括：第一继电器KM1、第二继电器KM2和第三继电器KM3，其中，KM1用于将单相用户的火线连通至A相线路上，KM2用于将单相用户的火线连通至B相线路上，KM3用于将单相用户的火线连通至C相线路上，其中，驱动电路用于根据配电指令驱动相应的继电器导通。本实施例中，KM1、KM2、KM3之间设有互锁电路。优选地，KM1、KM2和KM3为磁保持继电器，互锁电路的设计原理与实施例一相同。

参照图5，实施例四提供一种在线自动配电装置，该在线自动配电装置包括：电流采集单元410、数据处理单元420、配电控制单元430和配电执行单元440。其中，

电流采集单元410，用于采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电流值、B相线路对应的第二电流值和C相线路对应的第三电流值，并将第一电流值、第二电流值和第三电流值发送给数据处理单元420。

数据处理单元420，用于比较第一电流值、第二电流值和第三电流值并确定三者中的最小电流值。本实施例中，数据处理单元420连接有远程通信接口421、存储模块422、显示模块423、输入模块424及电源模块425。当然，本领域技术人员可以理解，数据处理单元420仅加载上述部分模块或者全部模块。其中，远程通信接口421为无线通信模块或者有线通信模块，例如，GPRS模块、载波通信接口或者485通信接口，通过该通信接口以上行/下行通信的方式，可以实现供电线路分配切换远程控制的目的。存储模块422用于对检测的电流值进行存储。显示模块423用于对电流值和判断结果进行显示。输入模块424为输入键盘或者触摸屏，以方便用户进行人机对话，对配电时间、电流判断次数等参数进行设置。电源模块425为数据处理单元420提供工作电源。优选地，数据处理单元420可以通过485通信接口连接有配电设备在线监控仪，该配电设备在线监控仪能将数据处理单元420的数据通过无线通信的方式发送到PC机上，进行双向数据交换。优选地，本实施例中的数据处理单元420为单片机。

配电控制单元430，用于根据最小电流值对应的相线生成配电指令，并将配电指令发送给配电执行单元440；本实施例中，配电控制单元430共用数据处理单元420的处理器。

配电执行单元440，用于根据配电指令将待分配的单相用户的供电电源分配至最小电流值对应的相线上。

本实施例中，配电执行单元440包括：驱动电路和电磁开关单元，电磁开关单元包括：第一继电器KM1、第二继电器KM2和第三继电器KM3，其中，KM1用于将单相用户的火线连通至A相线路上，KM2用于将单相用户的火线连通至B相线路上，KM3用于将单相用户的火线连通至C相线路上，驱动电路用于根据配电指令驱动相应的继电器导通。本实施例中，KM1、KM2、KM3之间设有互锁电路。优选地，KM1、KM2和KM3为磁保持继电器，互锁电路的设计原理与实施例一相同。

综上，本发明实施例通过采样三相输电线路上各相线的电压值和单相用户的电压值，并比较三相相线对应的电压值得到最大电压值，将该最大电压值与单相用户的电压值相减，若结果不为零，则将该单相用户的供电电源切换至该最大电压值对应的相线上，该分配策略能最大化保证三相支路上的用电平衡，且实用性及运算效率高，能最大化减少三相负荷不对称，降低低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。同理，通过采样三相输电线路上各相线的电流值并判断电流值中的最小值，以将待分配的单相用户分配至该最小电流值对应的相线上，该分配策略能够在线解决三相支路的用电不平衡，且实用性及运算效率高，能最大化减少三相负荷不对称，降低低压输电侧线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在线自动配电方法，用于三相输电线路供电给单相用户时的配电选择，采用对与三相输电线路相连的部分单相用户的供电电源进行动态分配，将部分单相用户的供电电源设置为切换模式，部分单相用户的供电电源设置为固定模式，其特征在于，包括以下步骤：

采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值；

比较所述第一电压值、所述第二电压值和所述第三电压值并确定三者中的最大电压值，用所述最大电压值与所述第四电压值相减，判断差值是否为零；

所述差值若为零，所述单相用户的供电状态处于最佳配电状态，将不产生配电指令，保持原来的配电状态；

所述差值若不为零，将所述单相用户的供电电源切换至所述最大电压值对应的相线上；

比较所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值和所述第四电压值，得到所述差值以产生配电指令的频率可调。

2.根据权利要求1所述的在线自动配电方法，其特征在于，

所述单相用户的火线经三个独立的电磁开关分别连接至所述A相线路、所述B相线路和所述C相线路上，三个所述电磁开关之间形成互锁以保证同一时间仅一个所述电磁开关导通，三个所述电磁开关根据本地指令或者远程指令进行切换操作。

3.一种在线自动配电装置，其特征在于，采用对与三相输电线路相连的部分单相用户的供电电源进行动态分配，将部分单相用户的供电电源设置为切换模式，部分单相用户的供电电源设置为固定模式，包括：电压采集单元、数据处理单元、配电控制单元和配电执行单元；

所述电压采集单元，用于采集三相输电线路上的A相线路对应的第一电压值、B相线路对应的第二电压值、C相线路对应的第三电压值和单相用户的供电线路对应的第四电压值，并将所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值、所述第四电压值发送给所述数据处理单元；

所述数据处理单元，用于比较所述第一电压值、所述第二电压值和所述第三电压值并确定三者中的最大电压值，并用所述最大电压值与所述第四电压值相减，判断差值是否为零，并发送差值的结果给所述配电控制单元；

配电控制单元，用于根据所述差值的结果生成配电指令，并将所述配电指令发送给所述配电执行单元；

所述配电执行单元，用于根据所述配电指令将所述单相用户的供电电源切换至所述最大电压值对应的相线上；

所述数据处理单元包括输入模块，所述输入模块为输入键盘或者触摸屏，以方便用户进行人机对话，对配电时间或者电压判断次数进行设置。

4.根据权利要求3所述的在线自动配电装置，其特征在于，

所述配电执行单元包括：驱动电路和电磁开关单元，所述电磁开关单元包括三个独立的继电器，三个所述继电器用于将所述单相用户的火线分别连接所述A相线路、所述B相线路和所述C相线路上，三个所述继电器之间设有互锁电路。

5.根据权利要求4所述的在线自动配电装置，其特征在于，

所述继电器为磁保持继电器。