CN104852395B - 一种用于低压配电网的电力负载均衡系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，包括控制总站、电力负载均衡子系统及通信信道；电力负载均衡子系统控制支干线路的三相负载平衡，控制总站根据支干线路的相总负载信息进行运算处理，选择支干线路，在保持该支干线路的三相负载平衡时，确定包括相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别、两相别间负载信息的调整量值的支干线路调整信息，并把支干线路调整信息发送到对应的电力负载均衡子系统；电力负载均衡子系统操纵内置的换相装置切换用电终端接入该支干线路的接入相别，以实现主干线路具有更高的三相负载平衡要求。本发明实现低压配电网主干线路和支干线路的三相负载分别达到平衡要求，有效降低线损，改善供电质量。
Description
技术领域
本发明涉及低压配电网三相负载均衡技术，尤其涉及一种用于低压配电网三相负载动态调整的实现低压配电网三相负载均衡的低压配电网三相负载均衡系统，本发明属于低压配电网配电技术领域。
背景技术
众所周知，低压配电网的配电变压器的负荷一般由三相负荷与单相负荷混合组成，居民用电均为单相负载，配网比较复杂，尤其大量单相负载接入低压配电网的配电系统，并且负载大小不同和用电时间不同，所以，低压配电网中的三相间的电流不平衡是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，事先也无法预知，是一直困扰供电单位的主要问题之一。低压配电网的三相电流负载不平衡，随之造成不少故障，如在用电高峰期变压器单相负载过大而导致烧坏，单相负载过大导致三相过度的不平衡、零线故障增加、大片区域性“群烧”现象时有发生，因此，解决低压配网三相不平衡问题势在必行、尤为重要。三相四线制供电系统中三相负荷的分配不均匀，负荷的使用不同步、随机性大，造成了配电变压器时刻处在三相负载不平衡运行状态。这不仅增加线路损耗和配变损耗，还会造成线路三相电压的不平衡，而三相负载不平衡运行对低压配电网有很大影响，如对电能质量和供电质量有着严重的影响，同时也会加快配变设施老化，减少配电变压器的出力等。
国、内外对低压配电网三相负载不平衡的问题均进行了深入的研究。如国外使用先进电子技术把不平衡的三相电流经过交流→直流→交流的一系列变换，然后得到稳压，稳频、稳相的交流电，相当于一台三相电动机拖动一台三相发电机，虽然可消除相应电网的不平衡电流，但成本高、价格昂贵，谐波污染比较严重，目前还仅适用于某些特殊小范围。在国内有用单相电容器分相无功补偿系统对负载进行补偿，可以将无功电流部分补偿掉，而对于不对称的有功电流部分却无能为力，有时可以使三相电流的向量不对称，零线上仍有相当的电流流过，又因单相负载变化随机性很大，中性点位移仍然突出，效果不够理想。因此供电部门只能采用人工分线的方式进行负载调整，并影响正常供电。亟需开发一种可以动态调整低压配电网三相间负载实现低压配电网的三相负载均衡的电力负载均衡系统将低压配电网的三相负载不平衡度控制在合格范围内。
发明内容
针对现有技术中存在的诸多缺点和不足，本发明目的把总负载信息大的相别上的用电终端的负载转移到总负载信息小的相别上，以使接入低压配电网的用电终端的负载尽可能均匀地分配在低压配电网的三相线上，实现低压配电网的主干线路和支干线路的三相负载分别平衡，有效降低线损，改善供电质量。用电终端的负载从一相别上切换到另一相别上的过程中，持续供电，使用电设备在相别切换过程中，不间断连续运转。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是提供一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其设计要点在于：
包括用于控制低压配电网支干线路三相负载平衡的电力负载均衡子系统和用于控制所述低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路三相负载平衡的控制总站，电力负载均衡子系统和控制总站间通过通信信道进行通信连接，电力负载均衡子系统把所述低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息发送到控制总站；所述相总负载信息包括该相的电流负载、功率负载中的一种或两种及该相的相别标识；
控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，在保持该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路的从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别需要调整的负载信息的第二调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值，所述相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别及第二调整量值构成支干线路调整信息，控制总站把所述支干线路调整信息发送到与低压配电网支干线路相对应的电力负载均衡子系统；
电力负载均衡子系统根据接收的支干线路调整信息操纵内置的换相装置切换用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别。
本发明在应用中，还有如下进一步优化的技术方案。
作为优选地，所述控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，具体包括：
主干线路相负载计算，根据所述低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息经计算获得该低压配电网主干线路的每一相的相总负载信息及主干线路的三相负载不平衡度；
主干线路相别切换确定，若低压配电网主干线路的三相负载不平衡度大于第一平衡阈值，则计算确定从低压配电网主干线路的总负载信息大的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别的主干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的源相别与总负载信息小的目标相别间需要调整的负载信息的第一调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值；所述总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别和第一调整量值构成主干线路调整信息；
低压配电网支干线路确定，根据所述主干线路调整信息在低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别对应；在保持所述低压配电网支干线路三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的负载信息的第二调整量值，使所述第二调整量值之和与所述第一调整量值相当，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值。
作为优选地，所述主干线路相别切换确定步中的主干线路相别切换信息指从低压配电网主干线路的总负载信息大于相平均总负载信息的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小于相平均总负载信息的目标相别；
所述主干线路相别切换确定步中的第一调整量值为低压配电网主干线路的相平均总负载信息与所述主干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别的总负载信息的差值及所述主干线路相别切换信息的总负载信息大的源相别的总负载信息与低压配电网主干线路的相平均总负载信息的差值中的最小值。
作为优选地，所述低压配电网支干线路确定步，具体包括：
在低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别和低压配电网主干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别分别对应；保持所述低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的第二调整量值；
若所述第二调整量值之和小于所述第一调整量值，低压配电网主干线路的三相负载不平衡度仍大于第一平衡阈值，则在低压配电网未被选择的支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所述低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别对应；在保持该低压配电网支干线路三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的负载信息的第二调整量值；
使所述第二调整量值之和与所述第一调整量值相当，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值。
作为优选地，所述电力负载均衡子系统：
包括电连接在低压配电网支干线路上的用于向用电终端输送电力的换相装置和用于控制该支干线路三相负载平衡的控制主站，换相装置和控制主站间通过通信信道进行通信连接，用于实现换相装置和控制主站之间的数据传输；
换相装置，其三相输入端用于和所述低压配电网的三相线分别电连接，单相输出端用于和用电终端电连接，换相装置用于实现用电终端接入低压配电网的接入相别的切换操作，并将用电终端的负载信息发送到控制主站，及接收控制主站发送的相别切换信息；
控制主站根据所接收的换相装装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，产生需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的接入低压配电网支干线路的接入相别从当前相别切换到目标相别的相别切换信息，以使低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，并把所述用电终端的相别切换信息发送到与其相对应的用电终端的换相装置；
换相装置根据所接收的用电终端的相别切换信息将用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别由当前相别切换到所述相别切换信息的目标相别。
作为优选地，所述控制主站根据所接收的用电终端的负载信息进行计算处理具体包括：
支干线路相负载计算，根据所述用电终端的负载信息计算低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息和低压配电网支干线路的三相负载不平衡度；
支干线路相别切换确定，若低压配电网支干线路的三相负载不平衡度大于第二平衡阈值，则计算确定该低压配电网支干线路的从总负载信息大的相别切换到总负载信息小的目标相别的支干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的相别与总负载信息小的目标相别之间需要调整的负载信息的第三调整量值；
支干线路用电终端确定，在该低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上的用电终端中选择需要进行相别切换的用电终端，所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值。
作为优选地，所述控制主站根据所接收的控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，具体包括：在该低压配电网支干线路的与支干线路调整信息的相总负载信息大的相别对应的相别上选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述支干线路调整信息的第二调整量值相当，并保持该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，所述支干线路调整信息的相总负载信息小的相别为所选择用电终端的相别切换信息的目标相别。
作为优选地，所述支干线路相别切换确定步，具体包括：
若低压配电网支干线路的三相负载不平衡度大于第二平衡阈值，则计算确定该低压配电网支干线路的从总负载信息大的相别切换到总负载信息小的目标相别的支干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的相别与总负载信息小的目标相别之间需要调整的负载信息的第三调整量值；所述支干线路相别切换信息指从低压配电网支干线路的相总负载信息大于相平均总负载信息的相别切换到低压配电网支干线路的相总负载信息小于相平均总负载信息的目标相别，第三调整量值为低压配电网支干线路的相平均总负载信息与所述支干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别的总负载信息的差值及所述支干线路相别切换信息的总负载信息大的相别的总负载信息与相平均总负载信息的差值中的最小值。
作为优选地，所述支干线路用电终端确定步，具体还包括：
用电终端排序子步，根据用电终端的负载信息对所述支干线路相别切换信息的相总负载信息大的相别上的用电终端进行排序；
用电终端选择子步，按序选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于平衡阈值，且所选择的用电终端的数量较小。
作为优选地，所述低压配电网的电力负载均衡系统，还包括主干线路负载监测模块，用于监测低压配电网支干线所连接的低压配电网主干线路的三相负载，主干线路负载监测模块把所采集的低压配电网主干线路的三相负载信息发送到控制总站，控制总站的处理模块根据所接收的低压配电网主干线路的三相负载信息计算低压配电网主干线路的三相负载不平度，用于验证由所述低压配电网支干线路的相负载信息计算获取的低压配电网主干线路的三相负载不平度，若两种三相负载不平度的差值大于设定的阈值，则触发不平衡异常报警。低压配电网支干线和低压配电网主干线电连接。
作为优选地，所述换相装置内置的换相模块采用IGBT、IGCT等全开型高速开关电子器件构成。
本发明包括电力负载均衡子系统及控制总站，电力负载均衡子系统内置的控制主站和控制总站间建立通信连接，电力负载均衡子系统分别设置在低压配电网的各条支干线路，用于控制支干线路的三相负载平衡，控制总站用于控制低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路的三相负载平衡，实现压配电网主干线路具有更高的平衡要求。电力负载均衡子系统把低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息发送到控制总站，控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，在保持该低压配电网支干线路的三相负载平衡时，确定该低压配电网支干线路的从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别需要调整的负载信息的调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载平衡，控制总站把支干线路调整信息发送到与低压配电网支干线路相对应的电力负载均衡子系统；电力负载均衡子系统根据接收的支干线路调整信息操纵内置的换相装置切换用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别，以实现低压配电网主干线路具有更高的三相负载平衡要求。
电力负载均衡子系统的换相装置的三相输入端和低压配电网支干线的三相线电连接，单相输出端和用电终端电连接，用于向用电终端供电，即在任意时刻用电终端通过换相装置只接入到低压配电网支干线路的三相线中的一相。换相装置通过通信信道和控制主站建立通信连接，用于实现换相装置和控制主站间的数据传输；所述低压配电网支干线路上的换相装置和控制主站构成控制该低压配电网支干线路三相负载平衡的电力负载均衡子系统。所述电力负载均衡子系统的换相装置的采集模块采集用电终端的负载信息，并把所采集的负载信息发送到所述电力负载均衡子系统的控制主站，控制主站根据所接收的用电终端的负载信息计算确定该低压配电网支干线路上的负载信息大的相别上的需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的从当前相别切换到总负载信息小的目标相别的相别切换信息，并把所述相别切换信息发送到对应的用电终端的换相装置，换相装置根据所接收的相别切换信息对用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别进行切换操作，重新分配用电终端在低压配电网支干线路的相负载，以使接入低压配电网支干线路的用电终端的负载尽可能均匀地分配在低压配电网支干线路的三相线上，使接入低压配电网支干线路的三相负载均衡，以实现低压配电网主干线路的三相负载平衡，有效降低线损，改善供电质量。
有益效果
实现低压配电网主干线路和支干线路的三相负载分别达到平衡，通过设置在低压配电网支干线路的电力负载均衡子系统，实现低压配电网支干线路的三相负载平衡，通过控制总站对各个电力负载均衡子系统的控制，实现低压配电网主干线路具有更高的三相负载平衡要求。
实现低压配电网支干线路的三相负载均衡，电力负载均衡子系统根据该低压配电网支干线路的各个用电终端的负载信息经计算确定低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上需要相别切换的用电终端及所述用电终端的目标接入相别，通过换相装置将该用电终端的接入相别切换到所述目标接入相别，用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间进行调整，使接入低压配电网支干线路的用电终端的负载尽可能均匀地分配在低压配电网支干线路的三相线上，实现低压配电网支干线路的三相负载平衡，提高低压配电网支干线路的供电质量。
用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间自动调整，通过换相装置及控制主站，使电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间自动调整，无需人工参与，保持低压配电网的三相负载平衡。
接入相别切换过程中不间断连续供电，通过采用IGBT、IGCT等全开型高速开关电子器件构成的换相装置，在相别切换过程中向用电终端不间断供电，保持用电设备持续正常运转。
低压配电网的三相负载平衡，配电变压器、供电线路的损耗减少，使用寿命延长，降低了低压配电网的运营成本。
附图说明
图1本发明的电力负载均衡系统的原理图。
图2电力负载均衡子系统的原理图。
图3电力负载均衡子系统的原理框图。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。
低压配电网的三相负载不可能做到绝对的平衡，本文中提及的三相负载平衡是指低压配电网的三相负载不平衡度小于平衡阈值，其中，平衡度阈值可以采用国家标准值，如15％；也可以根据负载平衡要求，自行设定。本文中的平衡阈值分为两种，其中之一被称为第一平衡阈值，用于平价低压配电网主干线路的三相负载平衡状况；另一种被称为第二平衡阈值，用于平价低压配电网支干线路的三相负载平衡状况，且第一平衡阈值小于第二平衡阈值，使低压配电网主干线路具有更高的平衡要求。本文中提及的低压配电网是指由从配电变压器低压侧输出端引出的用于向用电终端(用户)供电的供电线路的总称，包括低压配电网主干线路和低压配电网支干线路，低压配电网支干线路和低压配电网主干线路电连接；用电终端为一居民用户、一用电需求、一用电设备等，其所需的电力由换相装置输送。
低压配电网的三相负载不平衡度的计算方法有多种，在本实施方式中的计算方式是采用负载信息最大的相别与负载信息最小的相别的负载信息的差值与负载信息最大的相别的负载信息的商，即低压配电网的三相负载不平衡度＝(负载信息最大的相别-负载信息最小的相别)/负载信息最大的相别*100％。
电力负载均衡系统
本发明的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，如图1所示，包括控制总站、多个电力负载均衡子系统、主干线路负载监测模块及通信信道；电力负载均衡子系统用于控制低压配电网支干线路三相负载平衡，控制总站用于控制所述低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路三相负载平衡，电力负载均衡子系统和控制总站间通过通信信道进行通信连接。所述低压配电网采用三相四线制输送电力，包括低压配电网主干线路和低压配电网支干线路。所述电力负载均衡子系统设置在低压配电网支干线路上，用于控制该低压配电网支干线路的三相负载平衡。电力负载均衡子系统包括控制主站、连接在该低压配电网支干线路上的换相装置，控制主站和换相装置间通信连接。电力负载均衡子系统内置的控制主站和控制总站间通过通信信道建立通信连接，用于电力负载均衡子系统和控制总站之间的数据传输，电力负载均衡子系统把该低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息发送到控制总站，以及接收控制总站发送的支干线路调整信息。主干线路负载监测模块用于直接监测所述低压配电网支干线路电连接的低压配电网主干线路的三相负载信息，主干线路负载监测模块把所采集的低压配电网主干线路的三相负载信息发送到控制总站。控制总站用于控制低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路的三相负载平衡。所述低压配电网主干线路的三相负载信息包括相别、该相的电流负载，也可以是相别、该相的功率负载；下文中提及的低压配电网主干线路的三相负载信息若未作特别说明则均指相别及该相的电流负载。
低压配电网的电力负载均衡系统包括多个电力负载均衡子系统，所述多个电力负载均衡子系统分别设置在低压配电网的多条支干线路上，即每条支干线路上分别设置一个电力负载均衡子系统，用于控制该低压配电网支干线路的三相负载平衡，提高低压配电网支干线路的供电质量。如图1所示，在本例中，低压配电网有m条支干线路，分别为支干线路1、支干线路2、......、支干线路m，所述支干线路1、支干线路2、......、支干线路m分别和低压配电网主干线路电连接，用于将低压配电网主干线路输送的电力分别输送到供电服务区1、供电服务区2......供电服务区m。所述支干线路1、支干线路2、......、支干线路m上分别设置有电力负载均衡子系统1、电力负载均衡子系统2、......、电力负载均衡子系统m-1、电力负载均衡子系统m，用于分别控制支干线路1、支干线路2、......、支干线路m的三相负载平衡。如图2所示，为设置在其中一条支干线路上的电力负载均衡子系统，该支干线路向一个供电服务区的多个用电终端供电，所述用电终端分别为用电终端1、用电终端2、......、用电终端n-1、用电终端n。所述用电终端1、用电终端2、......、用电终端n-1、用电终端n分别通过换相装置1、换相装置2、......、换相装置n-1、换相装置n接入到该低压配电网支干线路的A、B、C三相线上，所述换相装置1、换相装置2、......、换相装置n-1、换相装置n通过通信信道和用于控制该低压电网支干线路三相负载平衡的控制主站建立通信连接。换相装置用于切换用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别，操作用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间动态转移，以使用电终端的负载尽可能均匀地分布在该低压配电网支干线路的三相线上，实现低压配电网支干线路的三相负载不平度合符平衡要求。上述低压配电网支干线上电连接的换相装置、换相装置通信连接的控制主站构成该低压配电网支干线路的电力负载均衡子系统，其中，控制主站用于控制该低压配电网支干线路的三相负载平衡。
控制总站根据所接收的电力负载均衡子系统发送的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息及主干线路负载监测模块发送的低压配电网主干线路的三相负载信息，更新存储在控制总站的各个低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息及负载监测模块的测得的低压配电网主干线路的三相负载信息。所存储的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息包括低压配电网支干线路编号、支干线路相电流负载、支干线路相功率负载、支干线路相别标识、支干线路电压、支干线路采样时间等字段，所存储的低压配电网主干线路的三相负载信息包括低压配电网主干线路编号、主干线路相电流负载、主干线路相功率负载、主干线路相别标识、主干线路电压、主干线路采样时间等字段。
控制总站根据所存储的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，在保持该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，进行运算处理确定该低压配电网支干线路的从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别需要调整的负载信息的第二调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值，所述相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别及第二调整量值构成支干线路调整信息，可以标记为，支干线路调整信息：(相总负载信息大的相别，相总负载信息小的相别，第二调整量值)，其表示该低压配电网支干线路需要从“相总负载信息大的相别”上向“相总负载信息小的相别”调整“第二调整量值”的负载信息；控制总站把所述支干线路调整信息发送到与低压配电网支干线路相对应的电力负载均衡子系统。
电力负载均衡子系统根据接收的支干线路调整信息，在该低压配电网支干线路的与所述支干线路调整信息的相总负载信息大的相别相对应的相别上选择换相装置，并操纵所述换相装置把用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别切换到所述支干线路调整信息的相总负载信息小的相别相对应的相别。例如，某条支干线路上的电力负载均衡子系统接收到的控制总站发送的支干线路调整信息，所述支干线路调整信息为(A，C，20)，则在该低压配电网支干线路的与支干线路调整信息的相总负载信息大的相别(A相)相对应的A相上选择用电终端，使所述用电终端的负载信息之和约为20个单位，并操纵所述用电终端连接的换相装置把所述用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别由当前A相切换到所述支干线路调整信息的相总负载信息小的相别(C相)相对应的C相。。
其中，上述控制总站根据所存储的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，具体包括以下步骤：
(1)主干线路相负载计算，根据所述低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息经计算获得该低压配电网主干线路的每一相的相总负载信息(低压配电网主干线路的A相的相总负载信息、B相的相总负载信息、C相的相总负载信息)、低压配电网主干线路的相平均总负载信息(即低压配电网主干线路的A相、B相、C相的三相的相总负载信息之和的算术平均值)以及低压配电网主干线路的三相负载不平衡度，其计算公式为：三相负载不平衡度＝(负载信息最大的相别-负载信息最小的相别)/负载信息最大的相别*100％。所述低压配电网主干线路的三相负载不平衡度在此标记为第二三相负载不平衡度。
(2)主干线路相别切换确定，控制主站根据上述低压配电网主干线路的三相负载不平衡度(即第二三相负载不平衡度)、设定的第一平衡阈值(可以参照国家标准，取值5％)对该低压配电网主干线路的三相负载平衡与否进行判断，若低压配电网主干线路的三相负载不平衡度大于第一平衡阈值，则计算确定从低压配电网主干线路的总负载信息大的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别的主干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的源相别与总负载信息小的目标相别间需要调整的负载信息的第一调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值；所述总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别和第一调整量值构成主干线路调整信息，可以标记为，主干线路调整信息：(总负载信息大的源相别，总负载信息小的目标相别，第一调整量值)，其表示低压配电网主干线路的从“源相别”向“目标相别”需要调整“第一调整量值”的负载信息。
为减少数据处理的复杂度，作为优选地，所述主干线路相别切换信息指低压配电网主干线路的总负载信息大的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别，其中，所述主干线路的总负载信息大的源相别为低压配电网主干线路的相总负载信息大于低压配电网主干线路的相平均总负载信息的相别；所述低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别为低压配电网主干线路的相总负载信息小于低压配电网主干线路的相平均总负载信息的相别。所述第一调整量值为低压配电网主干线路的相平均总负载信息与上述主干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别(即低压配电网主干线路的相总负载信息小于低压配电网主干线路的相平均总负载信息的相别)的总负载信息的差值，在此记为主干线路第一差值；或第一调整量值为上述主干线路相别切换信息的总负载信息大的源相别(即低压配电网主干线路的相总负载信息大于低压配电网主干线路的相平均总负载信息的相别)的总负载信息与低压配电网主干线路的相平均总负载信息的差值，在此记为主干线路第二差值；或第一调整量值取所述主干线路第一差值和主干线路第二差值中的最小值，以使需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路的数量较少，以减少支干线路三相负载调整对主干线路可能存的扰动。当所述主干线路相别切换信息的总负载信息大的源相别的总负载信息与低压配电网主干线路的相平均总负载信息的之差大于第一差值时，所述第一调整量值选取主干线路第一差值；否则选取主干线路第二差值作为第一调整量值。这样可以避免低压配电网主干线路的负载信息大的源相别上的负载信息产生过调，从而导致低压配电网主干线路产生新的三相负载不平衡，造成需要再次调整，以使低压配电网主干线路的三相负载较快速达到平衡要求。
(3)低压配电网支干线路确定，根据上述主干线路调整信息在低压配电网主干线路上电连接的低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别相对应；例如，主干线路调整信息：(A，B，20)，表示主干线路的A相需要向B相调整20个单位的负载信息的第一调整量值，则在电连接在主干线路上的各条支干线路中选择A相大、B相小的一个或多个支干线路；在保持所选择的低压配电网支干线路三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，经计算确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的负载信息的第二调整量值，使所选择的低压配电网支干线路的第二调整量值之和与所述第一调整量值相当，即所选择的各低压配电网支干线路的第二调整量值之和略大于或者略小于所述第一调整量值，以使低压配电网的主干线路的三相负载平衡，例如，选择A相大、B相小的三条支干线路，计算出所述三条支干线路的第二调整量值分别为8、7、6(8+7+6＝21，第二调整量值之和略大于第一调整量20)。当所选择的低压配电网支干线路的三相负载从所述相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别调整第二调整量值后，该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度仍小于第二平衡阈值，使得低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值。
在上述低压配电网支干线路的选择中，作为优选地，可以采用以下操作，以减少需要选择的支干线路的数量：
首先，在低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别和低压配电网主干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别分别相对应。所选择的低压配电网支干线路三相负载进行调整后，主干线路的三相负载若是仍不能达到平衡要求，则进行如下的再次选择操作。
其次，在低压配电网支干线路的未被选择的支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别相对应。使所选择的支干线路的三相负载进行调整后，主干线路的三相负载平衡。
经以上优选的操作后，可以使所选择的需要进行三相负载调整以使主干线路三相负载平衡的支干线路的数量较少，以减少支干线路的三相负载调整对低压配电网主干线路的可能的不良影响。
配电变压器低压侧输出端，若引出多条主干线路，主干线路连接有多条支干线路，则可以把上述电力负载均衡系统分别设置在各条主干线路上，用于控制每条主干线路的三相负载平衡，电力负载均衡系统的控制总站通过通信信道和控制中心通信连接，控制中心用于控制配电变压器低压侧输出端的三相负载平衡，其控制方法与上述电力负载均衡系统的控制总站对主干线路的负载平衡控制方法类似，在此不在详述。
电力负载均衡子系统：
所述电力负载均衡子系统包括换相装置和控制主站，换相装置电连接在低压配电网支干线路上，用于向用电终端输送电力；换相装置和控制主站间通过通信信道进行通信连接，用于实现换相装置和控制主站之间的数据传输；所述控制主站用于控制该支干线路三相负载平衡。
换相装置，为三相输入、单相输出装置，用于将低压配电网支干线路的电力输送到各个单相用电终端。如图1和图2所示，换相装置的三相输入端用于和所述低压配电网支干线路的三相线分别电连接，单相输出端用于和用电终端电连接，向用电终端供电。换相装置用于实现用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别的切换操作，使用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相线间动态转移，均衡三相间的相负载。换相装置将用电终端的负载信息发送到控制主站，及接收控制主站发送的相别切换信息。所述用电终端的负载信息包括该用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别以及该用电终端的电流负载，也可以是接入相别及该用电终端功率负载；下文中提及的用电终端的负载信息若未作特别说明则均指电流负载。
所述电力负载均衡子系统的多个用电终端，如图2所示，包括用电终端1、用电终端2，……，用电终端n-1，用电终端n，分别通过各自的换相装置接入低压配电网支干线路的A、B、C三相上，换相装置用于切换用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别，操作用电终端的负载在低压配套电网支干线路的三相间动态转移，以使用电终端的负载尽可能均匀地分布在低压配电网支干线路的三相线上，实现低压配电网支干线路的三相负载不平度合符要求。
上述控制主站接收换相装置发送的各个用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息，并根据所接收的负载、调整信息更新存储在控制主站的各个用电终端的负载信息及支干线路调整信息；所存储的用电终端负载信息包括换相装置编号、用户名、电流负载、功率负载、接入相别、电压、采样时间等字段，所存储的支干线路调整信息包括低压配电网支干线路编号、源相别、目标相别、第二调整量值等字段。
控制主站根据其所存储的换相装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，产生需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的接入低压配电网支干线路的接入相别从当前相别切换到目标相别的相别切换信息，以使低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，并把所述用电终端的相别切换信息发送到与其相对应的用电终端的换相装置。
其中，所述控制主站根据所存储的用电终端的负载信息进行计算处理具体包括以下步骤：
S1，支干线路相负载计算，控制主站根据所述用电终端的负载信息经计算获取该低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息(低压配电网支干线路的A相的总负载信息、B相的总负载信息、C相的总负载信息)、该低压配电网支干线路各相的相平均总负载信息(即低压配电网支干线路的A相、B相、C相的三相的总负载之和的算术平均值)和低压配电网支干线路的三相负载不平衡度，其计算公式为，三相负载不平衡度＝(负载信息最大的相别-负载信息最小的相别)/负载信息最大的相别*100％。所述低压配电网支干线路的三相负载不平衡度在此标记为第二三相负载不平衡度。
S2，支干线路相别切换确定，控制主站根据上述低压配电网支干线路的三相负载不平衡度、设定的第二平衡阈值对该低压配电网支干线路的三相负载平衡与否进行判断；若低压配电网支干线路的三相负载不平衡度大于第二平衡阈值，则计算确定该低压配电网支干线路的从总负载信息大的相别切换到总负载信息小的目标相别的支干线路相别切换信息，以及所述总负载信息大的相别与总负载信息小的目标相别之间需要调整的负载信息的第三调整量值，以使低压配电网支干线路的三相负载平衡。作为一种优选，所述支干线路相别切换信息指该低压配电网支干线路的从相总负载信息大于支干线路相平均总负载信息的相别切换到支干线路相总负载信息小于相平均总负载信息的目标相别，第三调整量值为低压配电网支干线路的相平均总负载信息与所述支干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别的总负载信息的差值，在此记为支干线路第一差值；或第三调整量值为所述支干线路相别切换信息的总负载信息大的相别的总负载信息与该支干线路相平均总负载信息的差值，在此记为支干线路第二差值；或第三调整量值取所述支干线路第一差值和支干线路每二差值中的最小值；以使需要进行相别切换的用电终端所连接的换相装置的数量较少。当所述支干线路相别切换信息的总负载信息大的相别的总负载信息与该支干线路相平均总负载信息的之差大于支干线路第一差值时，第三调整量值选取支干线路第一差值；否则选取支干线路第二差值作为第三调整量值。这样可以避免把该支干线路上的负载信息大的相别上的用电终端的负载调整的过多，从而导致该支干线路产生新的三相负载不平衡，造成需要相别切换的与用电终端电连接的换相装置数量过多，避免换相装置的相别切换中可能会产生的扰动。
S3，支干线路用电终端确定，确定需要进行接入相别切换的用电终端，在所述低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上的用电终端中选择需要进行相别切换的用电终端，所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值。上述的“用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当”是指，当所选择的用电终端的接入相别进行切换操作后，低压配电网支干线路的三相线上较均匀地分布用电终端的负载，以使用电终端的负载尽可能均匀地分布在低压配电网支干线路的三相线上，使接入低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，即实现在低压配电网支干线路的三相负载平衡。
为了减少进行相别切换的用电终端的数量，减少相别切换对低压配电网支干线路的可能的不良影响，还可以采用以下方法确定该低压配电网支干线路上需要进行相别切换的用电终端：
用电终端排序子步，控制主站根据用电终端的负载信息对所述支干线路相别切换信息的相总负载信息大的相别上的用电终端进行排序；可以采用降序(也可以升序)排序，得到该低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上的用电终端有序表；所述用电终端有序表从上向下所记录的用电终端的负载信息依次减小。
用电终端选择子步，控制主站按序选择用电终端，在上述用电终端有序表中，从上向下按序选择一个或多个用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于平衡阈值。这样操作所选择的用电终端的数量较小，可以减少需要相别切换的换相装置的数量，降低由于相别切换操作对低压配电网支干线路的可能的扰动影响。
其中，所述控制主站根据所接收的控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，具体包括：
在该低压配电网支干线路的与支干线路调整信息的相总负载信息大的相别对应的相别上选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述支干线路调整信息的第二调整量值相当，即所述用电终端的负载信息之和与所述支干线路调整信息的第二调整量值之差最小(或较小，可以略大小，也可以略小于)，并保持该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，所述支干线路调整信息的相总负载信息小的相别为所选择用电终端的相别切换信息的目标相别。
控制主站把包含有目标相别的用电终端的相别切换信息发送到对应的用电终端的换相装置。
换相装置根据所接收的用电终端的相别切换信息将用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别由当前相别切换到用电终端的相别切换信息的目标相别对应的相别，以使用电终端的负载尽可能均匀地分布在该支干线的三相线上，实现该低压配电网支干线路的三相负载平衡。
主干线路负载监测模块
主干线路负载监测模块，内置有电流、功率采集单元，用于监测低压配电网主干线路的三相负载信息，即主干线路的每一相的电流、功率负载；主干线路负载监测模块把所采集的低压配电网主干线路的三相负载发送到控制总站。控制总站的处理模块根据所接收的低压配电网主干线路的三相负载计算低压配电网主干线路的三相负载不平度，在此标记为第一三相负载不平衡度。控制总站将第一三相负载不平衡度用于验证第二三相负载不平衡度(由所述低压配电网支干线路的相负载信息计算获取的低压配电网主干线路的三相负载不平度)，若第一三相负载不平衡度和第二三相负载不平衡度的差值大于设定的阈值，则触发不平衡异常报警，供相关人员去处理。主干线路负载监测模块，还可以内置功率采集单元、电压采集单元等。
换相装置
其中，所述换相装置包括采集模块、处理模块、换相模块和通信模块，所述采集模块、通信模块、换相模块和处理模块电连接。各个模块具体如下述：
采集模块，用于采集用电终端连接的该换相装置单相输出端输出的负载信息；采集模块可以为电流变送器、电压变压器、功率变送器中的一种，也可以是多种。优选地，所述采集模块集成有电流变送器、电压变压器、功率变送器。
处理模块，内置有包括运算器、控制器的运算单元，用于将采集模块所采集的负载信息进行处理(如模数转换)后通过通信模块发送到控制主站，执行所接收的来自控制主站的相别切换信息，操纵换相模块将该用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别由当前相别切换到相别切换信息所对应的目标相别。
换相模块，内置至少一个换相单元，每个换相单元内置有三组固态开关，任意时刻一个换相单元中至多有且只有一组固态开关导通，用于实现用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别的切换操作，换相单元的三组固态开关的一端分别和三个输入端电连接，另一端和该换相单元的单相输出端电连接，用于向用电终端供电。所述固态开关由晶闸管、IGBT或IGCT等全开型固态开关器件构成，固态开关的开关速度快(开关时间毫秒级甚至微秒级)，确保在相别切换过程中向用电终端持续供电。
通信模块，用于换相装置和控制主站之间的数据传输，用于接收控制主站发送的相别切换信息，发送该用电终端的负载信息到控制主站。
控制主站
所述控制主站包括存储模块、处理模块、通信模块，所述存储模块、通信模块和处理模块电连接，其可以是单片机、PC机等。各个模块具体如下述：
存储模块，由存储介质构成，如硬盘、FLASH芯片等，用于存储控制主站所接收的各个换相装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息。
处理模块，用于对数据进行运算处理；处理模块根据换相装装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，产生需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的接入低压配电网支干线路的接入相别从当前相别切换到目标相别的相别切换信息，以使低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，并把所述用电终端的相别切换信息发送到与其相对应的用电终端的换相装置。
通信模块，用于控制主站和换相装置、控制主站和控制总站间间的通信，用于接收换相装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息，向换相装置发送相别切换信息。
控制总站
控制总站为包含有运算器、控制器、通信模块的数据处理装置，其具有运算和通信功能，用于数据运算处理。控制主站可以是单片机、PC机或服务器。
为了使本领域技术人员能更好地理解本发明的电力负载均衡系统的技术方案，下面以一个实例对其做进一步说明。本例中低压配电网支干线路的三相负载的平衡阈值，即第二平衡阈值设定为15％，主干线路的三相负载的平衡阈值，即第一平衡阈值设定为5％。本例中的负载信息为电流负载(也可以是功率负载)。为了描述方便，如图1所示，在本例中，电力负载均衡系统包括6个电力负载均衡子系统，分别设置在6(即m＝6)条低压配电网支干线路上，6条支干线路分别向6个供电服务区供电，供电服务区的多个用电终端通过换相装置接入到低压配电网支干线路。各个电力负载均衡系统的支干线路的三相(A、B、C)负载、支干线路三相负载不平衡度以及主干线路的三相(A、B、C)负载、主干线路的三相负载不平衡度，如下表1所示。
表1
上表1显示，低压配电网的6条支干线路的三相负载不平衡度均小于第二平衡阈值(15％)，即低压配电网的6条支干线路的三相负载不平衡度均达到负载平衡要求；低压配电网主干线的三相负载不平衡度为12.8％，大于第一平衡阈值5％，则低压配电网主干线的三相负载平衡没有达到平衡要求。
低压配电网主干线路的A相、B相、C相的相总电流负载分别为875、763、858，低压配电网主干线的相平均总电负载为832，控制总站经计算处理，确定从低压配电网主干线路的总负载信息大的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别的主干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的源相别与总负载信息小的目标相别间需要调整的负载信息的第一调整量值。其中，总负载信息大的源相别指低压配电网主干线路的相总负载信息大于主干线路的相平均总负载信息的相别，为A相和C相；总负载信息小的目标相别指低压配电网主干线路的相总负载信息小于主干线路的相平均总负载信息的相别，为B相。其中，第一调整量值为低压配电网主干线路的相平均总负载信息(832)与所述主干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别(B相)的总负载信息(763)的差值(69)及所述主干线路相别切换信息的总负载信息大的源相别(A相、C相)的总负载信息与低压配电网主干线路的相平均总负载信息(832)的差值(43、26)中的最小值。即主干线路的从A相向B相需要调整的第一调整量值为69和43中的最小值43，从C相向B相需要调整的第一调整量值为69和26中的最小值26；所以低压配电网主干线路调整信息为从A相向B相要调整的第一调整量值为43和从C相向B相要调整的第一调整量值为26，分别标记为主干线路调整信息1：(A，B，43)和主干线路调整信息2：(C，B，26)。
根据主干线路调整信息1：(A，B，43)在支干路1-6中选择支干线路，由于主干线路的A相负载最大、B相负载最小，所述优先选择A相负载最大、B相负载最小的支干线路，这样使得所选的支干线路的数量较少，本例中可以选择支干线路6和支干线路4，在保持所选择的支干线路6和支干线路4的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定支干线路6和支干线路4从A相向B相需要进行负载信息调整的第二调整量值分别为20和21，支干线路6和支干线路4的第二调整量值20和21之和为41，接近于第一调整量值43。所述支干线路6的支干线路调整信息：(A，B，20)，支干线路4的支干线路调整信息：(A，B，21)。所述支干线路6和支干线路4的三相负载调整后，主干线路的三相负载不平衡度为6.3％，大于第一平衡阈值，仍没有达到平衡要求。如图2所示：
图2
根据主干线路调整信息2：(C，B，26)在未被选择的支干路1、2、3、5中选择支干线路，优选选择C相负载与B相负载的差值较大的支干线路，有支干线路5、2、1供选择，选择其中之一的支干线路2，选择支干线路2从C相向B相调整的第二调整量值分别为14；则支干线路2的支干线路调整信息：(C，B，14)。所述支干线路2的三相负载调整后，主干线路的三相负载不平衡度为3.1％，小于第一平衡阈值，达到平衡要求。具体如下表3所示。
表3
控制总站把支干线路2的支干线路调整信息：(C，B，14)、支干线路4的支干线路调整信息：(A，B，21)、支干线路6的支干线路调整信息：(A，B，20)分别发送到对应的支干线路2、支干线路4、支干线路6上设置的电力负载均衡子系统。电力负载均衡子系统根据所接收的支干线路调整信息，分别进行三相负载调整，调整后实现主干线路的三相负载平衡，如上表3所示。
为了使本领域技术人员能更好地理解本发明的电力负载均衡子系统的技术方案，下面以一个实例对其做进一步说明，本例中的负载信息为相别及该相的电流负载，也可以是相别及该相的功率负载。为了描述方便，本例中选取10个用电终端为例，各个用电终端分别通过换相装置接入低压配电网支干线路，如图2所示，该支干线路的各个用电终端的用电终端编号、接入相别、电流负载及低压配电网支干线路每一相的总负载信息如下表4所示。
| 用电终端 | A相 | B相 | C相 |
| 1 | 10 | ||
| 2 | 18 | ||
| 3 | 5 | ||
| 4 | 7 | ||
| 5 | 17 | ||
| 6 | 17 | ||
| 7 | 3 | ||
| 8 | 5 | ||
| 9 | 30 | ||
| 10 | 8 | ||
| 相总负载 | 39 | 65 | 16 |
表4
表4显示，用电终端接入后，低压配电网的A、B、C三相每一相的总负载分别为39、65、16个单位值，用电终端接入的总负载为120(39+65+16)个单位值，其中B相的总负载是C相的4倍，三相负载平不平衡为75.5％。由于多个负载信息(30、17、18，17)大的用电终端集中接入低压配电网支干线路的B相，C相上无负载信息大的用电终端。控制主站在进行计算处理前，先进行预处理，使负载电流大的用电终端尽可能均匀地分配在低压配电网支干线路的三相。控制主站的数据处理模块根据用电终端的电流负载及各相的总电流负载，经运算处理获得负载电流大的用电终端9的接入相别需要由当前的B相切换到作为目标接入相别的C相，形成用于相别切换的相别切换信息，记为9(B，C)，表示用电终端9的接入相别需要从B相上切换到目标相别C相上的相别切换信息；控制主站把包含有目标接入相别(C相)的相别切换信息发送到对应的用电终端9的换相装置，用电终端9的换相装置根据接收的相别切换信号把用电终端9的接入相别由当前的B相切换到C相；这样处理后，负载信息大的用电终端尽可能均匀地分配在低压配电网的A、B、C三相，如下表5所示。
| 用电终端 | A相 | B相 | C相 |
| 1 | 10 | ||
| 2 | 18 | ||
| 3 | 5 | ||
| 4 | 7 | ||
| 5 | 17 | ||
| 6 | 17 | ||
| 7 | 3 | ||
| 8 | 5 | ||
| 9 | 0 | 30 |
| 10 | 8 | ||
| 相总负载 | 39 | 35 | 46 |
表5
用电终端9的接入相别由B相切换到C相后，低压配电网的A、B、C三相每一相的总负载分别为39、35、46个单位值，显然C相的总负载远大于B相的总负载，低压配电网的三相负载不平衡为23.9％。控制主站经计算处理，确定从C相切换到B相相别切换信息，记为(C，B)，即把C相的部分负载转移到B上，以及调整量值6(C相总电流负载46-相平均电流负载40)个单位值。对总负载信息大的C相上的用电终端根据其负载信息进行降序排序操作得到C相的用电终端有序表，从所述C相的用电终端有序表中从上向下按序选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述调整量值的相当，即所选择的用电终端的接入相别调整后，低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于平衡阈值。则用电终端3最匹配，标记为3(C，B)，表示用电终端3从当前接入相别(C相)切换到目标接入相别(B相)的相别切换信息，控制主站把包含有目标接入相别(B相)的相别切换信号发送到对应的用电终端3的换相装置，用电终端3的换相装置根据所接收的相别切换信号把用电终端接入低压配电网相别由当前的C相切换到B相，低压配电网的三相负载不平衡度为5.9％，达到平衡要求，如下表6所示。
| 用电终端 | A相 | B相 | C相 |
| 1 | 10 | ||
| 2 | 18 | ||
| 3 | 5 | 0 | |
| 4 | 7 | ||
| 5 | 17 | ||
| 6 | 17 | ||
| 7 | 3 | ||
| 8 | 5 | ||
| 9 | 0 | 30 | |
| 10 | 8 | ||
| 相总负载 | 39 | 40 | 41 |
表6
本发明包括电力负载均衡子系统及控制总站，电力负载均衡子系统内置的控制主站和控制总站间建立通信连接，电力负载均衡子系统分别设置在低压配电网的各条支干线路，用于控制支干线路的三相负载平衡，控制总站用于控制低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路的三相负载平衡，实现压配电网主干线路具有更高的平衡要求。电力负载均衡子系统把低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息发送到控制总站，控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，在保持该低压配电网支干线路的三相负载平衡时，确定该低压配电网支干线路的从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别需要调整的负载信息的调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载平衡，控制总站把支干线路调整信息发送到与低压配电网支干线路相对应的电力负载均衡子系统；电力负载均衡子系统根据接收的支干线路调整信息操纵内置的换相装置切换用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别，以实现低压配电网主干线路具有更高的三相负载平衡要求。
电力负载均衡子系统的换相装置的三相输入端和低压配电网支干线的三相线电连接，单相输出端和用电终端电连接，用于向用电终端供电，即在任意时刻用电终端通过换相装置只接入到低压配电网支干线路的三相线中的一相。换相装置通过通信信道和控制主站建立通信连接，用于实现换相装置和控制主站间的数据传输；所述低压配电网支干线上的换相装置和控制主站构成控制该低压配电网支干线路三相负载平衡的电力负载均衡子系统。所述电力负载均衡子系统的换相装置的采集模块采集用电终端的负载信息，并把所采集的负载信息发送到所述电力负载均衡子系统的控制主站，控制主站根据所接收的用电终端的负载信息计算确定该低压配电网支干线路上的负载信息大的相别上的需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的从当前相别切换到总负载信息小的目标相别的相别切换信息，并把所述相别切换信息发送到对应的用电终端的换相装置，换相装置根据所接收的相别切换信息对用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别进行切换操作，重新分配用电终端在低压配电网支干线路的相负载，以使接入低压配电网支干线路的用电终端的负载尽可能均匀地分配在低压配电网支干线路的三相线上，使接入低压配电网支干线路的三相负载均衡，以实现低压配电网主干线路的三相负载平衡，有效降低线损，改善供电质量。
和现有技术相比，本发明具有以下技术进步性。
1)实现低压配电网主干线路和支干线路的三相负载分别达到平衡，通过设置在低压配电网支干线路的电力负载均衡子系统，实现低压配电网支干线路的三相负载平衡，通过控制总站对各个电力负载均衡子系统的控制，实现低压配电网主干线路具有更高的三相负载平衡要求。
2)确保低压配电网支干线路的三相负载均衡，电力负载均衡子系统根据该低压配电网支干线路的各个用电终端的负载信息经计算确定低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上需要相别切换的用电终端及所述用电终端的目标接入相别，通过换相装置将该用电终端的接入相别切换到所述目标接入相别，用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间进行调整，使接入低压配电网支干线路的用电终端的负载尽可能均匀地分配在低压配电网支干线路的三相线上，实现低压配电网支干线路的三相负载平衡，提高低压配电网支干线路的供电质量。
3)用电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间自动调整，通过换相装置及控制主站，使电终端的负载在低压配电网支干线路的三相间自动调整，无需人工参与，保持低压配电网的三相负载平衡。
4)接入相别切换过程中不间断连续供电，通过采用IGBT、IGCT等全开型高速开关电子器件构成的换相装置，在相别切换过程中向用电终端不间断供电，保持用电设备持续正常运转。
5)低压配电网的三相负载平衡，配电变压器、供电线路的损耗减少，使用寿命延长，降低了低压配电网的运营成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于：
包括用于控制低压配电网支干线路三相负载平衡的电力负载均衡子系统和用于控制所述低压配电网支干线路所连接的低压配电网主干线路三相负载平衡的控制总站，电力负载均衡子系统和控制总站间通过通信信道进行通信连接，电力负载均衡子系统把所述低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息发送到控制总站；
控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，当低压配电网主干线路的三相负载不平衡度大于第一平衡阈值时，选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，在保持所选择的低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路的从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别需要调整的负载信息的第二调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值；所述第一平衡阈值小于所述第二平衡阈值；所述相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别及第二调整量值构成支干线路调整信息，控制总站把所述支干线路调整信息发送到与低压配电网支干线路对应的电力负载均衡子系统；
电力负载均衡子系统根据接收的支干线路调整信息操纵内置的换相装置切换用电终端接入该低压配电网支干线路的接入相别。
2.根据权利要求1所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，
所述控制总站根据所接收的低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息进行运算处理，具体包括：
主干线路相负载计算，根据所述低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息经计算获得该低压配电网主干线路的每一相的相总负载信息及主干线路的三相负载不平衡度；
主干线路相别切换确定，若低压配电网主干线路的三相负载不平衡度大于第一平衡阈值，则计算确定从低压配电网主干线路的总负载信息大的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小的目标相别的主干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的源相别与总负载信息小的目标相别间需要调整的负载信息的第一调整量值，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值；所述总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别和第一调整量值构成主干线路调整信息；
低压配电网支干线路确定，根据所述主干线路调整信息在低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别对应；在保持所述低压配电网支干线路三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的负载信息的第二调整量值，使所述第二调整量值之和与所述第一调整量值相当，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值。
3.根据权利要求2所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于：
所述主干线路相别切换确定步中的主干线路相别切换信息指从低压配电网主干线路的总负载信息大于相平均总负载信息的源相别切换到低压配电网主干线路的总负载信息小于相平均总负载信息的目标相别；
所述主干线路相别切换确定步中的第一调整量值为低压配电网主干线路的相平均总负载信息与所述主干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别的总负载信息的差值及所述主干线路相别切换信息的总负载信息大的源相别的总负载信息与低压配电网主干线路的相平均总负载信息的差值中的最小值。
4.根据权利要求2所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，
所述低压配电网支干线路确定步，具体包括：
在低压配电网支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所选择的低压配电网支干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别和低压配电网主干线路的总负载信息最大的相别、总负载信息最小的相别分别对应；保持所述低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的第二调整量值；
若所述第二调整量值之和小于所述第一调整量值，低压配电网主干线路的三相负载不平衡度仍大于第一平衡阈值，则在低压配电网未被选择的支干线路中选择需要进行三相负载调整的低压配电网支干线路，所述低压配电网支干线路的相总负载信息大的相别、相总负载信息小的相别与所述主干线路调整信息的总负载信息大的源相别、总负载信息小的目标相别分别对应；在保持该低压配电网支干线路三相负载不平衡度小于第二平衡阈值时，确定该低压配电网支干线路上从相总负载信息大的相别向相总负载信息小的相别间需要调整的负载信息的第二调整量值；
使所述第二调整量值之和与所述第一调整量值相当，以使低压配电网主干线路的三相负载不平衡度小于第一平衡阈值。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，所述电力负载均衡子系统：
包括电连接在低压配电网支干线路上的用于向用电终端输送电力的换相装置和用于控制该支干线路三相负载平衡的控制主站，换相装置和控制主站间通过通信信道进行通信连接，用于实现换相装置和控制主站之间的数据传输；
换相装置，其三相输入端用于和低压配电网的三相线分别电连接，单相输出端用于和用电终端电连接，换相装置用于实现用电终端接入低压配电网的接入相别的切换操作，并将用电终端的负载信息发送到控制主站，及接收控制主站发送的该用电终端的相别切换信息；
控制主站根据所接收的换相装装置发送的用电终端的负载信息及控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，产生需要进行相别切换的用电终端和该用电终端的接入低压配电网支干线路的接入相别从当前相别切换到目标相别的相别切换信息，以使低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，并把所述用电终端的相别切换信息发送到与其相对应的用电终端的换相装置；
换相装置根据所接收的用电终端的相别切换信息将用电终端接入低压配电网支干线路的接入相别由当前相别切换到所述相别切换信息的目标相别。
6.根据权利要求5所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，
所述控制主站根据所接收的用电终端的负载信息进行计算处理具体包括：
支干线路相负载计算，根据所述用电终端的负载信息计算低压配电网支干线路的每一相的相总负载信息和低压配电网支干线路的三相负载不平衡度；
支干线路相别切换确定，若低压配电网支干线路的三相负载不平衡度大于第二平衡阈值，则计算确定该低压配电网支干线路的从总负载信息大的相别切换到总负载信息小的目标相别的支干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的相别与总负载信息小的目标相别之间需要调整的负载信息的第三调整量值；
支干线路用电终端确定，在该低压配电网支干线路的总负载信息大的相别上的用电终端中选择需要进行相别切换的用电终端，所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值。
7.根据权利要求5所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，
所述控制主站根据所接收的控制总站发送的支干线路调整信息进行计算处理，具体包括：在该低压配电网支干线路的与支干线路调整信息的相总负载信息大的相别对应的相别上选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述支干线路调整信息的第二调整量值相当，并保持该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于第二平衡阈值，所述支干线路调整信息的相总负载信息小的相别为所选择用电终端的相别切换信息的目标相别。
8.根据权利要求6所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，所述支干线路相别切换确定步，具体包括：
若低压配电网支干线路的三相负载不平衡度大于第二平衡阈值，则计算确定该低压配电网支干线路的从总负载信息大的相别切换到总负载信息小的目标相别的支干线路相别切换信息以及所述总负载信息大的相别与总负载信息小的目标相别之间需要调整的负载信息的第三调整量值；所述支干线路相别切换信息指从低压配电网支干线路的相总负载信息大于相平均总负载信息的相别切换到低压配电网支干线路的相总负载信息小于相平均总负载信息的目标相别，第三调整量值为低压配电网支干线路的相平均总负载信息与所述支干线路相别切换信息的总负载信息小的目标相别的总负载信息的差值及所述支干线路相别切换信息的总负载信息大的相别的总负载信息与低压配电网支干线路的相平均总负载信息的差值中的最小值。
9.根据权利要求6所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于，所述支干线路用电终端确定步，具体还包括：
用电终端排序子步，根据用电终端的负载信息对所述支干线路相别切换信息的相总负载信息大的相别上的用电终端进行排序；
用电终端选择子步，按序选择用电终端，使所选择的用电终端的负载信息之和与所述第三调整量值相当，以使该低压配电网支干线路的三相负载不平衡度小于平衡阈值，且所选择的用电终端的数量较小。
10.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种用于低压配电网的电力负载均衡系统，其特征在于：还包括主干线路负载监测模块，用于监测低压配电网主干线路的三相负载，主干线路负载监测模块把所采集的低压配电网主干线路的三相负载信息发送到控制总站，控制总站的处理模块根据所接收的低压配电网主干线路的三相负载信息计算低压配电网主干线路的三相负载不平度，用于验证由所述低压配电网支干线路的相负载信息计算获取的低压配电网主干线路的三相负载不平度，若两种三相负载不平度的差值大于设定的阈值，则触发不平衡异常报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhong Mingle Inventor before: Chen Ge |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170713 Address after: 525024 Guangdong province Maoming city Xintian Town Mansion Maonan slope village six group No. 206 Applicant after: Zhong Mingle Address before: The new town of Fengtai County in Anhui province 232170 city of Huainan Chen Xiang Cun Hou Xiang Zi No. 112 Applicant before: Chen Ge |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Gang Inventor before: Zhong Mingle |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171124 Address after: Room 229, building No. 2, No. 615, Heilongjiang Middle Road, Licang District, Qingdao, Shandong Applicant after: Qingdao micro grid energy equipment Technology Co., Ltd. Address before: 525024 Guangdong province Maoming city Xintian Town Mansion Maonan slope village six group No. 206 Applicant before: Zhong Mingle |
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171229 Termination date: 20210507 |