CN106169758A - 一种自动提高低压三相线路末端电压的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动提高低压三相线路末端电压的装置及方法，当第一末端电压不在正常范围内时，无功补偿单元进行补偿，并采集补偿后的第二末端电压、电流，如第二末端电压仍不在正常范围内，则当大于电压上限，且电流不平衡度不在正常范围内时，实施换相开关实施换相；当第二末端电压小于电压下限，但电流不平衡度在正常范围内，则进行功率转移补偿；如电流不平衡度不在正常范围内，则进行功率转移补偿后，再采集第三末端电压、电流；如第三末端电流不平衡度达到在正常范围内，则停止换相调压；若否，则换相开关实施换相。

Description

一种自动提高低压三相线路末端电压的装置及方法
技术领域
本发明涉及电力供电技术领域，具体涉及一种用于自动提高低压三相线路末端电压的方法，尤其涉及在低压线路末端电压偏低时的自动投入。
背景技术
目前我国在运变压器的总容量约为3.5×109kVA，由于总台数多，容量又大，所以电能损耗非常大。据统计，仅配电变压器(简称配变)的电能损耗每年就约为30～50TWh，约占总发电量的2～3％。目前在电网上运行服役超过20年的低效率配变容量约为2.4×108kVA，同时这些配变参数老化、损耗高、缺陷多，运行可靠性差，威胁电网安全运行，其中以电压偏低造成的损耗较为突出。电压偏低增大线损、降低变压器的利用率并威胁运行安全、对用电设备造成烧损、同时造成系统电压偏低，电压质量得不到保障等诸多不利因素。
中国专利申请号201520404560.3、名称为“一种无线测控及GPRS数据传输的低压线路末端电压调压系统”的专利申请，以及中国专利申请号201510991267.6、名称为“一种调压控制方法、装置及系统”的专利申请，均提出了一种对末端电压进行调节的方案。现有方案主要是通过无功补偿进行调节末端电压，转移功率较小，实现三相不平衡效果相对较差，且补偿装置安装在变压器出口处，不能解决线路分支电流不平衡问题。
发明内容
本发明专利申请的目的在于提供一种用于自动提高低压三相线路末端电压的方法，综合换相开关、功率转移补偿单元和补偿单元，实现电压和功率因数提高，从而实现末端电压在合格范围内。
为实现上述目的，本发明的提供一种自动提高低压三相线路末端电压的装置，其特征在于：包括主控单元及换相调压装置，所述主控单元安装在变压器输出端，所述换相调压装置安装在用户输入端，所述换相调压装置包括换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元，所述换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元均设有线路电压电流信息采集模块及无线通信模块，并与主控单元间通过无线通信模块通信；
所述换相电路包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，其中第一继电器和第二继电器为转换型继电器，第三继电器为普通继电器，第一继电器的两个触点分别接低压三相线路的A相和B相，其公共端接第二继电器的一个触点，第二继电器的另一触点接C相，第二继电器的公共端接第三继电器的一个触点，第三继电器的另一个触点接负载；
功率转移补偿单元包括3组复合开关T1、T2、T3，及3组电容器C1、C2、C3；复合开关T1、T2、T3分别连接A、B、C相，电容器C1连接复合开关T1、T2，电容器C2连接复合开关T2、T3，电容器C3连接复合开关T3、T1；
所述无功补偿单元包括3组复合开关T4、T5、T6，及3组电容器C4、C5、C6；复合开关T4、T5、T6分别连接A、B、C相，电容器C4连接复合开关T4，电容器C5连接复合开关T5，电容器C6连接复合开关T6。
为实现上述明目的，本发明还提供一种自动提高低压三相线路末端电压的方法，其特征在于：
(1)在变压器输出端设置主控单元，在用户输入端安装换相调压装置，所述换相调压装置包括换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元；主控单元与换相调压装置间通过无线通信模块通信；
(2)换相调压装置采集电力线路的第一末端电压、电流，并通过无线通信模块发送到主控单元；主控单元判断所述第一末端电压是否在正常范围内；
(3)若第一末端电压不在正常范围内，则主控单元向所述无功补偿单元发出无功补偿指令，无功补偿单元对当前负荷相进行无功补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第二末端电压、电流，发送到主控单元；
(4)所述主控单元进一步判断第二末端电压是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则进行以下操作：
当第二末端电压大于电压上限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内，若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向所述换相开关发出换相指令，换相开关实施换相；
当第二末端电压小于电压下限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则所述主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，然后停止换相调压；若否，则主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第三末端电压、电流，发送到主控单元；
(5)所述主控单元判断第三末端电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向换相开关发出换相指令，换相开关实施换相。
本发明综合运用了无功补偿、相间补偿转移功率、换相开关的多种功能，能根据电压高低自动切换，实现三相不平衡、低电压调节、无功补偿同时协调进行，避免了电力线路反复安装相关设备，与现有技术相比具有优点：
(1)按照优先提高电压，再进行三相不平衡调节的原则，综合换相开关、功率转移补偿单元和补偿单元，同时提高末端电压和功率因数。
(2)对于三相电流不平衡，换相开关切换后，再通过功率转移单元转移部分功率，可以实现三相电流不平衡度更低。
(3)换相调压装置安装在分支末端，可大大减少线损；
(4)换相调压装置集成了无功补偿、相间功率转移、换相开关多种功能，仅需要一次布线即可。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是换相开关的电路原理图；
图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明在变压器1输出端设置主控单元2，在用户输入端安装换相调压装置3，所述换相调压装置3包括换相开关4、功率转移补偿单元5及无功补偿单元6；所述换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元均设有电压、电流信息采集模块及无线通信模块，并与主控单元间通过无线通信模块通信。
所述主控单元主要包括一控制电路板，预设正常电压范围值、电流不平衡度正常范围值等参数，判断线路电压电流是否在正常值范围，并通过无线通信模块向换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元发送指令。
所述功率转移补偿单元5包括3组复合开关T1、T2、T3，及3组电容器C1、C2、C3；复合开关T1、T2、T3分别连接A、B、C相，电容器C1连接复合开关T1、T2，电容器C2连接复合开关T2、T3，电容器C3连接复合开关T3、T1。
所述无功补偿单元6包括3组复合开关T4、T5、T6，及3组电容器C4、C5、C6；复合开关T4、T5、T6分别连接A、B、C相，电容器C4连接复合开关T4，电容器C5连接复合开关T5，电容器C6连接复合开关T6。
如图2所示，所述换相开关包括第一继电器RLY1、第二继电器RLY2和第三继电器RLY3，其中第一继电器和第二继电器为转换型继电器，第三继电器为普通继电器，第一继电器的两个触点分别接低压三相线路的A相和B相，其公共端接第二继电器的一个触点，第二继电器的另一触点接C相，第二继电器的公共端接第三继电器的一个触点，第三继电器的另一个触点接负载。换相开关执行主控单元路发送来的换相指令并实现换相动作。
图3所示是本发明的方法流程图，具体过程如下：
换相调压装置采集电力线路的第一末端电压、电流，并通过无线通信模块发送到主控单元；主控单元判断所述第一末端电压是否在正常范围内；
若第一末端电压不在正常范围内，则主控单元向所述无功补偿单元发出无功补偿指令，无功补偿单元对当前负荷相进行无功补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第二末端电压、电流，发送到主控单元；
所述主控单元进一步判断第二末端电压是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则进行以下操作：
当第二末端电压大于电压上限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内，若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向所述换相开关发出换相指令，换相开关实施换相；
当第二末端电压小于电压下限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则所述主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，然后停止换相调压；若否，则主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第三末端电压、电流，发送到主控单元；
所述主控单元判断第三末端电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向换相开关发出换相指令，换相开关实施换相。
上述正常电压范围为220V*0.85～220V*1.1，其中220V*0.85为所述电压下限，220V*1.1为所述电压上限。
上述电流不平衡度正常范围，是指当前电流不小于设定值的85％。
上述换相开关的换相，具体方法是将当前负荷由电流较大的相切换至电流较小的一相。
所述功率转移补偿单元，用于实现功率转移和补偿功能，降低末端三相电流不平衡度和提高末端电压；具体转移补偿方法为：
复合开关T1导通，电容器C1接入A、B相间，实现A相功率的50％转移至B相，且同时对A相、B相分别补偿电容器C1容量的50％；
复合开关T2导通，电容器C2接入B、C相间，实现B相功率的50％转移至C相，且同时对B相、C相分别补偿电容器C2容量的50％；
复合开关T3导通，电容器C3接入C、A相间，实现C相功率的50％转移至A相，且同时对C相、A相分别补偿电容器C2容量的50％。
所述无功补偿单元，用于提高末端电压；具体补偿方法为：
复合开关T4导通，电容器C4接入A相，实现A相无功补偿；
复合开关T5导通，电容器C5接入B相，实现B相无功补偿；
复合开关T6导通，电容器C6接入C相，实现C相无功补偿。

Claims (7)

1.一种自动提高低压三相线路末端电压的装置，其特征在于：包括主控单元及换相调压装置，所述主控单元安装在变压器输出端，所述换相调压装置安装在用户输入端，所述换相调压装置包括换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元，所述换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元均设有线路电压电流信息采集模块及无线通信模块，并与主控单元间通过无线通信模块通信；
所述换相电路包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，其中第一继电器和第二继电器为转换型继电器，第三继电器为普通继电器，第一继电器的两个触点分别接低压三相线路的A相和B相，其公共端接第二继电器的一个触点，第二继电器的另一触点接C相，第二继电器的公共端接第三继电器的一个触点，第三继电器的另一个触点接负载；
功率转移补偿单元包括3组复合开关T1、T2、T3，及3组电容器C1、C2、C3；复合开关T1、T2、T3分别连接A、B、C相，电容器C1连接复合开关T1、T2，电容器C2连接复合开关T2、T3，电容器C3连接复合开关T3、T1；
所述无功补偿单元包括3组复合开关T4、T5、T6，及3组电容器C4、C5、C6；复合开关T4、T5、T6分别连接A、B、C相，电容器C4连接复合开关T4，电容器C5连接复合开关T5，电容器C6连接复合开关T6。
2.一种自动提高低压三相线路末端电压的方法，其特征在于：
(1)在变压器输出端设置主控单元，在用户输入端安装换相调压装置，所述换相调压装置包括换相开关、功率转移补偿单元及无功补偿单元；主控单元与换相调压装置间通过无线通信模块通信；
(2)换相调压装置采集电力线路的第一末端电压、电流，并通过无线通信模块发送到主控单元；主控单元判断所述第一末端电压是否在正常范围内；
(3)若第一末端电压不在正常范围内，则主控单元向所述无功补偿单元发出无功补偿指令，无功补偿单元对当前负荷相进行无功补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第二末端电压、电流，发送到主控单元；
(4)所述主控单元进一步判断第二末端电压是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则进行以下操作：
当第二末端电压大于电压上限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内，若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向所述换相开关发出换相指令，换相开关实施换相；
当第二末端电压小于电压下限时，再判断电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则所述主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，然后停止换相调压；若否，则主控单元向所述功率转移补偿单元发出功率转移补偿指令，功率转移补偿单元向当前负荷相实施功率转移补偿，并采集补偿后的电压、电流信息，得到第三末端电压、电流，发送到主控单元；
(5)所述主控单元判断第三末端电流不平衡度是否在正常范围内；若是，则停止换相调压；若否，则主控单元向换相开关发出换相指令，换相开关实施换相。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述正常电压范围为220V*0.85～220V*1.1，其中220V*0.85为所述电压下限，220V*1.1为所述电压上限。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电流不平衡度正常范围，是指当前电流不小于设定值的85％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述换相开关的换相，是将当前负荷由电流大的相切换至电流小的一相。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述功率转移补偿单元，用于实现功率转移和补偿功能，降低末端三相电流不平衡度和提高末端电压；功率转移补偿单元包括3组复合开关T1、T2、T3，及3组电容器C1、C2、C3；复合开关T1、T2、T3分别连接A、B、C相，电容器C1连接复合开关T1、T2，电容器C2连接复合开关T2、T3，电容器C3连接复合开关T3、T1；
复合开关T1导通，电容器C1接入A、B相间，可以实现A相功率的50％转移至B相，且同时对A相、B相分别补偿电容器C1容量的50％；
复合开关T2导通，电容器C2接入B、C相间，可以实现B相功率的50％转移至C相，且同时对B相、C相分别补偿电容器C2容量的50％；
复合开关T3导通，电容器C3接入C、A相间，可以实现C相功率的50％转移至A相，且同时对C相、A相分别补偿电容器C2容量的50％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无功补偿单元，用于提高末端电压；所述无功补偿单元包括3组复合开关T4、T5、T6，及3组电容器C4、C5、C6；复合开关T4、T5、T6分别连接A、B、C相，电容器C4连接复合开关T4，电容器C5连接复合开关T5，电容器C6连接复合开关T6；
复合开关T4导通，电容器C4接入A相，实现A相无功补偿；
复合开关T5导通，电容器C5接入B相，实现B相无功补偿；
复合开关T6导通，电容器C6接入C相，实现C相无功补偿。
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