CN107359630A - 一种低压配电网三相负载均衡控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配电网三相负载均衡控制系统，用户端的功率负载被分为直接接入配电网的低功率负载部和经换相装置接入配电网的高功率负载部。获取各用户端的总功率负载及待接入的换相装置的多预设周期功率均值，计算确定低压配电网相总功率负载小的相别或相总功率负载小的相别上需要相别试切换的换相装置，将该换相装置相别作试切换及待接入的换相装置试接入相总功率负载小的相别，若三相负载达到平衡要求，则将所述换相装置的相别切换到目标相别，待接入的换相装置接入相总功率负载小的相别。换相装置接入不易造成三相负载不平衡，相别切换的换相装置的数量少，有利减少相别切换对配电网的谐波干扰及使用户端的负载装置保持稳定地运行。

Description

一种低压配电网三相负载均衡控制系统

技术领域

本发明属于低压配电网配电技术领域，特别涉及一种低压配电网的三相负载均衡控制系统。

背景技术

低压配电网的配电变压器的负载一般由三相负载与单相负载混合组成，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，低压配电网的三相间的不平衡状况无规律性，事先无法预知，导致低压配电网三相负载的长期性不平衡，低压配电网的三相电流更加地不平衡，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。专利号为ZL201510229917.3的中国专利公开了一种适用于低压配电网的电力负载均衡方法及其装置，如图1所示，其具体地披露了：需求电力的用户端通过换相装置接入低压配电网的其中一相，控制主站获取换相装置的功率负载信息，根据该功率负载信息计算确定从相总功率负载大的源相别切换到相总功率负载小的目标相别以及需要进行相别切换的用电终端，并操控换相装置进行相别切换，以使低压配电网的三相负载平衡。上述中国专利公开的方法通过实时切换用户端接入低压配电网的相别，使低压配电网保持三相负载平衡运行，但是其仅在用户端接入配电网后进行平衡处理，需要相别切换的用户端的数量多；用户端的换相装置的接入相别从一相切换到另一相，一方面对低压配电网产生谐波干扰，另一方面影响用户端的被配置有感性运动部件的负载装置的稳定运行，如洗衣机、空调等内置有感性运动部件的电机，当接入相别从一相切换到另一相时，由于相位突变，导致感性运动部件发生剧烈地换相震动，产生噪声，甚至损坏磁性驱动部件。因此，为了解决上述现有技术中的问题，亟需开发一种低压配电网三相负载均衡方法。

发明内容

针对现有技术中存在的诸多缺点和不足，本发明目的是提供一种适用于低压配电网的三相负载均衡控制系统，该系统的控制主站可以在接收到到待机会的换相装置发送的接入请求时，通过对应的负载均衡处理操作，确定其将要接入的目标相别，以使用户端的负载均匀地分配在低压配电网的三相线上，不破坏低压配电网的三相负载平衡状态，需要相别切换的换相装置的数量较少，对低压配电网的谐波干扰以及用户端的负载装置平稳运行影响更小。

本发明的目的是提供一种适用于低压配电网的低压配电网三相负载均衡方法，其设计要点于：

一种低压配电网三相负载均衡控制系统，包括多个用户端、与所述多个用户端一一对应设置的换相装置和控制主站；其中，所述用户端的功率负载被分类为低功率负载部和高功率负载部；所述用户端的高功率负载部与对应的换相装置耦接，与所述多个用户端一一对应设置的换相装置与所述低压配电网的三相分别耦接，并与所述控制主站耦接；当所述用户端接入所述低压配电网时，所述待接入的用户端的低功率负载部直接入所述低压配电网三相中的一相，并均匀分布在所述低压配电网的三相上；与所述待接入的用户端对应的待接入的换相装置，适于在接收到所述待接入的用户端的高功率负载部的供电请求时，向所述控制主站发送对应的接入请求；

所述控制主站，适于在接收到所述待接入的换相装置接发送的接入请求时，基于所记录的所述待接入的换相装置的第一预设周期功率负载，计算所述待接入的换相装置最近的第二预设数量的第一预设周期功率负载的功率均值，作为所述待接入的换相装置接入所述低压配电网的功率估算值；获取接入所述低压配电网的各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载；根据所获取的各用户端的总功率负载，计算确定该低压配电网相总功率负载小的相别；基于所获取的各用户端的总功率负载及待接入的换相装置的功率估算值，计算将所述待接入的换相装置试接入所确定的相总功率负载小的相别时所述低压配电网三相负载不平衡度；当确定所述低压配电网三相负载不平衡度小于预设的第一不平衡度阈值时，则将待接入的换相装置接入所述相总功率负载小的相别；否则，基于所获取的接入所述低压配电网的各用户端的总功率负载及待接入的换相装置的功率估算值，计算确定从相总功率负载小的第一源相别将功率负载试切换到第一目标相别的第一相别切换对及所述第一相别切换对的第一调整量值；在所述第一相别切换对的第一源相别上选择功率负载之和与所述第一调整量值相当的需要相别切换的换相装置，以使所述低压配电网的三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值；将所选择的换相装置的接入相别从所述第一相别切换对中的第一源相别切换至相别切换对的第一目标相别，并将所述待接入的换相装置接入所述相总功率负载小的相别。

可选地，所述控制主站还适于在预设的各控制周期内，控制所述低压配电网的三相达到负载均衡，包括：在各个控制周期内，获取接入低压配电网的各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载；基于所获取的各用户端的总功率负载计算低压配电网的三相负载不平衡度；当确定所述低压配电网三相负载不平衡度大于所述第一不平衡度阈值时，则基于所获取的各用户端的总功率负载计算确定从所述低压配电网的相总功率负载大的第二源相别将功率负载调整到相总功率负载小的第二目标相别的第二相别切换对以及所述第二相别切换对的第二调整量值，在第二相别切换对的源相别上选择功率负载之和与所述第二调整量值相当的需要进行相别切换的换相装置，以使低压配电网三相负载不平衡度小于所述第一不平衡度阈值；将所选择的换相装置的接入相别从所述第二相别切换对中的所述第二源相别切换到所述第二目标相别。

可选地，所述控制主站，适于创建负载类型表，所述负载类型表包括用于区别并识别用户端的用户标识字段，以及用于标识用户端的换相装置有无向内置有感性运动部件负载装置供电的感性运动字段；基于负载类型表的感性运动字段的值对所述相别切换对的源相别上的未向内置感性运动部件负载装置供电的换相装置作标识；在源相别上被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，若源相别上被标识的换相装置的功率负载不足够，则再在源相别上未被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，使所选择的换相装置的功率负载之和与所述调整量值相当，以使低压配电网三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值；其中，所述相别切换对为所述第一相别切换对或者第二相别切换对；当所述相别切换对为所述第一相别切换对时，所述源相别为第一源相别，所述目标相别为第一目标相别；当所述相别切换对为第二相别切换对时，所述源相别为第二源相别，所述目标相别为所述第二目标相别。

可选地，所述控制主站，还适于在所述相别切换对的源相别上被标识的换相装置的功率负载之和小于调整量值时，将源相别上所有被标识的换相装置的接入相别试切换到相别切换对的目标相别，计算试切换后的低压配电网三相负载不平衡度；当低压配电网三相负载不平衡度大于第一不平衡度阈值且小于第二不平衡度阈值时，不再选择未被标识的换相装置以使低压配电网三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值。

可选地，所述第一预设周期功率负载包括在第一预设周期内换相装置在接入低压配电网的非0功率负载相对于非0功率累计时间的平均值，优选为时间加权平均值；所述第二预设数量的第一预设周期功率负载的功率均值包括换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率负载的平均值。

可选地，所述控制主站，还适于创建第一功率表、第二功率表和功率均值表；其中：所述第一功率表，用于按预设的采样周期记录用户端的换相装置的实时功率负载；所述第一功率表包括用于区别并识别用户端的用户标识字段和第一功率字段，第一功率字段记录换相装置在各采样周期的非0值的实时功率负载值；

所述第二功率表，用于记录用户端的换相装置在第一预设周期内的功率均值；所述第二功率表包括用户标识字段和第二功率字段，第二功率字段记录在第一预设周期内的用户端的换相装置在各采样周期的非0值的实时功率负载值相对于非0值功率累计时间的平均值；

所述功率均值表，用于记录用户的换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率均值的平均值；所述功率均值表包括用户标识字段和功率均值字段，功率均值字段记录用户端的换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率均值的平均值。

可选地，所述第一功率表、第二功率表和功率均值表通过用户标识字段进行关联；所述功率均值表通过用户标识字段可以获取第二功率表的数据，所述第一功率表通过用户标识字段可以更新第二功率表的数据。

可选地，所述第一预设周期为1日；所述第二预设数量为3日、5日、10日或20日日，优选地5日。

可选地，所述低功率负载部包括日常照明、冰箱、洗衣机、燃气热水器以及燃气灶具等小功率负载装置的用电；高功率负载部包括空调、电磁炉、电阻炉、电热扇、微波炉、电热水器等耗电功率大的负载装置的用电。

可选地，所述功率负载包括以下任一项：相别、该相的电流；相别、该相的功率；相别、该相的电流、电压；相别、该相的电流、电压和相位。

有益效果

上述的方案，实现三相负载平衡，需要相别切换的换相装置的数量少，对低压配电网的谐波干扰小，有利于用户端的负载装置稳定地运行。待接入的换相装置在接入低压配电网的其中一相前，基于该换相装置的试接入的功率估算值及各户端的总功率负载进行试接入计算，确定其需要接入的目标相别，使三相负载达到平衡要求，最后将待接入的换相装置接入所述目标相别。因而，待接入的换相装置接入低压配电网后不易导致低压配电网三相负载不平衡，在三相负载平衡控制过程中，需要进行相别切换的换相装置的数量少，对低压配电网的谐波影响以及对用户端的负载装置稳定运行的不良影响均较小，有利于负载装置稳定地运行。

减少用户端的负载装置发生换相震动，有利于保持稳定地运行。低压配电网三相负载不平衡发生时，基于负载类型表，对相别切换对源相别上的未向内置有感性运动部件(如电机)负载装置供电的换相装置作标识，先从源相别上被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，被标识的换相装置的功率负载若不足够，再在源相别上未被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，所选择的换相装置的功率负载之和与所述调整量值相当，以使低压配电网三相负载达到平衡要求。在相别切换过程中，可以最大限度地减少向内置有感性运动部件负载装置供电的换相装置进行相别切换，甚至所述换相装置不进行相别切换，有利使内置有磁驱动部件的负载装置保持稳定运行，延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明本发明实施例中的一种低压配电网负载均衡控制系统的结构图。

图2是本发明实施例中的低压配电网负载均衡控制系统的工作原理示意图。

图3是本发明实施例中的低压配电网负载均衡控制系统如何在各个控制周期内实现负载均衡的流程图。

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。

图1示出了本发明实施例中的一种低压配电网三相负载均衡控制系统的示意图。参见图1，本发明实施例中的低压配电网三相负载均衡控制系统可以包括多个用户端1～n、与所述多个用户端(或称为居民用户)1～n一一对应设置的换相装置1～n和控制主站10；其中，n为正整数，可以根据低压配电网的负载能力选取n的数值。

在具体实施中，多个用户端1～n中各个用户端i的功率负载包括低功率负载部和高功率负载部，也即按照负载类型对各个用户端的功率负载分为低功率负载部和高功率负载部。

在本文中，对于用户端i(1≤i≤n)而言，其功率负载部采用ia表示，高功率负载部采用ib表示。其中，用户端1～n的低功率负载部1a～na通过对应的负载开关(图中未示出)与低压配电网的三相，即A相、B相和C相耦接，并均匀分布在低压配电网的A相、B相和C相上，也即低压配电网的A相、B相和C相上分别耦接1/3n个用户端的低功率负载部。

所述用户端1～n的高功率负载部1b～nb中的各个高功率负载部ib(1≤i≤n且为整数)分别与对应的换相装置i耦接，且与所述多个用户端1～n一一对应设置的换相装置1～n分别与所述低压配电网的A相、B相和C相耦接，并通过通讯线路D与所述控制主站10耦接。

下面将结合图2和图3对图1所示的低压配电网三相负载均衡控制系统的工作原理进行详细的介绍。

参见图2，本发明实施例中的一种低压配电网负载均衡控制系统的工作原理可以采用如下的步骤实现：

步骤S201：当用户端接入低压配电网时，所述用户端的低功率负载部直接接入所述低压配电网三相中的一相。

在具体实施中，用户端的低功率负载部可以包括用于日常照明的灯管、灯泡、冰箱、洗衣机、燃气热水器以及燃气灶具等小功率的负载装置。该低功率负载部中各个负载装置的功率一般在几十瓦到一两百瓦左右，因而在实际应用中可以将各个用户端的低功率负载部直接入低压配电网的其中一相上，并按照用户端的数量将低压配电网中用户端的低功率负载部均匀地接入配电网三相线上，可理解为配电网的各相上所接入的用户的数量相等，由于每一户的低功率负载部的功率大小基本上相同，所以低功率负载部的三相负载基本上能达到平衡要求。

步骤S202：当所述用户端的高功率负载部接入所述低压配电网时，所述用户端的高功率负载部通过对应的换相装置向控制主站发出对应的接入请求。

在具体实施中，各个用户端的高功率负载部通过对应的换相装置接入低压配电网。具体而言，各个用户端的高功率负载部和对应的换相装置的一输出端电连接，各个换相装置的三个输入端与低压配电网三相线分别耦接。当换相装置接入低压配电网以从低压配电网中取电并为对应的用户端的高功率负载部中的负载装置供电时，在任一接入时刻，换相装置仅与低压配电网中三相中的一相电连接，并从该点连接的一相取电向用户端的高功率负载部的负载装置供电。其中，各个用户端的高功率负载部可以包括空调、电磁炉、电阻炉、电热扇、微波炉、电热水器等耗电功率大的负载装置的用电，如功率在500瓦以上的负载装置。

当待接入的换相装置在接收到对应的用户端的高功率负载部的负载开关发送的接入请求时，该待接入的换相装置将该接入请求发送至所述低压配电网三相负载均衡控制系统中设置的控制主站。

所设置的控制主站分别与所述各用户端的换相装置通信连接，使得控制主站分别与所述各用户端的换相装置间可以交换信息，以在用户端的换相装置接入低压配电网时控制低压配电网的三相负载平衡，具体包括：

步骤S203：所述控制主站接收待接入的换相装置发送的接入请求，并对所述待接入的换相装置的功率负载进行估算，得到所述待接入的换相装置的功率估算值。

在具体实施中，控制主站可以根据该待接入的换相装置的最近的负载功率，对待接入的换相装置，也即待接入的用户端的高功率负载部，此次接入低压配电网的负载功率进行估算，得到所述待接入的换相装置的功率估算值。

在具体实施中，为了便于对待接入的换相装置此次接入低压配电网的负载功率进行估算，可以按照预设的采样周期对低压配电网中的各个用户端的换相装置的功率负载进行记录，以在换相装置请求接入低压配电网时，可以根据所记录的换相装置的功率负载，对该换相装置此次的接入功率数值，即得到待接入的换相装置的功率估算值。

在本发明一实施例中，控制主站将所记录的待接入的换相装置的最近的第二预设数量的第一预设周期的负载功率的均值，作为所述待接入的换相装置此次接入低压配电网的负载功率。其中，所述第一预设周期和所述第二预设数量的数值可以根据实际的需要进行设置，如将第一预设周期设置为1日，第二预设数量设置为5。

为了便于获取待接入的换相装置此次接入低压配电网的负载功率的估算值，可以分别创建第一功率表、第二功率表、功率均值表以及负载类型表。

其中，所述第一功率表，用于按预设的采样周期采集并记录各用户端的换相装置的功率负载，其可以包括用于区别并识别用户端的用户标识字段和第一功率字段。第一功率字段用于记录各个换相装置在各采样周期的实时功率负载值，并对该功率负载值按照采样周期的时间先后顺序编号。以采样周期为1分钟，也即每隔1分钟记录一次各换相装置的实时功率负载值为例，对应的第一功率表参见表1。

表1

在本发明另一实施例中，第一功率表中仅记录非0值的实时功率负载值，以节省存储空间以及简化各换相装置的第一预设周期的平均功率的计算。

所述第二功率表，用于根据第一预设周期内记录的各个采样周期的换相装置的实时功率，计算得到各用户端的换相装置在第一预设周期内的功率均值，称之为第一预设周期(日)功率负载，也即对各用户端的换相装置在第一预设周期内的功率均值进行记录。所述第二功率表也可以包括所述用户标识字段和第二功率字段。其中，第二功率字段记录基于在第一预设周期(1日)内所述第一功率表的第一功率字段所记录的实时功率负载值相对于非0值功率累计时间(即个数)的功率的平均值，称为第一预设周期(日)功率负载，如日功率负载。在具体应用中，第一预设周期可以根据实际的需要进行选取，在此不做限制。

通过上述的描述可知，第二功率表和第一功率表分别包括用户端的用户标识的信息，故第一功率表和第二功率表可以通过用户标识字段进行关联，也即通过第一功率表可以创建对应的第二功率表。

在本发明一实施例中，第一功率表的采样周期为1分钟，第二功率表对应的第一预设周期为1日，即第二功率表记录的是各用户端的换相装置的日平均功率，即日功率负载。参见表1，第一功率表的各用户端的功率字段的最大记录数为1440(24x60)个，当某一用户1日24小时内连续使用高功率的负载装置时，该用户端的第一功率字段的非0功率的最大记录量为1440个。第一功率表连续记录累计时间达到第一预设周期，即1日时，即完成1440次取样，并仅记录非0值的实时功率负载值，基于第一功率表中所记录的各用户端的实时功率负载值，可以计算得到该用户端的日平均功率，被称之为日平均功率，简称日功率负载，并记录在表2所示的第二功率表中。

表2

所述功率均值表，用于对各用户端的换相装置的最近的第二预设数量的第一预设周期功率均值的均值进行记录，其可以包括所述用户标识字段和功率均值字段。其中，功率均值字段记录用户端的换相装置在最近记录的第二预设数量的第二功率字段所记录的功率负载值的平均值，优选为算术平均功率，该平均值作为换相装置接入低压配电网的接入功率估算值。例如，从第二功率表中获取各个用户端的换相装置在第二功率字段记录的最近5日的日功率负载值，便可以计算功率负载的平均值，即得到5日功率均值，得到如表3所示的5日功率均值表。

表3

用户标识	功率均值
		1	3.88
2	5.3
		3	9.96
4	2.15
		5	3.96
6	3.72

当用户端的换相装置需要接入低压配电网时，控制主站便可以从表3所示的功率均值表中直接获取该待接入的换相装置的5日功率均值，作为该待接入的换相装置此次接入低压配电网的功率估计值，以确定该换相装置试接入低压配电网时所要接入的第一目标相别。由于功率均值表中一次性生成了各个换相装置的第二预设数量(如5个)第一预设周期(如1日)功率负载的平均值，如近5日功率均值，则当某一断开低压配电网的换相装置需要接入低压配电网的其中一相，该换相装置的5日功率均值可以直接从功率均值表中直接获取。另外还可以基于第二功率表只计算待接入的换相装置的最近第二预设数量(如5)的第一预设周期(如1日)功率负载的算术平均值，如只计算待接入的换相装置最近5日的5日功率均值。换言之，功率均值表并非为必需，可以省略。

在具体实施中，第一功率表、第二功率表和功率均值表和负载类型表可以根据实际的需要设置在控制主站、各个用户端的换相装置或者第三方设备中，本领域的技术人员可以根据实际的需要进行设置，在此不做限制。例如，可以将所述第一功率表第二功率表、功率均值表和负载类型表设置于控制主站内。这里需要说明的是，每个换相装置可以内置一个只用于记录按照预设的采样周期采集的该换相装置的实时功率的第一功率表。

在具体实施中，功率均值表中各个用户端的换相装置的功率均值每日只需更新一次，如可以在当前第一预设周期结束且下一个第一预设周期开始时，更新功率均值表。本领域的技术人员可以理解的是，可以根据第二功率表仅计算当前待接入的换相装置的5日功率均值，而不用更新整个功率均值表，即功率均值表可以省略，以节省运算量。

步骤S204：所述控制主站获取接入所述低压配电网的用户端的总功率负载，并确定所述待接入的换相装置接入所述低压配电网的接入相别。

在具体实施中，所述控制主站所获取的接入低压配电网的各用户端的总功率负载，即对应时刻接入所述低压配电网的所有用户端的的功率负载之和。其中，接入的各个用户端的功率负载包括所述用户端的低功率负载部的功率负载值、接入相别，以及高功率负载部的功率负载值、接入相别。

其中，用户端的功率负载可以采用电流负载、接入相别表示，当然也可以选用电流负载、电压负载、接入相别以及电流负载、电压负载、相位、接入相别表示。下文中提及的功率负载若未作特别说明则均指电流功率负载，简称电流负载。

在具体实施中，所述控制主站在获取到接入低压配电网的各个用户端的总功率负载时，可以根据所获取的所有接入所述低压配电网的用户端的总功率负载，计算确定低压配电网的相总功率负载小的相别。具体而言，控制主站可以基于各用户端的低功率负载部的功率负载值、接入相别，以及高功率负载部的功率负载值、接入相别的信息，计算确定低压配电网的三相每一相的相总功率负载，并将低压配电网三相中接入的用户端的功率负载之和小的相别，作为相总功率负载小的相别，也即作为待接入的换相装置试接入的目标接入相别。这里需要说明的是，这里所确定相总功率负载之和小的相别，存在两种可能的情形：一种可能的情形是低压配电网三相中相总功率负载最小的相别；另一种可能的情形则是低压配电网三相中相总功率负载次小的相别。

步骤S205：所述控制主站假定将所述待接入的换相装置接入所确定的目标接入相别，计算此时所述低压配电网的三相负载不平衡度。

在具体实施中，所述控制主站假定将所述待接入的换相装置接入所确定的目标接入相别，计算此时所述低压配电网的三相负载不平衡度，是指控制主站并没有控制所述待接入的换相装置实际接入所确定的，而仅是仅假定将待接入的换相装置的功率估算值接入所确定的目标接入相别，或者也可以称为试接入所确定的目标接入相别，并计算此时低压配电网的三相负载不均衡度。其中，低压配电网的三相不均衡度的计算方法可以采用现有技术中的方式进行计算，或者采用其他的方式进行，不做限定。

这里需要说明的是，前述提及的所确定的目标接入相别可能是低压配电网三相中相总功率负载最小的相别，也可能是低压配电网三相中相总功率负载次小的相别。因此，在所述控制主站假定将所述待接入的换相装置接入所确定的目标接入相别，计算此时所述低压配电网的三相负载不平衡度，可以将所述待接入的换相装置分别试接入所确定的相总功率负载最小的相别和相总功率负载次小的相别，以分别计算确定对应的所述低压配电网的三相负载不平衡度。

步骤S206：判断所述低压配电网的三相负载不平衡度是否小于预设的第一不平衡度阈值；当判断结果为是时，可以执行步骤S207；反之，则可以执行步骤S208。

步骤S207：所述控制主站控制所述待接入的换相装置接入所确定的目标接入相别。

在具体实施中，当控制主站假定将所述待接入的换相装置接入所确定的接入相别，使得低压配电网的三相负载仍然保持在均衡状态，也即将所述待接入的换相装置接入所确定的接入相别使得低压配电网的三相负载不平衡度小于预设的第一不平衡度阈值，则将所述待接入的换相装置直接接入所确定的接入相别即可。

这里需要说明的是，前述提及的所确定的目标接入相别可能是低压配电网三相中相总功率负载最小的相别，也可能是低压配电网三相中相总功率负载次小的相别。因此，在所述控制主站假定将所述待接入的换相装置接入所确定的目标接入相别，计算此时所述低压配电网的三相负载不平衡度，可以将所述待接入的换相装置分别试接入所确定的相总功率负载最小的相别和相总功率负载次小的相别，以分别计算确定对应的所述低压配电网的三相负载不平衡度。当两者对应的三相负载不均衡度均小于预设的第一不平衡度阈值时，控制主站可以将待接入的装置接入相总功率负载最小的相别或者相总功率负载次小的相别均可，本领域的技术人员可以根据实际的需要进行选择。例如，为了提高低压配电网的负载均衡度，控制主站可以控制待接入的装置接入三相负载不均衡度较小者对应的相别。

步骤S208：所述控制主站基于接入所述低压配电网的用户端的功率负载和所述待接入的换相装置的功率估算值，确定对所述低压配电网的三相上的功率负载进行调整的第一相别切换对和需要进行相别切换的换相装置。

在具体实施中，当控制主站通过计算确定将所述待接入的换相装置试接入所确定的接入相别，使得低压配电网对应的三相负载不平衡度无法满足小于第一不平衡度阈值的要求，也即低压配电网对应的三相负载不平衡度大于或等于预设的第一不平衡度阈值时，表明将待接入的换相装置以其功率估算值接入低压配电网三相中任一相将无法使得低压配电网对应的三相负载不平衡度小于所述第一不平衡度阈值。此时，可以通过对低压配电网三相上的负载功率进行调整，以使得当待接入的换相装置以其功率估算值接入低压配电网三相中相总功率小的相别时低压配电网的三相负载不均衡度小于所述第一不平衡度阈值。

具体而言，控制主站在对低压配电网三相上的负载功率进行调整时，可以通过所获取的已实际接入所述低压配电网的用户端的总功率负载，通过计算确定从相总功率负载小的第一源相别将功率负载试切换到第一目标相别的第一相别切换对，以及从该第一相别切换对中的第一源相别向第一目标相别进行负载调整的调整量值，并在该第一相别切换对中第一源相别上选择功率负载之和与所述调整量值相当的换相装置进行相别切换，以使低压配电网三相负载不平衡度小于所述第一不平衡度阈值。

这里需要说明的是，当待接入的换相装置的功率估算值，如5日功率均值，较大时，所述控制主站所确定的第一相别切换对的数量可以为两个，即需要将低压配电网中相总功率负载小的第一源相别的部分功率负载同时向其他两个相别进行调整，包括从相总功率负载小的相别向相总功率负载较小的相别调整部分功率负载，以及从相总功率负载小的相别向相总功率负载最大的相别调整部分功率负载。

这里需要指出的是，上述在从第一相别切换对的第一源相别上选取需要进行相别切换的换相装置时，并未对所选取的需要进行相别切换的换相装置的负载特性进行考量。其中，此处所谓的换相装置所供电的负载装置的负载特性，诸如负载装置是否内置有感性运动部件等；感性运动部件可以是电机、电磁驱动机构等电磁驱动机构。当所选择的需要进行相别切换的换相装置正在向内置有感性运动部件的负载装置供电，则将换相装置进行相别切换时，因供电相位发生突变，负载装置中的感性运动部件的磁场发生突变，导致感性运动部件发生换相震动，产生换相噪声，从而使得该负载装置不能稳定地运行，并会使其使用寿命大大缩短。

因此，为了减少负载调整对负载装置造成的不良影响，可以在从第一相别切换对的第一源相别上选取需要进行相别切换的换相装置时，优先选取未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换。具体而言，当第一源相别上的未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置的负载之和大于或等于对应的调整量值时，则仅选取第一源相别上负载之和与所述调整量值相当的未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换；当第一源相别上的未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置的负载之和小于对应的调整量值时，则将第一源相别上所有未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置，均作为需要进行相别切换的换相装置，再从第一源相别上选取未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别，以使得第一源相别上所有未向内置有感性运动部件的换相装置和所选取的向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置的负载之和与所述调整量值相当，从而使得相别切换后低压配电网的三相负载均衡。

在本发明一实施例中，为了在从第一相别切换对的第一源相别上选取需要进行相别切换的换相装置时，便于优先选取未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换，还可以创建低压配电网中接入的各个用户端的负载装置对应的负载类型表。其中，所创建的负载类型表中设置有感性运动字段，该感性运动字段的数值用于对所述第一相别切换对的第一源相别上的换相装置是否向内置有感性运动部件的负载装置供电进行标识。例如，当换相装置的感性运动字段的数值为1，表明表示该换相装置未向内置有感性运动部件的负载装置进行供电，适宜进行换相操作。

采用上述的方式，可以在选取需要进行相别切换的换相装置时，最大限度地减少甚至避免选取向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置，如洗衣机、空调等，进行相别切换，以避免因供电相位突变，感性运动部件的磁场突变，感性运动部件如电机发生换相震动，避免产生震动噪声，可以确保洗衣机、空调等负载装置的稳定运行。

在本发明另一实施例中，为了进一步避免选取向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换，引入了第二不平衡度阈值。其中，所述第二不平衡度阈值稍大于所述第一不平衡度阈值，如第一不平衡度阈值取值15％，第二不平衡度阈值取值为18％。通过第二不平衡度阈值的设置，当第一相别切换对的第一源相别上被标识的换相装置的功率负载之和小于所述调整量值，即无足够的被标识的换相装置使得后续切换后低压配电网的三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值，但选取所述第一源相别上所有被标识的换相装置进行相别切换使得后续在将所选取的换相装置进行实际切换后对应的低压配电网三相负载不平衡度小于第二平衡度阈值，此时，将不再从第一源相别上选择未被标识的换相装置，也即当低压配电网三相负载不平衡度小于第二不平衡度阈值，也视为配电网三相负载达到了平衡要求。这样，虽然低压配电网三相负载不平衡度较高，但可以最大限度地减少向内置有磁动运部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换，避免产生换相震动，使负载装置保持稳定地运行，以及减少第一相别切换对低压配电网造成的谐波干扰。

步骤S209：将所述待接入的换相装置接入所述相总功率小的相别，并将所确定的需要进行相别切换的装置从所确定的第一相别切换对中的第一源相别切换至第一目标相别。

在具体实施中，当已经接入低压配电网的部分用户端停用高功率负载部的负载装置时，对应的换相装置的输出功率将为0，也即对应的换相装置已从低压配电网断开，此时，可能会导致、低压配电网的三相负载不均衡度无法满足要求。在本发明一实施例中，为了确保低压配电网的三相负载均衡可以保持负载均衡，本发明实施例中的控制主站还可以基于预设的控制周期，对低压配电网的三相负载进行周期性均衡处理，以使得低压配电网在每个控制周期内均可实现三相负载均衡，具体可以采用如下的步骤实现：

S301：在各个所述控制周期内，获取接入低压配电网的各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载。

在具体实施中，所述总功率负载包括该用户端的低功率负载部的功率负载值、接入相别，以及高功率负载部的功率负载值、接入相别。

S302：基于所获取的各用户端的总功率负载，计算低压配电网的三相负载不平衡度。

在具体实施中，基于所获取的各用户端的总功率负载，计算低压配电网的三相负载不平衡度，也即基于所获取的该控制周期内接入低压配电网的各个用户端的低功率负载部的功率负载值、接入相别，以及高功率负载部的功率负载值、接入相别的信息，确定低压配电网三相中每一相的负载功率，并根据所确定的低压配电网的三相的负载功率计算对应的低压配电网三相负载不均衡度。

S303：判断低压配电网三相负载不平衡度是否小于第一不平衡度阈值，当判断的结果为是时，可以执行步骤S304；当判断结果为否时，可以执行S304步。

S304：等待进入下一控制周期，从步骤S301开始执行。

S305：基于所获取的各用户端的总功率负载，计算确定从所述低压配电网的相总功率负载大的第二源相别将功率负载调整到相总功率负载小的第二目标相别的第二相别切换对以及所述第二相别切换对的第二调整量值。

在具体实施中，所述第二相别切换对可以标记为(第二源相别，第二目标相别)，表示第二源相别上的一部分功率负载需转移到第二目标相别上，以使用户端的功率负载尽可能均匀地分配在低压配电网三相线上，使低压配电网三相负载达到平衡要求。

S306：在第二相别切换对的源相别上选择功率负载之和与所述第二调整量值相当的需要进行相别切换的换相装置，以使低压配电网三相负载不平衡度小于所述第一不平衡度阈值。

在具体实施中，在第二相别切换对种的第二源相别上选取需要进行相别切换的换相装置的方式，请参照步骤S108中如何在第一源相别上选取需要进行相别切换的换相装置的方式的介绍执行，如根据接入的换相装置的负载类型，所述第二源相别上优先选取未向内置有感性运动部件的负载装置供电的换相装置进行相别切换等，在此不再赘述。

这里需要指出的是，所述第二相别切换对可以为1个，也可以是2个，也就是说，当某时刻，低压配电网发生了严重的三相负载不平衡，如某两相上的多个换相装置同时从低压配电网上断开，则相总负载功率大的源相别需要同时向另外两个相别分别调整部分的功率负载。此外，本文中的“第一”和“第二”，并不具有任何的限定意义，仅用于对不同过程中确定的相别切换对、源相别和目标相别进行区分而已。

S307：将所选择的换相装置的接入相别从所述第二相别切换对中的所述第二源相别切换到所述第二目标相别。

至此，当前控制周期内的低压配电网的负载均衡处理结束，并等待进入下一控制周期继续进行负载均衡处理。

采用本发明实施例中的上述方案，将用户端的负载功率分类为日常低功率负载部和高功率负载部。低功率负载部主要包括日常照明、冰箱、洗衣机、燃气热水器以及燃气灶具等小功率的负载装置的用电。低功率负载部直接入低压配电网，均匀地分布在低压配电网的三相。高功率负载部包括空调、电磁炉、电阻炉、电热扇、微波炉、电热水器等耗电功率大的负载装置的用电。高功率负载部通过换相装置和低压配电网的三相线电连接，并接入其中的一相线上。在某一时刻用户需要启用高功率的负载装置，操纵待接入的换相装置发出接入低压配电网的接入请求，计算待接入的换相装置的试接入功率的估算值；获取各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载；根据所述总功率负载计算确定低压配电网的相总功率负载小的相别；待接入的换相装置试接入相总功率负载小的相别，基于所述总功率负载及待接入的换相装置的试接入功率的估算值计算试接入后的低压配电网三相负载不平衡度，该三相负载不平衡度若不大于第一不平衡度阈值，则将待接入的换相装置接入所述相总功率负载小的相别；否则，基于所述总功率负载及待接入的换相装置的试接入功率的估算值，计算确定低压配电网的从相总功率负载小的源相别需要将功率负载调整到目标相别的相别切换对及该相别切换对的功率负载的调整量值，在源相别上选择需要相别试切换的换相装置，所选的换相装置的功率负载之和与所述调整量值相当，以使试切换和试接入后的三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值，将所选择的换相装置的接入相别从相别切换对的源相别切换相到目标相别、待接入的换相装置接入所确定的相总功率负载小的相别。上述的接入方法，事先确定待接入的换相装置需要接入的目标相别，再将其接入配电网的目标接入相别，换相装置的接入后低压配电网三相负载仍保持平衡。相对于现有技术的随机接入而言，为保持配电网三相负载平衡，需要相别切换的换相装置的数量较少，对配电网的谐波干扰以及对用户端的负载装置的稳定运行的不良影响大大减小。

基于负载类型表的感性运动字段的值对所述相别切换对的源相别上的未向内置有感性运动部件负载装置供电的换相装置进行标识，标识出适合于相别切换的换相装置，在源相别上被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，若源相别上被标识的换相装置的功率负载不足够，则再在源相别上的未被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，使所选择的换相装置的功率负载之和与所述调整量值相当，以使低压配电网的三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值。在相别切换过程中，未包含感性运动部件的负载装置中不含有感性运动部件，如电机，当相别切换，供电相位发生突变，磁场方向发生突变，负载装置也不会产生换相震动，最大限度地减少向内置有感性运动部件负载装置供电的换相装置进行相别切换，甚至所述换相装置不需要相别切换，有利使内置有感性运动部件的负载装置避免发生换相震动，保持稳定运行，延长使用寿命。

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。

Claims (10)

1.一种低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，包括：多个用户端、与所述多个用户端一一对应设置的换相装置和控制主站；其中，所述用户端的功率负载被分类为低功率负载部和高功率负载部；所述用户端的高功率负载部与对应的换相装置耦接，与所述多个用户端一一对应设置的换相装置与所述低压配电网的三相分别耦接，并与所述控制主站耦接；

当所述用户端接入所述低压配电网时，所述待接入的用户端的低功率负载部直接入所述低压配电网三相中的一相，并均匀分布在所述低压配电网的三相上；

与所述待接入的用户端对应的待接入的换相装置，适于在接收到所述待接入的用户端的高功率负载部的供电请求时，向所述控制主站发送对应的接入请求；

所述控制主站，适于在接收到所述待接入的换相装置接发送的接入请求时，基于所记录的所述待接入的换相装置的第一预设周期功率负载，计算所述待接入的换相装置最近的第二预设数量的第一预设周期功率负载的功率均值，作为所述待接入的换相装置接入所述低压配电网的功率估算值；获取接入所述低压配电网的各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载；根据所获取的各用户端的总功率负载，计算确定该低压配电网相总功率负载小的相别；基于所获取的各用户端的总功率负载及待接入的换相装置的功率估算值，计算将所述待接入的换相装置试接入所确定的相总功率负载小的相别时所述低压配电网三相负载不平衡度；当确定所述低压配电网三相负载不平衡度小于预设的第一不平衡度阈值时，则将待接入的换相装置接入所述相总功率负载小的相别；否则，基于所获取的接入所述低压配电网的各用户端的总功率负载及待接入的换相装置的功率估算值，计算确定从相总功率负载小的第一源相别将功率负载试切换到第一目标相别的第一相别切换对及所述第一相别切换对的第一调整量值；在所述第一相别切换对的第一源相别上选择功率负载之和与所述第一调整量值相当的需要相别切换的换相装置，以使所述低压配电网的三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值；将所选择的换相装置的接入相别从所述第一相别切换对中的第一源相别切换至相别切换对的第一目标相别，并将所述待接入的换相装置接入所述相总功率负载小的相别。

2.根据权利要求1所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，所述控制主站还适于在预设的各控制周期内，控制所述低压配电网的三相达到负载均衡，包括：在各个控制周期内，获取接入低压配电网的各用户端的包括低功率负载部和高功率负载部的总功率负载；基于所获取的各用户端的总功率负载计算低压配电网的三相负载不平衡度；当确定所述低压配电网三相负载不平衡度大于所述第一不平衡度阈值时，则基于所获取的各用户端的总功率负载，计算确定从所述低压配电网的相总功率负载大的第二源相别将功率负载调整到相总功率负载小的第二目标相别的第二相别切换对以及所述第二相别切换对的第二调整量值，在第二相别切换对的源相别上选择功率负载之和与所述第二调整量值相当的需要进行相别切换的换相装置，以使低压配电网三相负载不平衡度小于所述第一不平衡度阈值；将所选择的换相装置的接入相别从所述第二相别切换对中的所述第二源相别切换到所述第二目标相别。

3.根据权利要求1或2所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，所述控制主站，适于创建负载类型表，所述负载类型表包括用于区别并识别用户端的用户标识字段，以及用于标识用户端的换相装置有无向内置有感性运动部件负载装置供电的感性运动字段；基于负载类型表的感性运动字段的值对所述相别切换对的源相别上的未向内置感性运动部件负载装置供电的换相装置作标识；在源相别上被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，若源相别上被标识的换相装置的功率负载不足够，则再在源相别上未被标识的换相装置中选择需要相别切换的换相装置，使所选择的换相装置的功率负载之和与所述调整量值相当，以使低压配电网三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值；其中，所述相别切换对为所述第一相别切换对或者第二相别切换对；当所述相别切换对为所述第一相别切换对时，所述源相别为第一源相别，所述目标相别为第一目标相别；当所述相别切换对为第二相别切换对时，所述源相别为第二源相别，所述目标相别为所述第二目标相别。

4.根据权利要求3所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，所述控制主站，还适于在所述相别切换对的源相别上被标识的换相装置的功率负载之和小于调整量值时，将源相别上所有被标识的换相装置的接入相别试切换到相别切换对的目标相别，计算试切换后的低压配电网三相负载不平衡度；当低压配电网三相负载不平衡度大于第一不平衡度阈值且小于第二不平衡度阈值时，不再选择未被标识的换相装置以使低压配电网三相负载不平衡度小于第一不平衡度阈值。

5.根据权利要求1所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，

所述第一预设周期功率负载包括在第一预设周期内换相装置在接入低压配电网的非0功率负载相对于非0功率累计时间的平均值，优选为时间加权平均值；

所述第二预设数量的第一预设周期功率负载的功率均值包括换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率负载的平均值。

6.根据权利要求1所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于，

所述控制主站，还适于创建第一功率表、第二功率表和功率均值表；其中：

所述第一功率表，用于按预设的采样周期记录用户端的换相装置的实时功率负载；所述第一功率表包括用于区别并识别用户端的用户标识字段和第一功率字段，第一功率字段记录换相装置在各采样周期的非0值的实时功率负载值；

所述第二功率表，用于记录用户端的换相装置在第一预设周期内的功率均值；所述第二功率表包括用户标识字段和第二功率字段，第二功率字段记录在第一预设周期内的用户端的换相装置在各采样周期的非0值的实时功率负载值相对于非0值功率累计时间的平均值；

所述功率均值表，用于记录用户的换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率均值的平均值；所述功率均值表包括用户标识字段和功率均值字段，功率均值字段记录用户端的换相装置在最近记录的第二预设数量个的第一预设周期功率均值的平均值。

7.根据权利要求6所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于：

所述第一功率表、第二功率表和功率均值表通过用户标识字段进行关联；

所述功率均值表通过用户标识字段可以获取第二功率表的数据，所述第一功率表通过用户标识字段可以更新第二功率表的数据。

8.根据权利要求1-7所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于：

所述第一预设周期为1日；所述第二预设数量为3日、5日、10日或20日日，优选地5日。

9.根据权利要求要求1-8任一权利要求所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于：

所述低功率负载部包括日常照明、冰箱、洗衣机、燃气热水器以及燃气灶具等小功率负载装置的用电；

高功率负载部包括空调、电磁炉、电阻炉、电热扇、微波炉、电热水器等耗电功率大的负载装置的用电。

10.根据权利要求要求9所述的低压配电网三相负载均衡控制系统，其特征在于：所述功率负载包括以下任一项：

相别、该相的电流；

相别、该相的功率；

相别、该相的电流、电压；

相别、该相的电流、电压和相位。