CN107834578A - 一种低压换相开关自动换相系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压换相开关自动换相系统及方法，包括换相开关型三相负荷自动调节装置中的换相开关单元，出现三相负荷不平衡现象时，换相开关单元根据监测的负荷情况，将所带负荷大于设定值的若干相随机自动切换到负荷小于设定值的若干相上。采用永磁继电器作为动作元件，换相时间≤20ms，换相过程中不会导致用户供电的中断，能够保证供电质量。所述自动换相是指出现三相负荷不平衡现象时，换相开关根据监测的负荷情况，将所带负荷大的一相或几相自动切换到负荷小的一相或几相。

Description

一种低压换相开关自动换相系统及方法

技术领域

本发明涉及低压电气技术领域，具体涉及一种低压换相开关自动换相系统及方法。

背景技术

低压配电网点多面广、结构复杂，是用户供电的最末端环节，随着人们生活水平的不断提高，负荷性质日趋多样化、负荷波动越发显著，使低压台区配电变压器三相不平衡问题越发突出。而另一方面，治理三相不平衡的方法相对欠缺，很难从人力和技术上解决，导致三相负荷不平衡问题非常普遍，尤以农网最为严重。

换相开关型三相负荷自动调节装置可用于治理三相不平衡，能够在不中断用户供电的情况下根据不平衡度自动调节三相负载，克服传统依靠人工改线来调节三相不平衡的缺点。通过治理三相负荷不平衡，可有效降低由三相不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，以及由三相不平衡带来的众多安全隐患。

换相开关型三相负荷自动调节装置是由一个智能换相终端(又称主控开关，负责负荷监测与自动换相控制)和若干个换相开关单元(负责执行负荷换相的操作机构)组成。主控开关中，由电流模块采集配变低压出线的相线电流信息；换相开关采集相线单元表箱的负荷电流和相位信息，通过RS485通讯接口和无线通讯方式上传至各台区主控开关。

主控开关实时监测配变低压出线的三相电流，当监测到三相不平衡度超过设定值时，读取配变低压出线和所有换相开关单元各负荷支路的电流、相序实时数据，进行优化计算，发出最优换相控制指令，各换相开关单元按照规定换相流程执行换相操作，将单相负荷从负载高的相线转移到负载低的相线，换相开关快速切换，实现用户负荷相序调整、配电台区三相负荷均衡分配。

目前，换相开关是接于用户表箱处，可对表箱内某一相所带的负荷进行换相操作，但由于负荷变化的随机性，无法总是选择表箱内负荷最大的相进行换相操作，因此，在一个配电台区中需安装足够多的换相开关才能达到三相不平衡完全治理的目的，这样无疑就增大了投资。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种低压换相开关自动换相系统及方法，本发明适用于低压负荷自动换相装置的换相开关单元中，可选择表箱中任意一相或几相负荷进行换相操作，能够提升换相开关的工作效率，进而减少单个配电台区中换相开关单元的安装数量，节省投资；三相负荷之间切换时，选择过零点作为换相的时间点，即“电流过零切除，电压过零投入”，可达到换相对动作元件及负荷的冲击极小的效果，能够实现提升换相开关型三相负荷自动调节装置治理三相不平衡的工作效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低压换相开关自动换相系统，包括换相开关型三相负荷自动调节装置中的换相开关单元，出现三相负荷不平衡现象时，换相开关单元根据监测的负荷情况，将所带负荷大于设定值的若干相随机自动切换到负荷小于设定值的若干相上。

进一步的，还包括监测模块，监测与换相开关单元相连的三相负荷电流和电压。

进一步的，还控制模块，实现换相开关单元与主控开关之间进行通讯，并控制动作元件执行换相操作。

进一步的，所述换相开关单元采用永磁继电器作为动作元件。

进一步的，所述切换到到相可以是同一相，也可以是不同相。

进一步的，所述三相负荷不平衡是指在电力系统中三相电流或电压的幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。配电台区发生三相不平衡既与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。Yyn0接线配电变压器的不平衡度应不大于15％，零线电流不大于变压器额定电流25％；Dyn11接线配电变压器的不平衡度应不大于25％，零线电流不大于变压器额定电流40％。不平衡度为(配变低压侧最大相电流-配变低压侧最小相电流)/配变低压侧最大相电流×100％。

进一步的，三相负荷之间切换时，选择过零点作为换相的时间点，即电流过零切除，电压过零投入，可达到换相对动作元件及负荷的冲击极小的效果。

进一步的，所述动作元件的进线三相和出线三相的连接端形成八面体的六个顶点，进线三相和出线三相之间任意两两连接。

一种低压换相开关自动换相方法，出现三相负荷不平衡现象时，根据监测的负荷情况，将所带负荷大于设定值的若干相随机自动切换到负荷小于设定值的若干相上。

进一步的，所述切换到到相可以是同一相，也可以是不同相。

进一步的，三相负荷之间切换时，选择过零点作为换相的时间点。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可选择表箱中任意一相或几相负荷进行换相操作，能够提升换相开关的工作效率，进而减少单个配电台区中换相开关单元的安装数量，节省投资；换相开关单元利用永磁继电器的动作特点，采用过零投切技术，通过对三相负荷之间的相互换相调整，实现治理配电台区三相负荷不平衡的目标，降低由三相不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，以及由三相不平衡带来的众多安全隐患。同时，该方法专门针对换相开关，适用于低压配电台区中换相开关型三相负荷自动调节装置。

附图说明

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

图1是换相开关型三相负荷自动调节装置中换相开关单元的结构示意图；

图2(a)-(d)为本发明换相开关单元中动作模块的主视图、正视图、俯视图和侧视图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在换相开关是接于用户表箱处，可对表箱内某一相所带的负荷进行换相操作，但由于负荷变化的随机性，无法总是选择表箱内负荷最大的相进行换相操作的足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种低压换相开关自动换相方法，用于低压负荷自动换相装置的换相开关单元中。本方法可选择表箱中任意一相或几相负荷进行换相操作，能够提升换相开关的工作效率，进而减少单个配电台区中换相开关单元的安装数量，节省投资；三相负荷之间切换时，选择过零点作为换相的时间点，即“电流过零切除，电压过零投入”，可达到换相对动作元件及负荷的冲击极小的效果。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，换相单元具体包括监测模块负责监测与该换相开关单元相连的三相负荷电流和电压；通讯及控制模块负责该换相开关单元与主控开关之间进行通讯，并控制动作模块执行换相操作；动作模块负责该换相开关单元中三相负荷之间的相互切换。

一种低压换相开关自动换相方法，所述低压换相开关为换相开关型三相负荷自动调节装置中的换相开关单元，采用永磁继电器作为动作元件，换相时间≤20ms，换相过程中不会导致用户供电的中断，能够保证供电质量。所述自动换相是指出现三相负荷不平衡现象时，换相开关根据监测的负荷情况，将所带负荷大的一相或几相自动切换到负荷小的一相或几相。

永磁继电器具有带载能力强、功耗小、动作速度快、损耗小、运行可靠、成本低等特点。

三相负荷不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。配电台区发生三相不平衡既与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。

电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。配电台区发生三相不平衡既与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。

Yyn0接线配电变压器的不平衡度应不大于15％，零线电流不大于变压器额定电流25％；Dyn11接线配电变压器的不平衡度应不大于25％，零线电流不大于变压器额定电流40％。不平衡度为(配变低压侧最大相电流-配变低压侧最小相电流)/配变低压侧最大相电流×100％。

图2(a)-(d)为本发明换相开关单元中动作模块的结构示意图，如图所示的A、B、C为与该换相开关单元相连的表箱三相电源进线中的A相、B相、C相；a、b、c为与该换相开关单元相连的表箱中电表的进线，初始状态时，a、b、c分别接于A相、B相、C相，当出现三相不平衡时，可以任意控制a接于A相、B相、C相中的某一相或b接于A相、B相、C相中的某一相或c接于A相、B相、C相中的某一相，可允许a、b、c同时接于某一相。这种自动换相的方法能够将单个换相开关单元的换相功能发挥到最大，例如当A相负荷轻，B相和C相负荷重时，可以控制a、b接于A相或a、c接于A相或a、b、c全部接于A相，具体选用哪一种方式是根据a、b、c实际接带的负荷大小以及A、B、C三相的不平衡度决定的。

本发明可选择表箱中任意一相或几相负荷进行换相操作，能够提升换相开关的工作效率，进而减少单个配电台区中换相开关单元的安装数量，节省投资；换相开关单元利用永磁继电器的动作特点，采用过零投切技术，通过对三相负荷之间的相互换相调整，实现治理配电台区三相负荷不平衡的目标，降低由三相不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，以及由三相不平衡带来的众多安全隐患。同时，该方法专门针对换相开关，适用于低压配电台区中换相开关型三相负荷自动调节装置。

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

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：包括换相开关型三相负荷自动调节装置中的换相开关单元，出现三相负荷不平衡现象时，换相开关单元根据监测的负荷情况，将所带负荷大于设定值的若干相随机自动切换到负荷小于设定值的若干相上。

2.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：还包括监测模块，监测与换相开关单元相连的三相负荷电流和电压。

3.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：还控制模块，实现换相开关单元与主控开关之间进行通讯，并控制动作元件执行换相操作。

4.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：所述换相开关单元采用永磁继电器作为动作元件。

5.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：所述切换到到相可以是同一相，也可以是不同相。

6.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：所述三相负荷不平衡是指在电力系统中三相电流或电压的幅值不一致，且幅值差超过规定范围。

7.如权利要求6所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：Yyn0接线配电变压器的不平衡度应不大于15％，零线电流不大于变压器额定电流25％；Dyn11接线配电变压器的不平衡度应不大于25％，零线电流不大于变压器额定电流40％。不平衡度为配变低压侧最大相电流和配变低压侧最小相电流的差值/配变低压侧最大相电流×100％。

8.如权利要求1所述的一种低压换相开关自动换相系统，其特征是：所述动作元件的进线三相和出线三相的连接端形成八面体的六个顶点，进线三相和出线三相之间任意两两连接。

9.一种低压换相开关自动换相方法，其特征是：出现三相负荷不平衡现象时，根据监测的负荷情况，将所带负荷大于设定值的若干相随机自动切换到负荷小于设定值的若干相上。

10.如权利要求9所述的一种低压换相开关自动换相方法，其特征是：三相负荷之间切换时，选择过零点作为换相的时间点。