CN108110777A - 一种三相不平衡调节装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三相不平衡调节装置及系统，其中，该三相不平衡调节装置静止无功发生器SVG单元和至少一个换相开关；SVG单元和至少一个换相开关均接入电网网络，且SVG单元和至少一个换相开关通过无线方式连接；SVG单元，用于实时采集电网网络输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至至少一个换相开关；至少一个换相开关，用于接收SVG单元发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络的三路相电流进行平衡调节。通过本发明提供的三相不平衡调节装置及系统，能够结合SVG单元和换相开关实现对电网网络的平衡调节，实用性更佳。

Description

一种三相不平衡调节装置及系统

技术领域

本发明涉及三相不平衡治理技术领域，具体而言，涉及一种三相不平衡调节装置及系统。

背景技术

在电力系统中三相电流或电压幅值的不一致，且幅值差超过规定范围，称为三相不平衡。低压配电网是指经过配电电压器降压供电的电压网络，由于配电网是三相与单相用户混合用电网，因此电压配电网经常采用三相四线制线路供电。当三相中的单相负载不相等时，配电变压器输出就会产生三相不平衡现象。

农村电网作为国家电力供应服务体系的重要组成部分，是关系农村经济社会发展的重要基础设施，由于农网供电线路长，供电网络中既存在三相生产用电，又存在单相生活用电，同时，随着电力电子技术的发展，各种变频调速装置及单相开关电源装置被广泛应用于农村农网中，三相不平衡问题在农村电网中更为日趋严重，这直接导致农网电能质量恶化，严重影响居民的生活水平。

可见，亟需一种适用于农村电网的三相不平衡调节装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三相不平衡调节装置及系统，结合SVG单元和换相开关实现对电网网络的平衡调节，实用性更佳。

第一方面，本发明提供了一种三相不平衡调节装置，包括：静止无功发生器SVG单元和至少一个换相开关；所述SVG单元和所述至少一个换相开关均接入电网网络，且所述SVG单元和所述至少一个换相开关通过无线方式连接；

所述SVG单元，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出对所述三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至所述至少一个换相开关；

所述至少一个换相开关，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流进行平衡调节。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述SVG单元包括：相电流采集电路、控制电路以及输出电路，其中，

所述相电流采集电路，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，输出依据所述三路相电流信号进行比较处理后生成的投切信号；

所述输出电路，用于将所述投切信号输出至所述至少一个换相开关。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述至少一个换相开关为多个换相开关；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，对任意二路相电流信号进行比较处理，得到所述任意两路相电流信号中的较大相电流信号，与多个换相开关进行匹配，获取与所述较大相电流信号相匹配的一个或多个换相开关，向所述相匹配的一个或多个换相开关输出投切信号，以根据所述投切信号控制所述相匹配的一个或多个换相开关切换至与较小相电流信号相对应的一路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，

所述控制电路，还用于计算切换控制后的三路相电流信号中任意两路相电流信号之间的电流差值，在所述电流差值小于预设电流阈值时，根据所述电流差值对所述三路相电流进行平衡调节。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述至少一个换相开关为多个换相开关；每三个换相开关构成一个换相开关组，所述换相开关组为多个；

所述换相开关组中的三个换相开关均与所述电网网络的三相电线并联，用于通过所述换相开关组的三个换相开关分别调节所述三相电线输出的三路相电流的平衡。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述换相开关组的个数与第一断路器的个数相匹配；其中，所述第一断路器设置在与所述电网网络连接的配电箱中。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述至少一个换相开关为多个换相开关；所述电网网络的三相电线的任一相电线并联有多个换相开关，用于通过多个换相开关调节所述任一相电线输出的相电流的平衡。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括SVG板；

所述SVG单元通过所述SVG板与所述至少一个换相开关连接。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：第二断路器和浪涌保护器；所述电网网络的三相电线均设置有所述第二断路器和所述浪涌保护器。

第二方面，本发明还提供了一种三相不平衡调节系统，包括第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第八种可能的实施方式中任一种可能的实施方式所述的三相不平衡调节装置，还包括：电网网络；

所述电网网络，用于输出三路相电流信号；

所述三相不平衡调节装置，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流进行平衡调节。

本发明提供的三相不平衡调节装置，包括：静止无功发生器SVG单元和至少一个换相开关；SVG单元和至少一个换相开关均接入电网网络，且SVG单元和至少一个换相开关通过无线方式连接；SVG单元，用于实时采集电网网络输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至至少一个换相开关；至少一个换相开关，用于接收SVG单元发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络的三路相电流进行平衡调节。通过本发明提供的三相不平衡调节装置及系统，能够结合SVG单元和换相开关实现对电网网络的平衡调节，实用性更佳。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种三相不平衡调节装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种三相不平衡调节装置中SVG单元的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种三相不平衡调节装置的应用结构示意；

图4-图7为本发明实施例提供的一种三相不平衡调节装置中各个功能器件之间的接线图；

图8-图11为投入本发明实施例提供的三相不平衡调节装置前后的实验结果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到相关技术亟需一种三相不平衡调节方案以解决农网三相不平衡的问题。有鉴于此，本发明实施例提供了一种三相不平衡调节装置及系统，结合SVG单元和换相开关实现对电网网络的平衡调节，实用性更佳。

参见图1，本发明实施例提供了一种三相不平衡调节装置，该装置具体包括：静止无功发生器SVG单元11和至少一个换相开关22；SVG单元11和至少一个换相开关22均接入电网网络33，且SVG单元11和至少一个换相开关22通过无线方式连接；

SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至至少一个换相开关22；

至少一个换相开关22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流进行平衡调节。

本发明实施例提供的三相不平衡调节装置，包括：静止无功发生器SVG单元11和至少一个换相开关22；SVG单元11和至少一个换相开关22均接入电网网络33，且SVG单元11和至少一个换相开关22通过无线方式连接；SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至至少一个换相开关22；至少一个换相开关22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流进行平衡调节。通过本发明提供的三相不平衡调节装置，能够结合SVG单元11和换相开关22实现对电网网络33的平衡调节，实用性更佳。

具体的，本发明实施例由SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)单元和换相开关22组成，SVG单元11实时监测配变低压出线的三路相电流信号，如果在一定监测周期内配变低压侧三相负荷不平衡度超限，SVG单元11读取配变低压出线和所有换相开关22各负荷支路的电流、相序实时数据，进行优化计算，发出最优换相投切信号，各换相开关22按照规定换相流程执行换相操作，实现用户负荷相序调整、配电台区三相负荷均衡分配。

为了便于对三路相电流进行平衡调节，参见图2，本发明实施例中的SVG单元11包括：相电流采集电路111、控制电路112以及输出电路113，其中，

相电流采集电路111，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出至控制电路112；

控制电路112，用于接收三路相电流信号，输出依据三路相电流信号进行比较处理后生成的投切信号；

输出电路113，用于将投切信号输出至至少一个换相开关22。

具体的，本发明实施例通过SVG单元11中的相电流采集电路111实现对三路相电流信号的采集，通过控制电路112对上述三路相电流信号进行比较处理，以根据生成的投切信号控制上述换相开关22的投切。

本发明实施例提供的三相不平衡调节装置中的SVG单元11不仅可以控制换相开关22的投切对三路相电流进行平衡调节，还可以采用SVG单元1111内置控制器进行平衡调节。也即，本发明实施例通过换相开关22粗调，SVG单元11微调的结合模式，达到不平衡线性补偿的技术效果。接下来进一步对本发明实施例提供的粗调和微调进行详细说明。

本发明实施例中，至少一个换相开关22为多个换相开关22；控制电路112，用于接收三路相电流信号，对任意二路相电流信号进行比较处理，得到任意两路相电流信号中的较大相电流信号，与多个换相开关22进行匹配，获取与较大相电流信号相匹配的一个或多个换相开关22，向相匹配的一个或多个换相开关22输出投切信号，以根据投切信号控制相匹配的一个或多个换相开关22切换至与较小相电流信号相对应的一路。也即，通过上述任意二路相电流信号之间的比较处理，计算每路相电流的电流缺失和过多情况，产生投切信号，SVG单元11发出的投切信号通过无线通信的方式传递给换相开关22，进而起到控制某路换相开关22投入和切除的功能。通过多个换相开关22的结合可以使得较大相电流信号对应的一路对较小相电流信号对应的一路进行平衡调节，使得三路相电流信号中任意两路相电流之间的差值尽大可能的接近预设电流阈值，并在电流差值小于预设电流阈值时，则需要采用SVG单元11根据电流差值对三路相电流进行平衡调节。

结合图1和图3，本发明实施例中的至少一个换相开关22为多个换相开关22；每三个换相开关22构成一个换相开关22组，换相开关22组为多个；

换相开关22组中的三个换相开关22均与电网网络33的三相电线并联，用于通过换相开关22组的三个换相开关22分别调节三相电线输出的三路相电流的平衡。

其中，上述换相开关22组的个数与第一断路器的个数相匹配；其中，第一断路器设置在与电网网络33连接的配电箱中。

另外，本发明实施例中的至少一个换相开关22为多个换相开关22；电网网络33的三相电线的任一相电线并联有多个换相开关22，用于通过多个换相开关22调节任一相电线输出的相电流的平衡，从而满足不同的调节需求。

本发明实施例提供的三相不平衡调节装置还包括SVG板，SVG单元11通过SVG板与至少一个换相开关22连接。

另外，上述三相不平衡调节装置还包括第二断路器和浪涌保护器；电网网络33的三相电线均设置有第二断路器和浪涌保护器。

本发明实施例提供的三相不平衡调节装置，包括：静止无功发生器SVG单元11和至少一个换相开关22；SVG单元11和至少一个换相开关22均接入电网网络33，且SVG单元11和至少一个换相开关22通过无线方式连接；SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至至少一个换相开关22；至少一个换相开关22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流进行平衡调节。通过本发明提供的三相不平衡调节装置，能够结合SVG单元11和换相开关22实现对电网网络33的平衡调节，实用性更佳。

基于本发明实施例提供的三相不平衡调节装置，本发明实施例还提供了一种三相不平衡调节系统，该系统还包括电网网络33；

电网网络33，用于输出三路相电流信号；

三相不平衡调节装置，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流进行平衡调节。

本发明实施例提供的三相不平衡调节系统，能够结合SVG单元11和换相开关22实现对电网网络33的平衡调节，实用性更佳。

为了便于对发明实施例提供的三相不平衡调节装置及系统的进一步理解，接下来结合一个具体示例进行说明。

结合图3，首先对本发明实施例提供的三相不平衡调节装置中涉及的功能器件进行简单说明。

QF：断路器；

SPD1：浪涌保护器；

U：SVG单元；

SVG-Bord：SVG板；

线路上的换相开关1-12。

具体接线见图4～图7所示。

其中，图4为电流采样接线图；图5为SVG单元与SVG-Bord板供电以及通讯接线；图6为SVG-Bord板与换相开关控制接线图；图7为SVG单元对外端子示意图。

上述各个功能器件的配置如下表所示：

图8为本发明实施例提供的三相不平衡调节装置投入前台区(也即电网网络)电能质量情况图，从图8(b)中可以看出补偿前三相电流存在不平衡，A相电流为267A，B相电流为332A，C相电流为195A，N相电流103A；从图8(a)中可以看出补偿前三相电压存在不平衡，A相电压230V，B相电压238V，C相电压为245V，电压畸变率高达6％，超出国标要求的5％。

图9为SVG单元退出，系统仅投入换相开关的台区电能质量情况图，从图9(b)中可以看出换相开关投入后三相电流不平衡度降低，但是N线仍存在很大的电流，对系统稳定性存在安全隐患；A相电流为219A，B相电流为220A，C相电流为240A，N相电流74A；从图9(a)中可以看出换相开关投入后三相电压存在不平衡，A相电压238V，B相电压236V，C相电压为233V，电压畸变率高达7.5％，超出国标要求的5％。

图10为SVG单元和换相开关全部投入后的装置对应的电能质量情况图，从图10(b)中可以看出补偿后的三相电流达到平衡，A相电流为273A，B相电流为269A，C相电流为268A，N线电流降低到34A，三相电流平衡；SVG投入后，电压畸变率降低，从图10(a)中可以看出补偿后的三相电压达到平衡，A相电压为235V，B相电压为237V，C相电压为235V，电压畸变率为3.3％。

图11为本发明实施例提供的三相不平衡调节装置投入前后的对比数据分析图。

综上，本发明实施例提供的三相不平衡调节装置及系统还能够带来如下技术效果：

1.SVG直接对换相开关进行控制，通过换相开关粗调，SVG微调的模式，达到不平衡线性补偿效果；

2.SVG产生的功耗与换相开关的线路损耗相互抵消，解决了使用SVG增加线损的诟病；

3.既能解决线路上的不平衡，又能实时满足对三相不平衡考核指标的要求；

4.具备无功补偿和谐波治理的功能，综合解决台区配变电能质量问题；

5.缓解末端线路低电压问题，综合解决台区配变电能质量问题。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三相不平衡调节装置，其特征在于，包括：静止无功发生器SVG单元和至少一个换相开关；所述SVG单元和所述至少一个换相开关均接入电网网络，且所述SVG单元和所述至少一个换相开关通过无线方式连接；

所述SVG单元，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出对所述三路相电流信号进行比较处理后的投切信号至所述至少一个换相开关；

所述至少一个换相开关，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流进行平衡调节。

2.根据权利要求1所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述SVG单元包括：相电流采集电路、控制电路以及输出电路，其中，

所述相电流采集电路，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，输出依据所述三路相电流信号进行比较处理后生成的投切信号；

所述输出电路，用于将所述投切信号输出至所述至少一个换相开关。

3.根据权利要求2所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述至少一个换相开关为多个换相开关；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，对任意二路相电流信号进行比较处理，得到所述任意两路相电流信号中的较大相电流信号，与多个换相开关进行匹配，获取与所述较大相电流信号相匹配的一个或多个换相开关，向所述相匹配的一个或多个换相开关输出投切信号，以根据所述投切信号控制所述相匹配的一个或多个换相开关切换至与较小相电流信号相对应的一路。

4.根据权利要求3所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，

所述控制电路，还用于计算切换控制后的三路相电流信号中任意两路相电流信号之间的电流差值，在所述电流差值小于预设电流阈值时，根据所述电流差值对所述三路相电流进行平衡调节。

5.根据权利要求1所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述至少一个换相开关为多个换相开关；每三个换相开关构成一个换相开关组，所述换相开关组为多个；

所述换相开关组中的三个换相开关均与所述电网网络的三相电线并联，用于通过所述换相开关组的三个换相开关分别调节所述三相电线输出的三路相电流的平衡。

6.根据权利要求5所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述换相开关组的个数与第一断路器的个数相匹配；其中，所述第一断路器设置在与所述电网网络连接的配电箱中。

7.根据权利要求1所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述至少一个换相开关为多个换相开关；所述电网网络的三相电线的任一相电线并联有多个换相开关，用于通过多个换相开关调节所述任一相电线输出的相电流的平衡。

8.根据权利要求1所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，还包括SVG板；

所述SVG单元通过所述SVG板与所述至少一个换相开关连接。

9.根据权利要求1所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，还包括：第二断路器和浪涌保护器；所述电网网络的三相电线均设置有所述第二断路器和所述浪涌保护器。

10.一种三相不平衡调节系统，包括权利要求1至9中任一项所述的三相不平衡调节装置，其特征在于，还包括：电网网络；

所述电网网络，用于输出三路相电流信号；

所述三相不平衡调节装置，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行比较处理后的投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流进行平衡调节。