CN109167376A - 一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法 - Google Patents

一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法 Download PDF

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娄方桥
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马新惠
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Abstract

本发明公开了一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法,包括SVG模块和多个换相开关,SVG模块和换相开关间通过无线通讯模块连接,SVG模块安装在配变变压器的输出总线路上,多个换相开关分别安装在负荷重的多个分支线路上,分支线路连接到输出总线路上,SVG模块通过GPRS模块连接到远程监控终端或便携式终端。本发明能够实现自动平衡三相负载:实时监测三相不平衡度,并根据不平衡度自动调节三相负载,换相时间≤10ms,不中断用户供电,不会引起常用电器的复位和重启动,也不会对电器产生损害。

Description

一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法
技术领域
本发明涉及一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法,属于三相不平衡治理设备技术领域。
背景技术
三相不平衡是电能质量的一个重要指标,低压配电网三相负荷不平衡的存在不仅增加变压器和线路损耗,而且会影响设备安全运行,因此治理三相负荷不平衡具有很重要的实际意义。
低压配电网三相负荷不平衡是长期客观存在的问题。
随着城乡经济的发展,“家电下乡”、“光伏扶贫”等惠民政策逐步落实,冰箱、空调等单相电器快速走进家庭用户,大量分布式光伏电源无序接入农村电网,此类现状下电网的负荷随之增大。难以避免对配电变压器造成冲击,最终造成配电变压器三相不平衡运行。另低压配电网通常采用三相四线制供电模式,用户多为单相负荷或单相与三相混和负荷。无论是城市配网还是农网都呈现出较大的用电时空离散特性,造成线路三相不平衡已成为一种常态。除此之外,居民用电情况还受季节、天气、节假日等因素影响,这更是严重加剧了三相不平衡度。
由于缺失有效的方法,三相不平衡问题仍是目前台区存在的比较突出的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种负荷侧三相不平衡治理装置及其治理方法,以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为:一种负荷侧三相不平衡治理装置,包括SVG模块和多个换相开关,SVG模块和换相开关间通过无线通讯模块连接,SVG模块安装在配变变压器的输出总线路上,多个换相开关分别安装在负荷重的多个分支线路上,分支线路连接到输出总线路上,SVG模块通过GPRS模块连接到远程监控终端或便携式终端。
无线通讯模块采用GPRS模块。
一种负荷侧三相不平衡治理装置的治理方法,在配变变压器的出口处安装SVG模块,负责监测三相不平衡信息,并下发调节命令,多个支路沿用户前端安装多个换相开关,换相开关监测自身带载回路的负荷信息,并根据SVG模块下发的换相命令进行相应换相操作,若三相不平衡仍然存在,通过SVG进行微调模式实现三相绝对平衡。
SVG进行微调模式为以下步骤:
1)计算三相总电流最大值、最小值、平均值、上偏差值以及最大值最小值对应的相位;
2)计算换相开关中相位与支路电流最大值对应的相位的换相开关三相电流和地址;
3)计算电流不平衡度,判断电流不平衡度大小,若大于设定阈值,进入下一步骤;
4)上偏差值与求得的换相开关的电流值依次进行求差值,判断差值是否大于设定阈值(默认0),若大于设定阈值,进入下一步骤,反之该换相开关不选;
5)继续步骤4)的求差,差值大于设定阈值且所有差值是否最小,若最小,则进入下一步骤,反之,返回步骤4);
6)保存该换相开关状态值:电流和地址;
7)以上偏差值与该开关电流值作为新偏差值,并将该开关电流值置为原偏差值加1,依次递归到步骤4);
8)得到所要换相的换相开关个数、地址和需要投切到的相位。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明的效果如下:
(1)自动平衡三相负载:实时监测三相不平衡度,并根据不平衡度自动调节三相负载,换相时间≤10ms,不中断用户供电,不会引起常用电器的复位和重启动,也不会对电器产生损害;
(2)降低变压器损耗:使变压器处于相对平衡的运行状态,有效降低了变压器的铁损和铜损;
(3)解决低压、过压问题:解决由三相不平衡所导致的低压、过压的问题,避免因过压烧坏用电设备或因低压影响用电设备的正常运行;
(4)避免中性线电流长期过大导致的发热和老损,消除变压器等配电设备烧毁的隐患。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的治理方法的详细步骤。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1:如图1-图2所示,一种负荷侧三相不平衡治理装置,包括SVG模块和多个换相开关,SVG模块和换相开关间通过无线通讯模块连接,SVG模块安装在配变变压器的输出总线路上,多个换相开关分别安装在负荷重的多个分支线路上,分支线路连接到输出总线路上,SVG模块通过GPRS模块连接到远程监控终端或便携式终端。
支路负荷低于15A为轻载,15A到30A为中载,30A以上为负荷重,换相开关可以动作的点。
本发明的“SVG+换相开关”混合型补偿装置由一台SVG模块和多台换相开关组成(根据现场实际情况进行配比)。SVG模块是集采样、运算、通讯、人机交互、智能组网、平衡逻辑算法于一体的智能控制、补偿装置。而换相开关则是集采样、运算、通信、相序切换功能于一体的智能投切装置。采用无线通讯的方式进行通讯,SVG作为主机,换相开关作为从机。
无线通讯模块采用GPRS模块。
表1容量配置
换相开关和SVG模块间的数据传输如下表2所示:
表2换相开关和SVG模块间的传输数据
实施例2:如图1-图2所示,一种负荷侧三相不平衡治理装置的治理方法,在配变变压器的出口处安装SVG模块,负责监测三相不平衡信息,并下发调节命令,多个支路沿用户前端安装多个换相开关,换相开关监测自身带载回路的负荷信息,并根据SVG模块下发的换相命令进行相应换相操作,若三相不平衡仍然存在,通过SVG进行微调模式实现三相绝对平衡。
为保证寿命,换相开关采用过零投切技术,以将投切对动作元件及用电设备的损伤降到最小。过零投切技术基于“电流过零切除,电压过零投入”的原则,可以达到冲击极小、电弧极小的效果。
上述的SVG进行微调模式为以下步骤:
1)计算三相总电流最大值、最小值、平均值、上偏差值以及最大值最小值对应的相位;
2)计算换相开关中相位与支路电流最大值对应的相位的换相开关三相电流和地址;
3)根据国标规定计算电流不平衡度,判断电流不平衡度大小,若大于设定阈值(15%),进入下一步骤;
4)上偏差值与求得的换相开关的电流值依次进行求差值,判断差值是否大于设定阈值(默认0),若大于设定阈值,进入下一步骤,反之该换相开关不选,设定阈值默认为零,就是说现在如果总电流A相100A、B相60A、C相20A,那么平均值是60A,上偏差值为40A,需要从A相转移40A到C相。如果现在A相上有一个换相开关是41A,还有一个换相开关是35A,理论上最优的选择是41A的换相。在算法中,是用这个上偏差值40A与每个换相开关电流值(41A或者35A)进行相减,40-41=-1,40-35=5。如果这个阈值设置为0的话,那么就会选择35A的开关,如果是负数,就会选择41A的开关;
5)继续步骤4)的求差,差值大于设定阈值且所有差值是否最小,若最小,则进入下一步骤,反之,返回步骤4);
6)保存该换相开关状态值:电流和地址;
7)以上偏差值与该开关电流值作为新偏差值,并将该开关电流值置为原偏差值加1,依次递归到步骤4);
8)得到所要换相的换相开关个数、地址和需要投切到的相位。
案例一:某项目现场:由于居民用户的用电负载是单相的,居民自备的小型风力发电机组、光伏电池板等分布式电源多为单相电源,当这些电源接入电网时,会造成三相不平衡;用户用电存在随机性,也会造成三相不平衡;用电高峰期随着负荷的增大,更是使电网的三相不平衡度严重加剧。若零线电流长期高于设计的载流量,则会导致零线过载烧毁,引发故障。为解决电网电能质量问题隐患,英博电气研究解决方案,通过技术措施彻底解决三相不平衡带来的事故影响。
利用线路治理和配电台区双重治理的方式,增加一套三相不平衡调节装置,该装置主要包括一台安装在台区的35KVAR SVG装置和6只安装在线路中的换相开关。
表3补偿前后对比效果
补偿前 换相开关投入后 SVG+换相开关投入后
A相电压 238 238 235
B相电压 230 236 237
C相电压 245 233 235
A相电流 267 219 273
B相电流 332 220 269
C相电流 195 240 268
N线电流 103 74 34
谐波电压畸变率 6% 7.5% 3.3%
河南某台区,安装INPPCG 30/0.4-F,换相开关为6*100A,变压器型号S11-400,供电半径为0.5km,经查询线路电阻为0.17Ω/km,变压器绕组电阻为0.0185Ω,变压器零序电阻为0.322Ω。
表4方案对比
损耗计算结论:SVG产生的损耗为0.6kW;换相开关末端降低的损耗为6kW;综合降低线损5.4kW。
因各种客观因素的存在,低压配电网三相负荷没有绝对的三相平衡,所以,如何降低三相平衡度是很重要的。对比以上几种类型的三相不平衡治理解决方案,“SVG+换相开关”混合经济型补偿方式是目前最为行之有效的解决方案。“SVG+换相开关”具有免维护、免管理;自动换相,不需中断用户供电;可靠的相间防护技术;开关元件不耗电,装置功耗小等特点。可从根本上解决台区实际负荷均衡分配问题,实现配变与线路三相平衡,有效降低台区三相不平衡指标。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,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,可轻易想到变化或替换,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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种负荷侧三相不平衡治理装置,其特征在于:包括SVG模块和多个换相开关,SVG模块和换相开关间通过无线通讯模块连接,SVG模块安装在配变变压器的输出总线路上,多个换相开关分别安装在负荷重的多个分支线路上,分支线路连接到输出总线路上,SVG模块通过GPRS模块连接到远程监控终端或便携式终端。
2.根据权利要求1所述的一种负荷侧三相不平衡治理装置,其特征在于:无线通讯模块采用GPRS模块。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种负荷侧三相不平衡治理装置的治理方法,其特征在于:在配变变压器的出口处安装SVG模块,负责监测三相不平衡信息,并下发调节命令,多个支路沿用户前端安装多个换相开关,换相开关监测自身带载回路的负荷信息,并根据SVG模块下发的换相命令进行相应换相操作,若三相不平衡仍然存在,通过SVG进行微调模式实现三相绝对平衡。
4.根据权利要求3所述的一种负荷侧三相不平衡治理装置的治理方法,其特征在于:SVG进行微调模式为以下步骤:
1)计算三相总电流最大值、最小值、平均值、上偏差值以及最大值最小值对应的相位;
2)计算换相开关中相位与支路电流最大值对应的相位的换相开关三相电流和地址;
3)计算电流不平衡度,判断电流不平衡度大小,若大于设定阈值,进入下一步骤;
4)上偏差值与求得的换相开关的电流值依次进行求差值,判断差值是否大于设定阈值,若大于设定阈值,进入下一步骤,反之该换相开关不选;
5)继续步骤4)的求差,差值大于设定阈值且所有差值是否最小,若最小,则进入下一步骤,反之,返回步骤4);
6)保存该换相开关状态值:电流和地址;
7)以上偏差值与该开关电流值作为新偏差值,并将该开关电流值置为原偏差值加1,依次递归到步骤4);
8)得到所要换相的换相开关个数、地址和需要投切到的相位。
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