CN109301846A - 不平衡低电压治理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不平衡低电压治理装置，包括输电线路、测控终端、信号采集模块、通讯模块、人机界面、数据存储模块、不平衡补偿模块和调压模块，输电线路包括通过联动开关依次连接的检测线路、补偿线路和调压线路，测控终端通过采集电压和电流信号的信号采集模块与检测线路连接，测控终端通过通讯接口与设置在调压线路上的调压模块连接，且不平衡补偿模块设置在测控终端与调压模块之间并与补偿线路连接；本发明通过不平衡补偿模块、调压模块和测控终端之间进行插拔式连接，实现快速连接，模块并联运行，简单环境中实现设备扩容；多倍零线补偿能力，消除零线电流，降低线损，具备处理三相不平衡治理及低电压治理功能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种供电线路平衡治理装置，特别是涉及一种不平衡低电压治理装置。
背景技术：
随着生活水平的提高，用电负荷的增加，造成部分线路电压偏低，线路负荷严重不平衡。会造成变压器过负荷烧毁，给供电企业和人民生活造成一定的影响。单独的低电压治理不能使线路负荷平衡，对三相负载波动较大,不平衡的场合适应性较差。调补装置一般安装在配变侧，无法解决支线电流不平衡的线损和低电压问题。此外它的不平衡调力要决于低压配电网的功率因数。而目前低压系统感性无功较少，功率因数较高，因此调补装置不平衡调节能力一般，目前较少采用。不平衡治理的装置不能提升线路电压，线路改造成本太高。因此现有的不平衡治理型低电压治理的方法其使用并不令人满意，其创新和改进势在必行。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、具备处理三相不平衡治理及低电压治理的不平衡低电压治理装置。
本发明的技术方案是：一种不平衡低电压治理装置，包括输电线路、测控终端、信号采集模块、通讯模块、人机界面、数据存储模块、不平衡补偿模块和调压模块，所述输电线路包括通过联动开关依次连接的检测线路、补偿线路和调压线路，所述测控终端通过采集电压和电流信号的信号采集模块与所述检测线路连接，所述测控终端通过通讯接口与设置在调压线路上的调压模块连接，且所述不平衡补偿模块设置在所述测控终端与调压模块之间并与所述补偿线路连接，所述不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，所述不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，所述断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，所述预充电电阻R与继电器开关Q2并联，所述断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
所述三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，所述调压模块的出线端子与调压线路连接，且所述调压模块的进线端子与补偿线路连接。
所述检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。所述测控终端为STM32F103芯片，所述调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，所述补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器。
所述测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，所述测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
一种不平衡低电压治理方法，信号采集模块设置在检测线路上，并把采集的电压和电流信号传输到测控终端，检测终端根据接收到的信息进行处理，然后通过通讯接口把处理后的信息发送到与补偿线路连接的不平衡补偿模块和与调压线路连接的调压模块，然后通过测控终端控制不平衡补偿模块和调压模块按照先补偿后调压再做不平衡的原则进行控制，其控制步骤为：
A、通过不平衡补偿模块中的电容补偿模式的切换实现对电流超前或滞后电压的补偿操作，其补偿步骤为：
1）超前：加入电容补偿，每相补偿量可根据实际的无功量进行A、B、C分相补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
2）滞后：进行退出电容补偿，每相切除电容量可根据实际的无功量进行A、B、C分相退出补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
B、测控终端检测到电压较低时，补偿稳定不变的情况下，根据过渡电阻的续流作用保证在切换时无涌流、无断电的情况下，进行切换，维持变压器输出电压恒定和补偿负载变化。
C、测控终端检测到三相负载不平衡度达到设定值时，测控终端利用485通讯传输，DSP控制器控制不平衡补偿模块中的不平衡补偿模块工作。
D、DSP控制器实时检测负载电流，计算分析负载电流并判断补偿线路是否处于不平衡状态，分离出不平衡电流的正序分量、负序分量和零序分量，然后DSP控制器实时驱动IGBT，STUR发出与负序分量和零序分量反向的电流，最后达到三相平衡状态。
所述三相负载的不平衡度是根据三相的最大值减去最小值再除以最大值乘以百分之百，作为不平衡度的百分数，当不平衡度设置值小于14%时控制器利用485通讯指令传输，发送指令使不平衡补偿模块工作。
所述不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，所述不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，所述断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，所述预充电电阻R与继电器开关Q2并联，所述断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
所述三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，所述调压模块的出线端子与调压线路连接，且所述调压模块的进线端子与补偿线路连接，所述检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。
所述测控终端为STM32F103芯片，所述调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，所述补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器，所述测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，所述测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过不平衡补偿模块、调压模块和测控终端之间进行插拔式连接，实现快速连接，模块并联运行，简单环境中实现设备扩容；多倍零线补偿能力，消除零线电流，降低线损，具备处理三相不平衡治理及低电压治理功能。
2、本发明输电线分为通过多联开关依次连接的检测线路、补偿线路和调压线路，方便其进行快速通断操作。
3、本发明调压模块是控制器检测到用电电压较低时，补偿稳定不变的情况下，根据过渡电阻的续流作用保证在切换时无涌流、无断电的情况下，进行切换，维持变压器输出电压恒定和补偿负载变化。
4、本发明不平衡补偿模块是控制器检测到三相负载不平衡度达到设定值时，控制器利用485通讯传输，发送指令进行不平衡补偿模块中的不平衡补偿装置工作。
附图说明：
图1为不平衡低电压治理装置的原理图。
图2为不平衡低电压治理装置的结构示意图。
图3为调压模块系统图。
图4为不平衡补偿装置的电气连接原理图。
具体实施方式：
实施例：参见图1、图2、图3和图4。
一种不平衡低电压治理装置，包括输电线路、测控终端、信号采集模块、通讯模块、人机界面、数据存储模块、不平衡补偿模块和调压模块，输电线路包括通过联动开关依次连接的检测线路、补偿线路和调压线路，测控终端通过采集电压和电流信号的信号采集模块与检测线路连接，测控终端通过通讯接口与设置在调压线路上的调压模块连接，且不平衡补偿模块设置在测控终端与调压模块之间并与补偿线路连接，不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，预充电电阻R与继电器开关Q2并联，断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，调压模块的出线端子与调压线路连接，且调压模块的进线端子与补偿线路连接。检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。
测控终端为STM32F103芯片，调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器。
测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
一种不平衡低电压治理方法，信号采集模块设置在检测线路上，并把采集的电压和电流信号传输到测控终端，检测终端根据接收到的信息进行处理，然后通过通讯接口把处理后的信息发送到与补偿线路连接的不平衡补偿模块和与调压线路连接的调压模块，然后通过测控终端控制不平衡补偿模块和调压模块按照先补偿后调压再做不平衡的原则进行控制，其控制步骤为：
A、通过不平衡补偿模块中的电容补偿模式的切换实现对电流超前或滞后电压的补偿操作，其补偿步骤为：
1）超前：加入电容补偿，每相补偿量可根据实际的无功量进行A、B、C分相补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
2）滞后：进行退出电容补偿，每相切除电容量可根据实际的无功量进行A、B、C分相退出补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
B、测控终端检测到电压较低时，补偿稳定不变的情况下，根据过渡电阻的续流作用保证在切换时无涌流、无断电的情况下，进行切换，维持变压器输出电压恒定和补偿负载变化。
C、测控终端检测到三相负载不平衡度达到设定值时，测控终端利用485通讯传输，DSP控制器控制不平衡补偿模块中的不平衡补偿模块工作。
D、DSP控制器实时检测负载电流，计算分析负载电流并判断补偿线路是否处于不平衡状态，分离出不平衡电流的正序分量、负序分量和零序分量，然后DSP控制器实时驱动IGBT，STUR发出与负序分量和零序分量反向的电流，最后达到三相平衡状态。
三相负载的不平衡度是根据三相的最大值减去最小值再除以最大值乘以百分之百，作为不平衡度的百分数，如A相50A、B相43A、C相48A，50-43=7,7/50=0.14，当不平衡度设置值小于14%时控制器利用485通讯指令传输，发送指令使不平衡补偿模块工作。
不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，预充电电阻R与继电器开关Q2并联，断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，调压模块的出线端子与调压线路连接，且调压模块的进线端子与补偿线路连接，检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。
测控终端为STM32F103芯片，调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器，测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
图3为调压模块系统图，末端变压器出口电压为US，负荷电流在线路上形成电压降， 当线路过长或负荷增大时，在L2 处的电压可能低于额定电压允许的最小值，在L2 处安装一台串联调压装置，装置处于升压模式，将电压提升Δ U，使负荷端的电压UL提升为U+Δ U，以达到额定电压值；该原理同样适用于降压调节。
图4为不平衡补偿装置的电气连接原理图，其中，断路器Q1控制主进电电流输入；电阻R为系统的预充电电阻，当Q1闭合后，系统母线电容电压缓慢充电；继电器开关Q1控制主路交流电流的输入，同时将预充电电阻R短路；电感是功率转换器和电力系统之间的功率传送接口元件，一方面起储能作用，另一方面滤除高频开关纹波电流；电压型PWM整流桥为功率转换部件，由绝缘栅双极晶体管（IGBT）构成，应用电压空间矢量调制（SVPWM）技术驱动IGBT产生补偿电流波形；直流电容模块储存了经IGBT功率转化模块产生的直流能量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种不平衡低电压治理装置，包括输电线路、测控终端、信号采集模块、通讯模块、人机界面、数据存储模块、不平衡补偿模块和调压模块，其特征是：所述输电线路包括通过联动开关依次连接的检测线路、补偿线路和调压线路，所述测控终端通过采集电压和电流信号的信号采集模块与所述检测线路连接，所述测控终端通过通讯接口与设置在调压线路上的调压模块连接，且所述不平衡补偿模块设置在所述测控终端与调压模块之间并与所述补偿线路连接，所述不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，所述不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，所述断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，所述预充电电阻R与继电器开关Q2并联，所述断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
2.根据权利要求1所述的不平衡低电压治理装置，其特征是：所述三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，所述调压模块的出线端子与调压线路连接，且所述调压模块的进线端子与补偿线路连接。
3.根据权利要求2所述的不平衡低电压治理装置，其特征是：所述检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。
4.根据权利要求1所述的不平衡低电压治理装置，其特征是：所述测控终端为STM32F103芯片，所述调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，所述补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器。
5.根据权利要求1所述的不平衡低电压治理装置，其特征是：所述测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，所述测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
6.一种不平衡低电压治理方法，其特征是：信号采集模块设置在检测线路上，并把采集的电压和电流信号传输到测控终端，检测终端根据接收到的信息进行处理，然后通过通讯接口把处理后的信息发送到与补偿线路连接的不平衡补偿模块和与调压线路连接的调压模块，然后通过测控终端控制不平衡补偿模块和调压模块按照先补偿后调压再做不平衡的原则进行控制，其控制步骤为：
A、通过不平衡补偿模块中的电容补偿模式的切换实现对电流超前或滞后电压的补偿操作，其补偿步骤为：
1）超前：加入电容补偿，每相补偿量可根据实际的无功量进行A、B、C分相补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
2）滞后：进行退出电容补偿，每相切除电容量可根据实际的无功量进行A、B、C分相退出补偿，使电网的功率因数达到0.98-1之间；
B、测控终端检测到电压较低时，补偿稳定不变的情况下，根据过渡电阻的续流作用保证在切换时无涌流、无断电的情况下，进行切换，维持变压器输出电压恒定和补偿负载变化；
C、测控终端检测到三相负载不平衡度达到设定值时，测控终端利用485通讯传输，DSP控制器控制不平衡补偿模块中的不平衡补偿模块工作；
D、DSP控制器实时检测负载电流，计算分析负载电流并判断补偿线路是否处于不平衡状态，分离出不平衡电流的正序分量、负序分量和零序分量，然后DSP控制器实时驱动IGBT，STUR发出与负序分量和零序分量反向的电流，最后达到三相平衡状态。
7.根据权利要求6所述的不平衡低电压治理方法，其特征是：所述三相负载的不平衡度是根据三相的最大值减去最小值再除以最大值乘以百分之百，作为不平衡度的百分数，当不平衡度设置值小于14%时控制器利用485通讯指令传输，发送指令使不平衡补偿模块工作。
8.根据权利要求6所述的不平衡低电压治理方法，其特征是：所述不平衡补偿模块包括DSP控制器和三个不平衡补偿装置，所述不平衡补偿装置包括断路器Q1、预充电电阻R、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C，所述断路器Q1、继电器开关Q2、滤波电感L、电压型PWM整流桥和直流母线电容C依次串联，所述预充电电阻R与继电器开关Q2并联，所述断路器Q1和继电器开关Q2与DSP控制器连接。
9.根据权利要求6所述的不平衡低电压治理方法，其特征是：所述三个不平衡补偿装置分别于补偿线路中的A相、B相和C 相连接，所述调压模块的出线端子与调压线路连接，且所述调压模块的进线端子与补偿线路连接，所述检测线路、补偿线路和调压线路均包括A相、B相、C相和零相。
10.根据权利要求6所述的不平衡低电压治理装置，其特征是：所述测控终端为STM32F103芯片，所述调压模块为ZBDVR-60-0.4调压模块，所述补偿线路上设置有型号为HY1.5W-0.28的避雷器，所述测控终端、不平衡补偿模块和调压模块均通过内部的通讯模块并采用485总线和485插口进行插拔式连接，所述测控终端与数据储存模块和人机交换模块连接。
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