CN109510210A - 一种三相配电线路自动调压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相配电线路自动调压装置，该三相配电线路自动调压装置包括依次串联在配电线路中的电源变压器、带隔离开关的真空断路器、三相有载分接开关、调压控制器、三相隔离开关；三相有载分接开关的输出端还与三相自耦变压器的输出侧连接，调压控制器的输入端还与三相自耦变压器的输出侧连接；调压控制器的输出端还与三相无功补偿模块相连接，三相无功补偿模块中的每个单相无功补偿单元均连接于配电线路上对应相位的母线与零线之间；调压控制器还连接有GPRS通信模块。应用本发明，不仅能够扩大配电线路调压范围，实现分相调压、无功补偿，还能够进行远程监控。

Description

一种三相配电线路自动调压装置

技术领域

本发明涉及三相调压技术领域，特别涉及一种三相配电线路自动调压装置。

背景技术

10kV长供电线路末端配电变压器高压侧电压波动较大或电压偏低以及低压供电线路比较长，都会引起低压线路末端电压波动较大，电压波动超过国家规定允许范围。低压线路末端的负荷分布和用电时段又会极不均匀，导致成三相不平衡。

针对部分线路电压不合格的问题，通过线路调压器可减少电压波动，使电压偏差达到国标要求，提高了电网运行的安全性。国内现有的线路调压器目前普遍采用机械式有载分接开关，使用自身提供的电源，当有载分接开关在最高档，出现线路停电再送电等极端运行情况时，线路调压器输出端电压异常高甚至烧毁其后端用电设备，基于安全因素，现有线路调压器的调压范围一般不超过20％额定电压，针对一些电压波动特别大的线路，现有的线路调压器难以满足要求。此外，配电线路设备一般安装于野外，缺少通信电缆或光缆等传输介质，管理人员不能及时掌握设备运行工况，难以做好运行维护工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相配电线路自动调压装置，该三相配电线路自动调压装置既能扩大配电线路调压范围又能实现分相调压、无功补偿，还能够进行远程监控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三相配电线路自动调压装置，所述三相配电线路自动调压装置包括电源变压器、带隔离开关的真空断路器、三相有载分接开关、三相自耦变压器、调压控制器、三相隔离开关以及三相无功补偿模块；所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、所述三相有载分接开关、所述调压控制器、所述三相隔离开关依次串联在配电线路中，所述电源变压器与所述配电线路的连接点为电源输入端，所述三相隔离开关与所述配电线路的连接点为负荷输出端；

所述调压控制器还分别与所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、所述三相有载分接开关、所述三相自耦变压器的输出侧、所述三相无功补偿模块相连接，所述三相自耦变压器的输入侧与所述三相有载分接开关的输出端相连接；

所述三相有载分接开关包括三个单相有载分接开关，所述三相隔离开关包括三个单相隔离开关，所述三相无功补偿模块包括三个单相无功补偿单元，每个所述单相有载分接开关、每个所述单相隔离开关、每个所述单相无功补偿单元均连接于所述配电线路对应相位的母线与零线之间。

可选的，所述调压器控制器包括微处理器单元、三相电压采样单元、三相调压驱动单元以及三相无功补偿驱动单元；所述微处理器单元通过与所述三相电压采样单元连接以获取三相电压采样数据，所述微处理器单元内固化有具体实施调压方案和具体实施无功补偿方案的嵌入式控制软件；所述微处理器单元通过与所述三相调压驱动单元、所述三相无功补偿驱动单元连接以输出调压驱动信号和无功补偿驱动信号。

可选的，每个所述单相无功补偿单元包括依次串联的单相串联绕组与单相公共绕组；所述单相串联绕组的一端分别同对应相位的母线的输入端和所述单相公共绕组的一端连接，所述单相串联绕组的另一端与对应相位母线的输出端连接，所述单相公共绕组的另一端通过可控硅与对应相位的零线连接；

所述调压器控制器中的三相无功补偿驱动单元与所述可控硅连接。

可选的，所述单相有载分接开关包括分接开关、驱动电机、串联线圈以及极性转换开关；所述调压器控制器中的三相调压驱动单元与所述驱动电机的输入端连接；所述驱动电机的输出端与所述分接开关相连接；所述分接开关通过所述串联线圈与所述极性转换开关连接；所述极性转换开关还与所述三相自耦变压器的输入侧连接；所述三相自耦变压器的输出侧与所述调压器控制器中的三相电压采样单元连接。

可选的，所述三相配电线路自动调压装置还包括第一避雷器和第二避雷器，所述第一避雷器和所述第二避雷器均用于大气过电压保护；所述第一避雷针设置在所述带隔离开关的真空断路器与所述三相有载分接开关之间；所述第二避雷针设置在所述调压控制器与所述三相隔离开关。

可选的，所述调压器控制器还连接有GPRS通信模块，所述GPRS通信模块与后台控制端无线通信。

可选的，所述调压器控制器还设有电源单元和后备电源，所述电源单元用于给所述调压控制器的电路供电；所述后备电源用于在配电线路停电后给所述调压控制器提供工作电源，并给所述带隔离开关的真空断路器提供分闸的电源能量。

可选的，所述调压器控制器还设有辅助功能单元，所述辅助功能单元包括LED显示屏、键盘、定值存储子单元、看门狗子单元以及GPRS/3G接口。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种三相配电线路自动调压装置，所述三相配电线路自动调压装置包括电源变压器、带隔离开关的真空断路器、三相有载分接开关、三相自耦变压器、调压控制器、三相隔离开关以及三相无功补偿模块；所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、三相有载分接开关、调压控制器、三相隔离开关依次串联在配电线路中，所述电源变压器与所述配电线路的连接点为电源输入端，所述三相隔离开关与所述配电线路的连接点为负荷输出端；所述调压控制器还分别与所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、所述三相有载分接开关、所述三相自耦变压器的输出侧、所述三相无功补偿模块相连接，所述三相自耦变压器的输入侧与所述三相有载分接开关相连接；所述三相有载分接开关包括三个单相有载分接开关，所述三相隔离开关包括三个单相隔离开关，所述三相无功补偿模块包括三个单相无功补偿单元，每个所述单相有载分接开关、每个所述单相隔离开关、每个所述单相无功补偿单元均连接于对应相位的母线与零线之间。应用本发明，不仅能够扩大配电线路调压范围，还能够实现分相调压、无功补偿。

另外还设置GPRS通信模块，实现远程监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例三相配电线路自动调压装置的结构框图；

图2为本发明实施例调压控制器的硬件电路结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的目的是提供一种三相配电线路自动调压装置，该三相配电线路自动调压装置既能扩大配电线路调压范围又能实现分相调压、无功补偿，还能够进行远程监控。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例三相配电线路自动调压装置的结构框图，如图1所示，本发明实施例提供的三相配电线路自动调压装置包括电源变压器1、带隔离开关的真空断路器2、三相有载分接开关3、三相自耦变压器4、调压控制器5、三相隔离开关6、三相无功补偿模块7、第一避雷器8、第二避雷器9；电源变压器1、带隔离开关的真空断路器2、第一避雷器8、三相有载分接开关3、调压控制器5、第二避雷器9、三相隔离开关6依次串联在配电线路中，所述电源变压器1与所述配电线路的连接点为电源输入端，所述三相隔离开关6与所述配电线路的连接点为负荷输出端。

所述调压控制器5还分别与所述电源变压器1、所述带隔离开关的真空断路器2、所述三相有载分接开关3、所述三相自耦变压器4的输出侧、所述三相无功补偿模块7相连接，所述三相自耦变压器4的输入侧与所述三相有载分接开关3的输出端相连接；所述第一避雷器和所述第二避雷器均用于大气过电压保护。

调压控制器的硬件电路如图2所示，所述调压器控制器包括微处理器单元、三相电压采样单元、三相调压驱动单元、三相无功补偿驱动单元、电源单元、后备电源、辅助功能单元；所述微处理器单元通过与所述三相电压采样单元连接以获取三相电压采样数据，所述微处理器单元内固化有具体实施调压方案和具体实施无功补偿方案的嵌入式控制软件；所述微处理器单元通过与所述三相调压驱动单元、所述三相无功补偿驱动单元连接以输出调压驱动信号和无功补偿驱动信号；所述电源单元用于给所述调压控制器5的电路供电；所述后备电源，用于在线路停电后给所述调压控制器5提供工作电源，并给所述带隔离开关的真空断路器2提供分闸的电源能量；所述辅助功能单元包括LED显示屏、键盘、定值存储子单元、看门狗子单元以及GPRS/3G接口；所述辅助功能单元主要用于人机交互。

由于本发明的三相配电线路自动调压装置运行在高压电网中，一旦发生故障所带来的危害和损失是巨大的。考虑到三相有载分接开关的寿命和用户对调压精度的不同要求，防止三相有载分接开关频繁动作，调压控制器5可以对各个参数进行设置。调压控制器5设有欠压、过流、过压保护功能，欠压、过流保护功能是：如果馈线电压低于设定值，调压控制器5进入欠压保护状态，即不发出升档动作指令；而当馈线电压输出侧电流高于设定值时，调压控制器5进入过流保护状态，也不发出升降档动作指令。为了方便各项参数的设定和各实时值的读取，调压控制器5还可以显示取样电压、电流、动作次数、分接单元当前位置等参数。

所述三相有载分接开关3包括三个单相有载分接开关，所述三相隔离开关6包括三个单相隔离开关，所述三相无功补偿模块7包括三个单相无功补偿单元，每个所述单相有载分接开关、每个所述单相隔离开关、每个所述单相无功补偿单元均连接于对应相位的母线与零线之间。

每个所述单相无功补偿单元包括依次串联的单相串联绕组与单相公共绕组；所述单相串联绕组的一端分别同对应相位的母线的输入端和所述单相公共绕组的一端连接，所述单相串联绕组的另一端与对应相位母线的输出端连接，所述单相公共绕组的另一端通过可控硅与对应相位的零线连接。

所述调压器控制器5中的三相无功补偿驱动单元与所述可控硅的控制极连接。

使用时，当所述调压器控制器5检测到低压母线的无功变化是，通过控制可控硅的闭合或开断来控制输出电压，以实现无功补偿。

所述单相有载分接开关包括分接开关、驱动电机、串联绕组以及极性转换开关；所述调压器控制器5中的三相调压驱动单元与所述驱动电机的输入端连接；所述驱动电机的输出端与所述分接开关相连接；所述分接开关通过所述串联线圈与所述极性转换开关连接；所述极性转换开关还与所述三相自耦变压器4的输入侧连接；所述三相自耦变压器4的输出侧与所述调压器控制器5中的三相电压采样单元连接。

所述调压器控制器5还连接有GPRS通信模块10，所述GPRS通信模块10与后台控制端无线通信，这样就可以通过相应通讯设备向调压器控制器5发送选通命令，使控制选通三相有载分接开关3，从而改变三相有载分接开关3的输入端与输出端之间的线圈匝数比，从而实现调压的效果，使控制选通可控硅，从而控制每个单相无功补偿单元的开启或关闭，实现无功补偿的效果。

本发明的工作原理：调压控制器从三相自耦变压器的输出侧采集电压信号(即采集PT二次侧电压)，其中，PT变比为10000/220，精度为0.5级)。调压控制器将采集到的电压与设定的基准电压相比较，如果所采集的电压大于基准电压达到允许调节范围，调压控制器经过延时后发出调压驱动信号驱动三相有载分接开关的驱动电机，实现使三相有载分接开关升档；如果所采集的电压信号小于基准电压达到允许调节范围，调压控制器经过延时后发出调压驱动信号驱动三相有载分接开关中的驱动电机，从而使三相有载分接开关降档。

每次调档结束后，调压控制器继续采集三相自耦变压器输出侧的电压信号，与设定的基准电压进行比较，经过延时后发出调压驱动信号，直到三相自耦变压器输出侧电压达到设定要求为止。

当检测低压母线的无功变化时，调压控制器经过延时后发出无功补偿驱动信号控制可控硅的闭合或开断来控制每个单相无功补偿单元的开启或关闭，实现无功补偿的效果。

另外，三相有载分接开关在最高档、调压控制器前端停电时，调压控制器由后备电源提供工作电源，调压控制器检测到电源变压器输入电压、输出电压均为0，发出指令使电源侧的带隔离开关的真空断路器分闸；当线路再次送电时，三相自耦变压器没有电压输入也就没有高电压输出，调压控制器使用电源变压器提供的操作电源将三相有载分接开关的档位调至直通档后自动将电源侧的带隔离开关的真空断路器合闸，三相自耦变压器的输入端电压和输出端电压相同，避免了输出端产生高电压的危险。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述三相配电线路自动调压装置包括电源变压器、带隔离开关的真空断路器、三相有载分接开关、三相自耦变压器、调压控制器、三相隔离开关以及三相无功补偿模块；所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、所述三相有载分接开关、所述调压控制器、所述三相隔离开关依次串联在配电线路中，所述电源变压器与所述配电线路的连接点为电源输入端，所述三相隔离开关与所述配电线路的连接点为负荷输出端；

所述调压控制器还分别与所述电源变压器、所述带隔离开关的真空断路器、所述三相有载分接开关、所述三相自耦变压器的输出侧、所述三相无功补偿模块相连接，所述三相自耦变压器的输入侧与所述三相有载分接开关的输出端相连接；

所述三相有载分接开关包括三个单相有载分接开关，所述三相隔离开关包括三个单相隔离开关，所述三相无功补偿模块包括三个单相无功补偿单元，每个所述单相有载分接开关、每个所述单相隔离开关、每个所述单相无功补偿单元均连接于所述配电线路对应相位的母线与零线之间。

2.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述调压器控制器包括微处理器单元、三相电压采样单元、三相调压驱动单元以及三相无功补偿驱动单元；所述微处理器单元通过与所述三相电压采样单元连接以获取三相电压采样数据，所述微处理器单元内固化有具体实施调压方案和具体实施无功补偿方案的嵌入式控制软件；所述微处理器单元通过与所述三相调压驱动单元、所述三相无功补偿驱动单元连接以输出调压驱动信号和无功补偿驱动信号。

3.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，每个所述单相无功补偿单元包括依次串联的单相串联绕组与单相公共绕组；所述单相串联绕组的一端分别同对应相位的母线的输入端和所述单相公共绕组的一端连接，所述单相串联绕组的另一端与对应相位母线的输出端连接，所述单相公共绕组的另一端通过可控硅与对应相位的零线连接；

所述调压器控制器中的三相无功补偿驱动单元与所述可控硅连接。

4.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述单相有载分接开关包括分接开关、驱动电机、串联线圈以及极性转换开关；所述调压器控制器中的三相调压驱动单元与所述驱动电机的输入端连接；所述驱动电机的输出端与所述分接开关相连接；所述分接开关通过所述串联线圈与所述极性转换开关连接；所述极性转换开关还与所述三相自耦变压器的输入侧连接；所述三相自耦变压器的输出侧与所述调压器控制器中的三相电压采样单元连接。

5.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述三相配电线路自动调压装置还包括第一避雷器和第二避雷器，所述第一避雷器和所述第二避雷器均用于大气过电压保护；所述第一避雷针设置在所述带隔离开关的真空断路器与所述三相有载分接开关之间；所述第二避雷针设置在所述调压控制器与所述三相隔离开关。

6.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述调压器控制器还连接有GPRS通信模块，所述GPRS通信模块与后台控制端无线通信。

7.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述调压器控制器还设有电源单元和后备电源，所述电源单元用于给所述调压控制器的电路供电；所述后备电源用于在配电线路停电后给所述调压控制器提供工作电源，并给所述带隔离开关的真空断路器提供分闸的电源能量。

8.根据权利要求1所述的三相配电线路自动调压装置，其特征在于，所述调压器控制器还设有辅助功能单元，所述辅助功能单元包括LED显示屏、键盘、定值存储子单元、看门狗子单元以及GPRS/3G接口。