CN109560559A - 一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法 - Google Patents

一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低压配网的三相电流自适应平衡的方法,主控初始上电,进入初调整算法,主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间,换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流,本发明解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题,提出一种以天作为主调节,以用电高峰期和低谷期作为细调节,以瞬时波动点作为瞬时调节的平衡方案,从而达到低压配网三相电流自适应平衡,用最少的换相开关动作次数,达到全天的电流不平衡度小于15%。

Description

一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法
技术领域
本发明涉及电力系统领域,尤其涉及一种解决配电网低压侧电流三相不平衡的方法。
背景技术
三相不平衡: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,三相不平衡导致的危害如下:
1.增加线路的电能损耗,在三相四线制供电网络中,电流通过线路导线时,因存在阻抗必将产生电能损耗,其损耗与通过电流的平方成正比,当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相负载存在,造成三相负载不平衡在所难免,当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过,这样不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路的损耗;
2.增加配电变压器的电能损耗,配电变压器是低压电网的供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗的增加,因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的;
3.配变出力减少,配变设计时,其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等,配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制,假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出力减少,其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关,三相负载不平衡越大,配变出力减少越多,为此,配变在三相负载不平衡时运行,其输出的容量就无法达到额定值,其备用容量亦相应减少,过载能力也降低,假如配变在过载工况下运行,即极易引发配变发热,严重时甚至会造成配变烧损,
4.配变产生零序电流,配变在三相负载不平衡工况下运行,将产生零序电流,该电流将随三相负载不平衡的程度而变化,不平衡度越大,则零序电流也越大,运行中的配变若存在零序电流,则其铁芯中将产生零序磁通,(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过,而钢构件的导磁率较低,零序电流通过钢构件时,即要产生磁滞和涡流损耗,从而使配变的钢构件局部温度升高甚至发热,配变的绕组绝缘也可能因过热而加快老化,导致设备寿命降低,同时,零序电流的存在也会增加配变的损耗,
5.影响用电设备的安全运行,配变是根据三相负载平衡运行工况设计的,其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致,当配变在三相负载平衡时运行,其三相电流基本相等,配变内部每相压降也基本相同,则配变输出的三相电压也是平衡的;
假如配变在三相负载不平衡时运行,其各相输出电流就不相等,其配变内部三相压降就不相等,这必将导致配变输出电压三相不平衡,同时,配变在三相负载不平衡时运行,三相输出电流不一样,而中性线就会有电流通过,因而使中性线产生阻抗压降,从而导致中性点漂移,致使各相相电压发生变化,负载重的一相电压降低,而负载轻的一相电压升高,在电压不平衡状况下供电,即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏,而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用,所以三相负载不平衡运行时,将严重危及用电设备的安全运行,
6.电动机效率降低,配变在三相负载不平衡工况下运行,将引起输出电压三相不平衡,由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量,当这种不平衡的电压输入电动机后,负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反,起到制动作用,但由于正序磁场比负序磁场要强得多,电动机仍按正序磁场方向转动,而由于负序磁场的制动作用,必将引起电动机输出功率减少,从而导致电动机效率降低,同时,电动机的温升和无功损耗,也将随三相电压的不平衡度而增大,所以电动机在三相电压不平衡状况下运行,是非常不经济和不安全的;
而现在的不平衡调整策略是以一定的时间为周期,周期内不平衡度超过一定值就进行换相调整,这样的坏处是换相开关需要频繁的动作,而且这个周期是固定的,并不能很好的适应负载的变动。
发明内容
本发明提供一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,为解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题,提出一种以天作为主调节,以用电高峰期和低谷期作为细调节,以瞬时波动点作为瞬时调节的平衡方案,从而达到低压配网三相电流自适应平衡,用最少的换相开关动作次数,达到全天的电流不平衡度小于15%。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,包括如下步骤:
S1、主控初始上电,进入初调整算法;
S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间,换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流;
S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷,召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据,根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S4、初调整结束,主控进入主调整算法策略,主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据,当达到24小时之后,则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关24小时的单相平均电流,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S5、主调整结束后,进入峰谷平调整算法测量,根据每分钟存储的三相平均电流值,提取前24小时的每分钟三相平均电流,然后以1个小时为单位,计算出每个小时的平均电流,再计算出一天的平均电流;
S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较,算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期;
S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时,开始监测不平衡度,并存储当前所有换相开关相位;
S8、当峰值期结束后,主控根据峰值期之前存储的换相开关相位,发送换相命令恢复相位,让其进入平稳期或者低谷期;
S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时,主控监测半小时的电流数据;
S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时,主控实时监测数据;
S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整,调整完后,一天的调整换相就结束了,可以让电流不平衡度保持在15%以内,低压用户用电具备一定的规律性,根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15%以内。
根据上述技术方案,所述步骤S6中根据民用电的用电规律,峰值期一般为下班后的两三个小时,低谷期一般是凌晨休息时间,其他时间为平稳期;
不平衡度公式为:(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100%;
峰值期:三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间;
低谷期:三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间;
平稳期:除峰值期和低谷期之外的时间;
瞬时波动:不平衡度超过15%且时间持续30分钟以上;
峰值期说明电流大,波动会比较大,这段时期需要动作的频繁点;低谷期说明电流波动比较小,只需要动作一次就能保证平衡度;而平稳期说明电流波动相对平稳,会不时的出现瞬时波动,这个时期只需要进行瞬时波动治理。
根据上述技术方案,所述步骤S7中,当不平衡度超过15%且持续时间为10分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
根据上述技术方案,所述步骤S9中,当不平衡度超过15%且持续时间为20分钟时,提取前20分钟的主控和换相开关电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;调整后则一直等待低谷期结束。
根据上述技术方案,所述步骤S10中,当不平衡度超过15%且持续时间为30分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明结构科学合理,使用安全方便:
1、现有调节技术是设置好一个不平衡度,当不平衡度超过一定时间后开始进行平衡调节,然而对于民用电来说,每个配变的不平衡度是不一样的,每天的不平衡度都是变动的,如果每个配变每天都需要单独设置不平衡度,则会增加工作量,而且配变多了之后不好维护。而本发明专利采用自适应算法,监控全天候的电流趋势,智能改变不平衡度和时间,从而省去人工设置不平衡度的麻烦,使用更加方便。
2、本发明能全天候监控台区各不平衡度的分布时间,在每个时间段用不同的调节策略,治理更加的有针对性,有条理性,从而能全天候达到最佳的调节效果。
3、对于电流波动很大的台区,现有技术只能治理固定的波动范围,或者是需要换相开关频繁的动作,治理效果并不理想;本发明可以用最少的换相开关动作次数,能适应全部的波动范围,适用范围更广。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的算法示意图;
图2是本发明的步骤S4、S5和S6流程示意图;
图3是本发明的步骤峰值期流程结构示意图;
图4是本发明的步骤低谷期流程结构示意图;
图5是本发明的步骤平稳期流程结构示意图;
图6是本发明的治理前电流负荷曲线示意图;
图7是本发明的治理后电流负荷曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例:如图1-5所示,本发明提供技术方案,一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,包括如下步骤:
S1、主控初始上电,进入初调整算法;
S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间,换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流;
S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷,召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据,根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S4、初调整结束,主控进入主调整算法策略,主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据,当达到24小时之后,则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关24小时的单相平均电流,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S5、主调整结束后,进入峰谷平调整算法测量,根据每分钟存储的三相平均电流值,提取前24小时的每分钟三相平均电流,然后以1个小时为单位,计算出每个小时的平均电流,再计算出一天的平均电流;
S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较,算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期;
S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时,开始监测不平衡度,并存储当前所有换相开关相位;
S8、当峰值期结束后,主控根据峰值期之前存储的换相开关相位,发送换相命令恢复相位,让其进入平稳期或者低谷期;
S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时,主控监测半小时的电流数据;
S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时,主控实时监测数据;
S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整,调整完后,一天的调整换相就结束了,可以让电流不平衡度保持在15%以内,低压用户用电具备一定的规律性,根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15%以内。
根据上述技术方案,步骤S6中根据民用电的用电规律,峰值期一般为下班后的两三个小时,低谷期一般是凌晨休息时间,其他时间为平稳期;
不平衡度公式为:(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100%;
峰值期:三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间;
低谷期:三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间;
平稳期:除峰值期和低谷期之外的时间;
瞬时波动:不平衡度超过15%且时间持续30分钟以上;
峰值期说明电流大,波动会比较大,这段时期需要动作的频繁点;低谷期说明电流波动比较小,只需要动作一次就能保证平衡度;而平稳期说明电流波动相对平稳,会不时的出现瞬时波动,这个时期只需要进行瞬时波动治理。
根据上述技术方案,步骤S7中,当不平衡度超过15%且持续时间为10分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
根据上述技术方案,步骤S9中,当不平衡度超过15%且持续时间为20分钟时,提取前20分钟的主控和换相开关电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;调整后则一直等待低谷期结束。
根据上述技术方案,步骤S10中,当不平衡度超过15%且持续时间为30分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
如图6-7所示,与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明结构科学合理,使用安全方便:
1、现有调节技术是设置好一个不平衡度,当不平衡度超过一定时间后开始进行平衡调节,然而对于民用电来说,每个配变的不平衡度是不一样的,每天的不平衡度都是变动的,如果每个配变每天都需要单独设置不平衡度,则会增加工作量,而且配变多了之后不好维护。而本发明专利采用自适应算法,监控全天候的电流趋势,智能改变不平衡度和时间,从而省去人工设置不平衡度的麻烦,使用更加方便。
2、本发明能全天候监控台区各不平衡度的分布时间,在每个时间段用不同的调节策略,治理更加的有针对性,有条理性,从而能全天候达到最佳的调节效果。
3、对于电流波动很大的台区,现有技术只能治理固定的波动范围,或者是需要换相开关频繁的动作,治理效果并不理想;本发明可以用最少的换相开关动作次数,能适应全部的波动范围,适用范围更广。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、主控初始上电,进入初调整算法;
S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间,换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流;
S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷,召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据,根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S4、初调整结束,主控进入主调整算法策略,主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据,当达到24小时之后,则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关24小时的单相平均电流,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;
S5、主调整结束后,进入峰谷平调整算法测量,根据每分钟存储的三相平均电流值,提取前24小时的每分钟三相平均电流,然后以1个小时为单位,计算出每个小时的平均电流,再计算出一天的平均电流;
S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较,算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期;
S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时,开始监测不平衡度,并存储当前所有换相开关相位;
S8、当峰值期结束后,主控根据峰值期之前存储的换相开关相位,发送换相命令恢复相位,让其进入平稳期或者低谷期;
S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时,主控监测半小时的电流数据;
S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时,主控实时监测数据;
S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整,调整完后,一天的调整换相就结束了,可以让电流不平衡度保持在15%以内,低压用户用电具备一定的规律性,根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15%以内。
2.根据权利要求1所述的一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,其特征在于,所述步骤S6中根据民用电的用电规律,峰值期一般为下班后的两三个小时,低谷期一般是凌晨休息时间,其他时间为平稳期;
不平衡度公式为:(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100%;
峰值期:三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间;
低谷期:三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间;
平稳期:除峰值期和低谷期之外的时间;
瞬时波动:不平衡度超过15%且时间持续30分钟以上;
峰值期说明电流大,波动会比较大,这段时期需要动作的频繁点;低谷期说明电流波动比较小,只需要动作一次就能保证平衡度;而平稳期说明电流波动相对平稳,会不时的出现瞬时波动,这个时期只需要进行瞬时波动治理。
3.根据权利要求1所述的一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,其特征在于,所述步骤S7中,当不平衡度超过15%且持续时间为10分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
4.根据权利要求1所述的一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,其特征在于,所述步骤S9中,当不平衡度超过15%且持续时间为20分钟时,提取前20分钟的主控和换相开关电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整;调整后则一直等待低谷期结束。
5.根据权利要求1所述的一种用于低压配网的三相电流自适应平衡算法,其特征在于,所述步骤S10中,当不平衡度超过15%且持续时间为30分钟时,提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据,然后根据对比三相电流的大小和换相开关所接相序和电流,计算出哪一相需要补偿多少电流,发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。
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