CN110707722A - 一种分布式综合优化的线损定位治理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式综合优化的线损定位治理系统，涉及智能电网配电自动化技术领域，包括台区变压器、主控箱和换相单元，所述台区变压器的输出端电连接有火线LA、火线LB、火线LC和零线N，所述主控箱包括DSP主控制器、无功补偿控制模块、智能电容器投切开关、无功补偿电容组、主控端电力载波通讯模块、线损计算管理模块、主线负荷信号采集模块、在线调相功能模块和智能配电选相控制器，所述换相单元包括智能换相开关、支线端电力载波通讯模块和支线负荷信号采集模块。该发明能够集无功补偿、电量采集与线损管理、三相不平衡调节功能一体，从根本上减少线损，提高配电网有功功率的比例常数，提高电网的供电质量。

Description

一种分布式综合优化的线损定位治理系统
【技术领域】
本发明属于智能电网配电自动化技术领域，涉及一种分布式综合优化的线损定位治理系统。
【背景技术】
在电力网传输分配过程中产生的有功功率损失和电能损失统称为线路损失，简称线损，在三相四线的配电网中，引起线损的原因有的容抗、感抗阻抗以及三相不平衡等，特别是三相不平衡，加大了电力系统的无功功率，由于配电网是三相与单相用户混合用电网，因此电压配电网常采用三相四线制线路供电，配电变压器输出侧接三相低压配电网的低压交流母线，低压交流母线经低压配电开关分配出多条低压出线。低压出线结合配电网实际负载情况分为三相用电支线和单相用电支线，或三相与单相混合用电支线。其中，单相用电支线要根据单相负载情况分别分配到三相配电交流母线中的LA、LB和LC三相中的某一项以及N线中，构成单相供电回路，当A、B、C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，配电网中三相不平衡的存在对配电网线路的正常运行产生很多危害，主要包括增加线路的电能损耗、增加配电变压器的电能损耗、造成三相负载运行效率降低、影响用电设备安全运行、降低用电设备的使用寿命、使配电变压器中产生零序电流、变压器损耗增加、噪音和温升提高、变压器整体可接入容量受限、降低配网经济系增加配电网保护系统误动作造成的断电风险等，影响用户的正常生产与生活用电需求。
在接入单相用电负荷时，虽然将单相负荷均匀分配到A、B、C三相中，而实际情况是单相负荷具有用电时间不一致、用电负荷大小不相同等随机性差异的特点，造成电压配电网中配电变压器供电运行过程中时刻存在三相平衡现象，因此，低压配电网中配电变压器三相不平衡问题是线损治理必须要面对的关键问题之一，现有技术中的线损定位治理系统在实际投入使用中，对于三相不平衡问题的解决方案仍然不够完善，对电网供电质量还有很大的提高空间，需要一种集无功补偿、电量采集与线损管理、三相不平衡调节功能为一体的线损定位系统，才能从根本上减少线损，提高配电网有功功率的比例常数，提高电网的供电质量。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有技术中对于三相不平衡问题的解决方案仍然不够完善的问题，提供一种分布式综合优化的线损定位治理系统，该系统能够集无功补偿、电量采集与线损管理、三相不平衡调节功能一体，可进一步降低线损，减少电网谐振，提高电网的供电质量，而且适用性强。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种分布式综合优化的线损定位治理系统，包括：
台区变压器，所述台区变压器的输出端电连接有火线LA、火线LB、火线LC和零线N；
主控箱，所述主控箱采集台区变压器首端主线电路的负荷信息，结合负荷信息对线损进行计算管理，生成调相信号，再将调相信号反馈至换相单元，以实现用户负载端和主线路端的无触点过零换相，使火线LA、火线LB和火线LC之间的负载平衡；另外，主控箱结合负载信息信号，对火线LA、火线LB和火线LC的无功补偿，降低电网谐波；
换相单元，所述换相单元包括智能换相开关、支线端电力载波通讯模块和支线负荷信号采集模块；所述智能换相开关的进线端通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述支线端电力载波通讯模块分别通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述支线端电力载波通讯模块分别与智能换相开关和支线负荷信号采集模块电连接，所述支线负荷信号采集模块通过设置于智能换相开关出线端的支线互感器组采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息；
所述主控箱通过主控端电力载波通讯模块和支线端电力载波通讯模块与换相单元实现信号通讯。
本发明进一步的改进在于：
所述主控箱包括DSP主控制器、无功补偿控制模块、智能电容器投切开关、无功补偿电容组、主控端电力载波通讯模块、线损计算管理模块、主线负荷信号采集模块、在线调相功能模块和智能配电选相控制器；
所述DSP主控制器通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，所述DSP主控制器与无功补偿控制模块信号连接，所述无功补偿控制模块与智能电容器投切开关的控制端信号连接，所述智能电容器投切开关与无功补偿电容组信号连接，所述智能电容器投切开关通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，所述DSP主控制器与主控端电力载波通讯模块信号连接，所述DSP主控制器与线损计算管理模块信号连接，所述线损计算管理模块与主线负荷信号采集模块信号连接，所述主线负荷信号采集模块通过主线互感器组采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息，所述DSP主控制器与在线调相功能模块信号连接，所述在线调相功能模块与智能配电选相控制器信号连接。
所述智能电容器投切开关选用可控硅动态无功补偿投切开关。
所述智能换相开关包括进线接线柱、换相开关组、第一辅助回路、第一辅助回路、第二辅助回路、负荷选择开关和处理器；
所述进线接线柱的每个接线柱单体的进线端分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述进线接线柱的每个接线柱单体的出线端分别与换相开关组的每个开关单体的进线端电连接，且进线接线柱的每个接线柱单体的出线端分别与第一辅助回路和第二辅助回路电连接，所述第一辅助回路和第二辅助回路分别与负荷选择开关电连接，所述负荷选择开关分别通过导线与换相开关组的每个开关单体的出线端电连接，所述处理器的信号端分别与换相开关组的每个开关单体的控制端信号连接，且处理器的信号端分别与第一辅助回路和第二辅助回路的信号端信号连接。
所述换相开关组的每个开关单体的均选用双向可控硅式无触点开关。
所述处理器内置有过载保护和漏电保护程序，通过支线负荷信号采集模块和支线端电力载波通讯模块反馈的负载信号，并通过设定的阈值控制换相开关组的开关状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过主控箱内的DSP主控制器、无功补偿控制模块、无功补偿电容组、主控端电力载波通讯模块、线损计算管理模块、主线负荷信号采集模块、在线调相功能模块和以及换相单元内的智能换相开关、支线端电力载波通讯模块和支线负荷信号采集模块的配合工作，能够使该线损定位治理系统集无功补偿、电量采集与线损管理、三相不平衡调节功能一体，进一步降低线损，减少电网谐振，提高电网的供电质量，另外通过主控箱内的主控端电力载波通讯模块和换相单元内的支线端电力载波通讯模块使主控箱和换相单元之间的电力载波通讯，使该系统便于布置，提高其适用性。
进一步的，本发明通过智能换相开关内的进线接线柱、换相开关组、第一辅助回路、第一辅助回路、第二辅助回路、负荷选择开关和处理器的配合设计，能够实现用户负载端和主线路端的无触点过零换相，而且不影响连续用电和供电。
【附图说明】
图1为本发明的电气原理结构图；
图2为本发明换相单元的电气结构图；
图3为本发明智能换相开关的电气结构图。
图中，1-台区变压器；2-主控箱；21-DSP主控制器；22-无功补偿控制模块；23-智能电容器投切开关；24-无功补偿电容组；25-主控端电力载波通讯模块；26-线损计算管理模块；27-主线负荷信号采集模块；28-在线调相功能模块；29-智能配电选相控制器；3-换相单元；31-智能换相开关；311-进线接线柱；312-换相开关组；313-第一辅助回路；314-第二辅助回路；315-负荷选择开关；316-处理器；32-支线端电力载波通讯模块；33-支线负荷信号采集模块；4-主线互感器组；5-支线互感器组。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-3，本发明分布式综合优化的线损定位治理系统，包括台区变压器1、主控箱2和若干换相单元3，台区变压器1的输出端电连接有火线LA、火线LB、火线LC和零线N；主控箱2包括DSP主控制器21、无功补偿控制模块22、智能电容器投切开关23、无功补偿电容组24、主控端电力载波通讯模块25、线损计算管理模块26、主线负荷信号采集模块27、在线调相功能模块28和智能配电选相控制器29，换相单元3包括智能换相开关31、支线端电力载波通讯模块32和支线负荷信号采集模块33；
DSP主控制器21通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，DSP主控制器21与无功补偿控制模块22信号连接，无功补偿控制模块22与智能电容器投切开关23的控制端信号连接，智能电容器投切开关23与无功补偿电容组24信号连接，智能电容器投切开关23通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，智能电容器投切开关23选用可控硅动态无功补偿投切开关，可进一步提高该系统无功补偿功能的动作速度，提高该系统对电网配电的谐波调整能力，进一步提高电网系统有功功率的比例常数；DSP主控制器21与主控端电力载波通讯模块25信号连接，DSP主控制器21与线损计算管理模块26信号连接，线损计算管理模块26与主线负荷信号采集模块27信号连接，主线负荷信号采集模块27通过主线互感器组4采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息，DSP主控制器21与在线调相功能模块28信号连接，在线调相功能模块28与智能配电选相控制器29信号连接；
智能换相开关31的进线端通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，支线端电力载波通讯模块32分别通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，支线端电力载波通讯模块32分别与智能换相开关31和支线负荷信号采集模块33电连接，支线负荷信号采集模块33通过设置于智能换相开关31出线端的支线互感器组5采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息；
智能换相开关31包括进线接线柱311、换相开关组312、第一辅助回路313、第一辅助回路313、第二辅助回路314、负荷选择开关315和处理器316。进线接线柱311的每个接线柱单体的进线端分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，进线接线柱311的每个接线柱单体的出线端分别与换相开关组312的每个开关单体的进线端电连接，且进线接线柱311的每个接线柱单体的出线端分别与第一辅助回路313和第二辅助回路314电连接，第一辅助回路313和第二辅助回路314分别与负荷选择开关315电连接，负荷选择开关315分别通过导线与换相开关组312的每个开关单体的出线端电连接，处理器316的信号端分别与换相开关组312的每个开关单体的控制端信号连接，且处理器316的信号端分别与第一辅助回路313和第二辅助回路314的信号端信号连接。通过采用上述技术方案，能够实现实现用户负载端和主线路端的无触点过零换相，不影响连续用电和持续供电。
换相开关组312的每个开关单体的均选用双向可控硅式无触点开关，能够进一步提高换相开关组312的响应速度，而且双向可控硅式无触点开关价格低廉，进而进一步节约其造价成本。
处理器316还具有过载保护、漏电保护程序，其通过支线负荷信号采集模块33和支线端电力载波通讯模块32反馈的负载信号，并通过其内部程序设定的阈值控制换相开关组312的开关状态，以实现支路负载端的过载保护功能和漏电保护功能，该方案能够进一步保证该系统的运行稳定，降低电网配电损耗。
主控箱2通过主控端电力载波通讯模块25和支线端电力载波通讯模块32与换相单元3实现信号通讯。
本发明的工作原理：
如图1和图2所示，首先通过主线负荷信号采集模块27并利用主线互感器组4采集台区变压器1首端主线电路的负荷信息，再通过换相单元3采集支线电路的负荷信息，并通过主控端电力载波通讯模块25和支线端电力载波通讯模块32实现主控箱2和换相单元3之间负荷信息通讯，然后通过线损计算管理模块26结合负荷信息实现对线损的计算管理，再通过DSP主控制器21、智能配电选相控制器29和在线调相功能模块28的配合工作提供调相信号，调相信号通过主控端电力载波通讯模块25反馈至支线端电力载波通讯模块32，最后通过支线端电力载波通讯模块32控制智能换相开关31的开关状态，以实现用户负载端和主线路端的无触点过零换相，使火线LA、火线LB和火线LC之间的负载平衡，另外通过主控箱2内的无功补偿控制模块22、智能电容器投切开关23和无功补偿电容组24的配合工作，并结合主线负荷信号采集模块27和支线负荷信号采集模块33的所提供的负载信息信号，实现对火线LA、火线LB和火线LC的无功补偿，降低电网谐波，综上所述，就能集无功补偿、电量采集与线损管理、三相不平衡调节功能一体，从根本上减少线损，提高配电网有功功率的比例常数，另外通过智能换相开关31内的换相开关组312、第一辅助回路313、第一辅助回路313、第二辅助回路314、负荷选择开关315和处理器316的配合设计，可实现无触点过零换相，不影响连续用电和供电，进一步提高了电网的供电质量。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，包括：
台区变压器(1)，所述台区变压器(1)的输出端电连接有火线LA、火线LB、火线LC和零线N；
主控箱(2)，所述主控箱(2)采集台区变压器(1)首端主线电路的负荷信息，结合负荷信息对线损进行计算管理，生成调相信号，再将调相信号反馈至换相单元(3)，以实现用户负载端和主线路端的无触点过零换相，使火线LA、火线LB和火线LC之间的负载平衡；另外，主控箱结合负载信息信号，对火线LA、火线LB和火线LC的无功补偿，降低电网谐波；
换相单元(3)，所述换相单元(3)包括智能换相开关(31)、支线端电力载波通讯模块(32)和支线负荷信号采集模块(33)；所述智能换相开关(31)的进线端通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述支线端电力载波通讯模块(32)分别通过导线分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述支线端电力载波通讯模块(32)分别与智能换相开关(31)和支线负荷信号采集模块(33)电连接，所述支线负荷信号采集模块(33)通过设置于智能换相开关(31)出线端的支线互感器组(5)采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息；
所述主控箱(2)通过主控端电力载波通讯模块(25)和支线端电力载波通讯模块(32)与换相单元(3)实现信号通讯。
2.根据权利要求1所述的分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，所述主控箱(2)包括DSP主控制器(21)、无功补偿控制模块(22)、智能电容器投切开关(23)、无功补偿电容组(24)、主控端电力载波通讯模块(25)、线损计算管理模块(26)、主线负荷信号采集模块(27)、在线调相功能模块(28)和智能配电选相控制器(29)；
所述DSP主控制器(21)通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，所述DSP主控制器(21)与无功补偿控制模块(22)信号连接，所述无功补偿控制模块(22)与智能电容器投切开关(23)的控制端信号连接，所述智能电容器投切开关(23)与无功补偿电容组(24)信号连接，所述智能电容器投切开关(23)通过导线分别与火线LA、火线LB、火线LC和零线N电连接，所述DSP主控制器(21)与主控端电力载波通讯模块(25)信号连接，所述DSP主控制器(21)与线损计算管理模块(26)信号连接，所述线损计算管理模块(26)与主线负荷信号采集模块(27)信号连接，所述主线负荷信号采集模块(27)通过主线互感器组(4)采集火线LA、火线LB、火线LC和零线N之间的负载信息，所述DSP主控制器(21)与在线调相功能模块(28)信号连接，所述在线调相功能模块(28)与智能配电选相控制器(29)信号连接。
3.根据权利要求1所述的分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，所述智能电容器投切开关(23)选用可控硅动态无功补偿投切开关。
4.根据权利要求1所述的分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，所述智能换相开关(31)包括进线接线柱(311)、换相开关组(312)、第一辅助回路(313)、第一辅助回路(313)、第二辅助回路(314)、负荷选择开关(315)和处理器(316)；
所述进线接线柱(311)的每个接线柱单体的进线端分别与火线LA、火线LB和火线LC电连接，所述进线接线柱(311)的每个接线柱单体的出线端分别与换相开关组(312)的每个开关单体的进线端电连接，且进线接线柱(311)的每个接线柱单体的出线端分别与第一辅助回路(313)和第二辅助回路(314)电连接，所述第一辅助回路(313)和第二辅助回路(314)分别与负荷选择开关(315)电连接，所述负荷选择开关(315)分别通过导线与换相开关组(312)的每个开关单体的出线端电连接，所述处理器(316)的信号端分别与换相开关组(312)的每个开关单体的控制端信号连接，且处理器(316)的信号端分别与第一辅助回路(313)和第二辅助回路(314)的信号端信号连接。
5.根据权利要求4所述的分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，所述换相开关组(312)的每个开关单体的均选用双向可控硅式无触点开关。
6.根据权利要求5所述的分布式综合优化的线损定位治理系统，其特征在于，所述处理器(316)内置有过载保护和漏电保护程序，通过支线负荷信号采集模块(33)和支线端电力载波通讯模块(32)反馈的负载信号，并通过设定的阈值控制换相开关组(312)的开关状态。
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