CN110912159A - 一种三相负荷不平衡调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相负荷不平衡调节系统，该系统包括控制器、电流信息采集装置及连续可调装置，控制器连接电流信息采集装置与连续可调装置；连续可调装置能够输出连续的电容容量值或电抗值，且每两相之间跨接有连续可调装置；每相均设置有电流信息采集装置，电流信息采集装置用于采集电流信息；控制器根据采集的电流信息，计算负荷不平衡程度，当出现三相负荷不平衡时，发送控制指令给连续可调装置；连续可调装置根据控制器发送的控制指令输出相应的电容容量值和/或电抗值。本发明的三相负荷不平衡调节系统能够根据负荷的变化，连续可调地改变所通过的电流，实现相间功率转移，达到调节三相不平衡负荷的目的，且结构简单，成本低。

Description

一种三相负荷不平衡调节系统

技术领域

本发明涉及一种三相负荷不平衡调节系统，属于变压器技术领域。

背景技术

电力系统中，发输电领域均为三相对称交流电，但是用户在使用时，均为单相负荷，并且随着居民生活改善，单相大功率负荷也越来越多，并且居民用电有很大的瞬时性，所以在400V配电侧，三相负荷不平衡的现象是十分普遍的，三相负荷不平衡，会降低电能的转换效率，增加线路和变压器的损耗。

鉴于三相不平衡的诸多危害，国家电网也把三相不平衡治理纳入专项综合治理。理论上讲，用户侧三相负荷不平衡，只需要人工手动调整三相负荷的接入情况，就可以实现三相负荷的完全平衡，但是实际使用过程中，因为有些区域缺乏规划和管理，大功率单相负荷越来越多，配电领域用电又有季节性和瞬时性等特点，很难人为调整用电负荷，达到三相负荷平衡的目的。

目前，三相不平衡治理的方案主要有两种，一种是以SVG为代表的负荷补偿法，另一种是以换相开关为代表的负荷调相法。SVG主要的元器件是IGBT，通过控制IGBT的通断，来调整相间负荷，其主要缺点是自身功耗大，易损坏，并且会干扰电力载波通讯；换向开关是负荷调相的主要元件之一，它通过机械代替传统手工调相，实现了真正意义的负荷调整，但是其在调相过程中，会出现短时间的停电，用电负荷出现闪烁的情况，再加上负荷多呈感性，很难真正实现过零点投切。

现有技术中还给出了一种低成本的三相负载不平衡调节装置，即通过在相间连接电容或电感来转移三相有功功率负载，但是用于相间补偿的电容器都是固定的，如图1所示。这种调节装置灵活性差，难以根据负荷的不平衡状态，实现实时可调。授权公告号为CN107482655B的中国发明专利《一种优化有极电容电感组合投切调节三相负载不平衡方法》公开了一种三相负载不平衡调节方法，在相线之间连接配置有多组不等容量的电容，当进行三相负载不平衡调节时，根据现场检测的电网电压、电流等信息，计算各相线之间的电容容量投切数值，然后将各组电容进行优化组合，选出与计算出的投切值差值最小的一组进行投切，实现三相负载不平衡调节。虽然该方式一定程度上实现了根据负荷不平衡状态投切电容，但是依然是固定容量电容的组合，依然存在与负载不平衡状态不能精准匹配的问题，也即不能实现不平衡状态的精确调节，而且需要设置大量的不同组织的电容及切换开关，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相负荷不平衡调节系统，用于解决现有的三相负荷不平衡调节装置结构复杂，调节精度低的问题。

本发明的三相负荷不平衡调节系统包括控制器、电流信息采集装置及连续可调装置，所述控制器连接电流信息采集装置与连续可调装置；所述连续可调装置能够输出连续的电容容量值或电抗值，且每两相之间跨接有所述连续可调装置；每相上均设置有电流信息采集装置，所述电流信息采集装置用于采集电流信息；所述控制器根据采集的电流信息，计算负荷不平衡程度，当出现三相负荷不平衡时，发送控制指令给连续可调装置；连续可调装置根据控制器发送的控制指令输出相应的电容容量值和/或电抗值。

本发明的有益效果：本发明的三相负荷不平衡调节系统能够根据负荷的变化，实现相间电容、电感或电阻的连续、实时地调节，连续改变通过的电流，实时调节三相负荷不平衡，有效地提高了现有调节装置的三相不平衡的调节精度，满足调节需求，提高了整个系统的调节能力；并且结构简单，成本低。

所述连续可调装置为磁控电抗器。随着磁控电抗器技术的成熟和发展，磁控电抗器具有电抗值连续可调、响应速度快等特点，将固定式的电容或电感改为可以连续可调的磁控电抗器，有效地提高了调节系统的三相不平衡的调节精度，提高整个系统的调节能力。

为提高三相负荷不平衡调节系统的可靠性，该系统还包括电压信息采集装置，所述电压信息采集装置用于采集电压信息，所述电压信息采集装置连接控制器，控制器根据采集的电压信息，判断系统是否为非故障性负荷不平衡。

为了准确采集各相电流数据信息，所述电流信息采集装置为电流互感器。

为了准确采集各相电压数据信息，所述电压信息采集装置为电压互感器。

为了实现电流连续可调，所述连续可调装置为可调电容器或可调电抗器。

附图说明

图1是现有的三相负荷不平衡调节装置原理图；

图2是本发明三相负荷不平衡调节系统原理图；

图3是本发明三相负荷不平衡调节系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的三相负荷不平衡调节系统包括控制器、电流信息采集装置及连续可调装置，所述控制器连接电流信息采集装置与连续可调装置；所述连续可调装置能够输出连续的电容容量值或电抗值，且每两相之间跨接有所述连续可调装置；每相上均设置有所述电流信息采集装置，所述电流信息采集装置用于采集电流信息；所述控制器根据采集的电流信息，计算负荷不平衡程度，当出现三相负荷不平衡时，发送控制指令给连续可调装置；连续可调装置根据控制器发送的控制指令输出相应的电容容量值和/或电抗值，实现三相负荷不平衡的调节。

作为最优的实施例，本发明的连续可调装置为磁控电抗器。磁控电抗器，简称MCR，是一种磁控型可控并联电抗器，其原理是利用附加直流励磁磁化铁芯，改变铁芯磁导率，实现电抗值的连续可调；具有成本低、谐波小、响应速度快、容量调节范围宽等特点。磁控电抗器因其优点，广泛的应用于电气化铁路、煤炭、化工、冶金等领域。磁控电抗器一般用于实现无功补偿，本发明充分利用磁控电抗器的优点，将其应用于三相负荷不平衡调节系统中代替现有的固定电容或电感，实现了三相电流的连续可调，实现了三相负荷不平衡调节。本发明在U、V、W三相之间分别跨接了磁控电抗器MCR1、MCR2、MCR3，如图2所示。

当然，连续可调装置也可以采用无极平滑连续可调电容器或其他类型的无极平滑连续可调电感设备。

本发明的电流信息采集装置优选为电流互感器，如图2所示，本发明在U、V、W三相上分别安装了电流互感器，用于采集U、V、W三相的电流Iu、Iv、Iw，三相电流Iu、Iv、Iw分别引入控制器中，控制器判断和计算负荷的不平衡状态，同时给三个磁控电抗器发出所需转移电流的大小的指令，磁控电抗器按照控制器要求动作，输出所需电抗值，达到调节三相负荷不平衡的目的。

当然，为了使得三相负荷不平衡调节系统能够更加可靠地调节，本发明的系统还包括电压信息采集装置，电压信息采集装置用于采集电压信息，该电压信息作为三相负荷不平衡的辅助判断，用于提高负荷不平衡调节的准确性，避免故障时的功率转移。具体地，电压信息采集装置连接控制器，控制器根据电压信息，判断系统是否为非故障性负荷不平衡。当系统为非故障性负荷不平衡时，控制器再根据负荷电流来判断负荷的不平衡程度，从而进行调节。

本发明的电压信息采集装置优选为电压互感器。

图3给出了将上述三相负荷不平衡系统应用于一种具体电网中实例。在正常情况下，三相母线处负荷平衡，三相电流分别为10A，当三相负荷不平衡情况出现，如电流互感器检测的电流信息Iu＝5A，Iv＝15A，Iw＝10A，可知V相负荷功率需求较大，而U相负荷需求较小，若不进行调节，那么就会导致电网不稳定，那么此时可以通过调节磁控电抗器来调节负荷侧各相电流，即在负荷侧实现Iu＝5A，Iv＝15A，Iw＝10A，那么控制器经过分析和计算后，给磁控电抗器MCR2发出需求的电流指令，MCR2接到指令后，迅速动作，调整电抗值，使得MCR2上流过5A电流，而流过MCR2的5A电流与V相上的10A电流汇流后流入V相负荷侧，实现U相和V相之间的有功功率转移，满足运行需求，而且保证了母线处三相负荷的平衡。

本发明通过磁控电抗器来转移相间功率，且可以实现无级平滑连续可调，在满足负荷需求的前提下，保证了母线三相输出电流平衡，在工程应用中有很高的实用价值。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，该系统包括控制器、电流信息采集装置及连续可调装置，所述控制器连接电流信息采集装置与连续可调装置；所述连续可调装置能够输出连续的电容容量值或电抗值，且每两相之间跨接有所述连续可调装置；每相上均设置有电流信息采集装置，所述电流信息采集装置用于采集电流信息；所述控制器根据采集的电流信息，计算负荷不平衡程度，当出现三相负荷不平衡时，发送控制指令给连续可调装置；连续可调装置根据控制器发送的控制指令输出相应的电容容量值和/或电抗值。

2.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，所述连续可调装置为磁控电抗器。

3.根据权利要求1或2所述的三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，该系统还包括电压信息采集装置，所述电压信息采集装置用于采集电压信息，所述电压信息采集装置连接控制器，控制器根据采集的电压信息，判断是否为非故障性负荷不平衡。

4.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，所述电流信息采集装置为电流互感器。

5.根据权利要求3所述的三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，所述电压信息采集装置为电压互感器。

6.根据权利要求1所述的三相负荷不平衡调节系统，其特征在于，所述连续可调装置为可调电容器或可调电抗器。

Images