CN113363994B - 一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，主要按照以下步骤实现：当单相负荷需要投切时，由选相执行终端发出申请信号，并传输到选相控制装置，同时负荷控制开关开始延时计时；选相控制装置收到申请信号，获取低压配电变压器出口的三相电流幅值，选择幅值最小一相为合闸相，并发送合闸指令至执行终端；选相执行终端合上相应选相开关，负荷控制开关延时闭合，完成单相负荷的投入。负荷退出时，先断开负荷控制开关，进而再断开选相开关。本发明可以有效减小配电网的三相不平衡度，改善用户侧的电能质量。

Description

一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法
技术领域
本发明属于电力系统需求侧响应技术领域，具体涉及一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法。
背景技术
目前，我国低压配电台区采用三相四线制供电，供电电压为0.4kV/220V，供电模式为台区三相动力负荷与单相居民负荷混合接线，由于负荷的随机性，使得低压配电网在时间和空间上存在三相不平衡现象。三相不平衡会带来许多危害，主要有以下几种：
1)三相不平衡状态时，中性线中会有电流流过，增加了配电变压器损耗，导致内部温度升高，情况严重会引起绝缘损坏，烧损配电变压器，影响配电网供电可靠性。
2)增加中性线上的线路损耗，减少电动机的输出功率。
3)三相不平衡将增加线路中的电压降，降低电压电能质量，影响用户的电器使用。
目前常用的三相不平衡治理措施主要有无功补偿装置和换相开关等。无功补偿装置能在一定程度上改善三相不平衡问题，但其投资和维护成本高。换相开关通常是带电实现换相，在开关处会产生电弧，导致开关易损坏。
在低压配电网中用电客户以单相居民负荷为主，所以负荷单相接入的情况在整个供电系统中占很大比例。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，能够减小低压配电网的三相不平衡度。
本发明所采用的技术方案是，一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，采用选相投切控制开关，选相投切控制开关包括连接在低压配电变压器出口处的选相控制装置，选相控制装置通过无线信号连接选相执行终端，选相执行终端连接负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3，还包括连接低压配电网B相线路的手动开关KS4，负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3、手动开关KS4一端均连接负荷控制开关KS一端，负荷控制开关KS另一端连接单相负荷，负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3另一端分别连接在配电网的不同相的线路上，具体按照以下步骤实施：
步骤1、当单相负荷需要投入时，闭合负荷控制开关KS，负荷控制开关KS开始延时计时，同时由选相执行终端发出申请信号，该信号通过无线通信发送至选相控制装置；
步骤2、选相控制装置收到申请信号后，采集低压配电变压器出口处一个工频周期内的三相电流采样值，利用傅里叶算法计算三相电流幅值，选择幅值最小的一相为合闸相；
步骤3、由选相控制装置通过无线通信向选相执行终端发送合闸相指令；
步骤4、选相执行终端接收到合闸相指令后操控合闸相开关，即负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3之一；
步骤5、负荷控制开关KS延时时间到，闭合负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断负荷电流是否大于10mA；
步骤6、若负荷电流不小于10mA，负荷投入成功；否则，发出报警信号，由人工手动合上手动开关KS4，完成单相负荷的投入。
本发明的特点还在于：
还包括负荷退出过程:
步骤7、大容量单相负荷退出时，先断开负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断该电流是否大于10mA；
步骤8、若电流不大于10mA，选相开关自动断开；否则，发出报警信号。
步骤1中负荷控制开关KS开始延时的计时时间为无线通信所需时间、选相开关闭合时间及裕度时间之和，裕度时间按通信时间、选相开关闭合时间的误差确定。
负荷选相开关KS1连接配电网A相，负荷选相开关KS2连接配电网B相，负荷选相开关KS3连接配电网C相。
负荷控制开关KS与单相负荷之间还连接电流检测单元。
本发明的有益效果是：
本发明是基于配电网需求侧响应技术、提出的一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，当单相负荷需要投切时，由选相执行终端发出负荷拟投切信号，选相控制装置通过计算得到此时的最佳接入相别，能够有效改善配电网三相不平衡问题，降低配电网电能损耗，提高用户侧电能质量。
附图说明
图1是本发明中选相投切控制开关的连接关系示意图；
图2是本发明一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法流程图；
图3是本发明一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法工作时的逻辑图；
图4是本发明一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法中负荷退出流程图；
图5是本发明的负荷选相投切方法对0.4kV低压配电网进行仿真时连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，采用选相投切控制开关，如图1所示，选相投切控制开关包括连接在低压配电变压器出口处的选相控制装置，选相控制装置通过无线信号连接选相执行终端，选相执行终端连接负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3，还包括连接低压配电网B相线路的手动开关KS4，负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3、手动开关KS4一端均连接负荷控制开关KS一端，负荷控制开关KS另一端连接单相负荷，负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3另一端分别连接在配电网的不同相的线路上，具体按照以下步骤实施，具体操作流程如图2所示，工作时逻辑关系如图3所示：
步骤1、当单相负荷需要投入时，闭合负荷控制开关KS，负荷控制开关KS开始延时计时，同时由选相执行终端发出申请信号，该信号通过无线通信发送至选相控制装置；
步骤2、选相控制装置收到申请信号后，采集低压配电变压器出口处一个工频周期内的三相电流采样值，利用傅里叶算法计算三相电流幅值，选择幅值最小的一相为合闸相；
步骤3、由选相控制装置通过无线通信向选相执行终端发送合闸相指令；
步骤4、选相执行终端接收到合闸相指令后操控合闸相开关，即负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3之一；
步骤5、负荷控制开关KS延时时间到，闭合负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断负荷电流是否大于10mA；
步骤6、若负荷电流不小于10mA，负荷投入成功；否则，发出报警信号，由人工手动合上手动开关KS4，完成单相负荷的投入；
步骤7、如图4所示，大容量单相负荷退出时，先断开负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断该电流是否大于10mA；
步骤8、若电流不大于10mA，选相开关自动断开；否则，发出报警信号。
步骤1中负荷控制开关KS开始延时的计时时间为无线通信所需时间、选相开关闭合时间及裕度时间之和，裕度时间按通信时间、选相开关闭合时间的误差确定。
负荷选相开关KS1连接配电网A相，负荷选相开关KS2连接配电网B相，负荷选相开关KS3连接配电网C相。
负荷控制开关KS与单相负荷之间还连接电流检测单元，能够检测负荷控制开关KS的电流。
选相控制装置即为选相分合闸控制装置，连接在低压配电变压器出口处，具体连接在配电网三相上，还连接单相负荷，用于采集低压配电变压器出口处一个工频周期即20ms时长内的三相电流采样值，以便于选出电流幅值最小的相。
选相执行终端包括微处理器控制模块、电源模块和通信模块。其中，微处理器控制模块连接负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3，用于控制选相开关的通断，通信模块用于和选相控制装置进行无线通信，电源模块连接微处理器控制模块、通信模块，为选相执行终端提供电能。选相执行终端能够控制选相开关合闸相(负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3)的开关闭合。选相控制装置发出闭合电流最小相信号指令，选相执行终端接收到来自选相控制装置下达的闭合指令后，先闭合电流最小相的选相开关，然后负荷控制开关KS再延时闭合。
实施例
采用PSCAD/EMTDC对如图5所示的0.4kV配电网进行仿真，采用三相四线制供电方式，共三条架空线路，线路长度分别为0.5km、0.6km、0.4km、其中1、4、7单元连接C相线路，2、5、8单元连接B相线路，3、6、9单元连接C相线路。已知配电线路A相、B相、C相上的电流幅值分别为744A、664A、745A，三相电流不平衡，不平衡度为3.81％。B相电流最小，中性线上有较大电流。
需要投入的单相负荷安装在1单元，功率为5kW。若不采用负荷选相投切方法，负荷若投入到C相，此时C相线路电流幅值增大至752A，不平衡度增大为4.45％。若采用本发明的负荷选相投切方法，将该单相负荷投入到B相线路，B相线路上的电流幅值增大为671A，计算得到三相电流不平衡度降至3.47％，中性线上的电流由原来的132A降低至116A。
通过上述方式，本发明一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，当单相负荷需要投切时，由选相执行终端发出负荷拟投切信号，选相控制装置通过计算得到此时的最佳接入相别，能够有效改善配电网三相不平衡问题，降低配电网电能损耗，提高用户侧电能质量。

Claims (5)

1.一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，其特征在于，采用选相投切控制开关，所述选相投切控制开关包括连接在低压配电变压器出口处的选相控制装置，所述选相控制装置通过无线信号连接选相执行终端，所述选相执行终端连接负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3，还包括连接低压配电网B相线路的手动开关KS4，所述负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3、手动开关KS4一端均连接负荷控制开关KS一端，所述负荷控制开关KS另一端连接单相负荷，所述负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3另一端分别连接在配电网的不同相的线路上，具体按照以下步骤实施：
步骤1、当单相负荷需要投入时，按下负荷控制开关KS，负荷控制开关KS开始延时计时，同时由选相执行终端发出申请信号，该信号通过无线通信发送至选相控制装置；
步骤2、选相控制装置收到申请信号后，采集低压配电变压器出口处一个工频周期内的三相电流采样值，利用傅里叶算法计算三相电流幅值，选择幅值最小的一相为合闸相；
步骤3、由选相控制装置通过无线通信向选相执行终端发送合闸相指令；
步骤4、选相执行终端接收到合闸相指令后操控合闸相开关，即负荷选相开关KS1、负荷选相开关KS2、负荷选相开关KS3之一；
步骤5、负荷控制开关KS延时时间到，闭合负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断负荷电流是否大于10mA；
步骤6、若负荷电流不小于10mA，负荷投入成功；否则，发出报警信号，由人工手动合上手动开关KS4，完成单相负荷的投入。
2.根据权利要求1所述一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，其特征在于，还包括负荷退出过程:
步骤7、大容量单相负荷退出时，先断开负荷控制开关KS，采集负荷控制开关KS的电流，判断该电流是否大于10mA；
步骤8、若电流不大于10mA，选相开关自动断开；否则，发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，其特征在于，步骤1中所述负荷控制开关KS开始延时的计时时间为无线通信所需时间、选相开关闭合时间及裕度时间之和，裕度时间按通信时间、选相开关闭合时间的误差确定。
4.根据权利要求1所述的一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，其特征在于，所述负荷选相开关KS1连接配电网A相，负荷选相开关KS2连接配电网B相，负荷选相开关KS3连接配电网C相。
5.根据权利要求1所述的一种减小三相不平衡的负荷选相投切方法，其特征在于，所述负荷控制开关KS与单相负荷之间还连接电流检测单元。
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