CN113809762A - 基于换相开关的三相不平衡调节装置及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节装置及调节方法，包括主控器和若干换相开关，所述的主控器安装在变压器的出线端，所述的换相开关安装在相应单相负荷的进线端，且所述的主控器通信连接于所述的换相开关。本方案从根本上解决实际负荷分配问题，在治理三相负荷不平衡问题的同时降低台区线损率，符合标本兼治理念。
Description
技术领域
本发明属于海上变压器绕组直流电阻试验技术领域，尤其是涉及一种基于换相开关的三相不平衡调节装置及调节方法。
背景技术
三相电流不平衡度是衡量电网质量好坏的重要指标，而电网质量的好坏直接决定了用户的用电质量，其重要程度不言而喻。
低压配电网用电负荷较为复杂，并且多为单项负荷，虽然在台区建设时已经将负荷均衡分配到A、B、C三相上，但由于用户用电习惯和负荷的随机性，实际上负荷并不能达到均衡分配，这是三相负荷不平衡问题的根源所在。
三相负荷不平衡带来的危害有：
1造成配电变压器和线路损耗增加，降低供电可靠性；
2配电变压器在三相负荷严重不平衡运行时会产生较大的零序电流，零序电流产生的零序磁通江使变压器产生额外的铁损而发热，严重时会烧毁配电变压器。产生零序电流通过中性线，带来附加损耗，严重时会烧毁中性线；
3重载相供电电压质量大大下降；
4引起系统中性点偏移，重载相末端电压偏低，导致部分负荷无法正常，造成配电变压器的出力降低，电能转换效率下降；
5变压器绕组结构是按三相负荷平衡工况设计的，其每组绕组结构性能一样，所配置的每相额定容量是相等的。配电变压器所允许的最大出力值受到三相负荷中最大一相限制，在三相不平衡运行时，负荷轻的一相就会出现富余容量，影响整个配变的出力状况。配电变压器三相负荷不平衡越严重，其出力减少就越多。最终造成配电变压器无法达到额定输出值，备用容量亦相应减少。
为了解决上述技术问题，人们进行了长期的研究，中国专利公开了一种三相不平衡调节装置[申请号：CN201720817414.2]，包括进线柜和出线柜，进线柜和出线柜之间连接有A相线，B相线和C相线；A相线，B相线和C相线分别设有用于采集A相线，B相线和C相线负载端电流信号的电流互感器；电流互感器分别通过常闭开关连接汇流母排；汇流母排还分别通过熔断器连接三相不平衡调节器和智能电容；三相不平衡调节器包括IGBT控制电路、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、母线电容和第一电抗、第二电抗、第三电抗；IGBT控制电路的控制端分别与第一IGBT的门极、第二IGBT的门极、第三IGBT的门极、第四IGBT的门极、第五IGBT的门极、第六IGBT的门极连接；第一IGBT的集电极与第二IGBT的发射极连接，所述第三IGBT的集电极与第四IGBT的发射极连接，第五IGBT的集电极与第六IGBT的发射极连接，第一IGBT的发射极、第三IGBT的发射极和第五IGBT的发射极相连接至母线电容的负极，第二IGBT的集电极、第四IGBT的集电极和第六IGBT的集电极相连接至母线电容的正极；第一IGBT的发射极经第一电抗连接至C相线负载端，第三IGBT的发射极经第二电抗连接至B相线负载端，第五IGBT的发射极经第三电抗连接至A相线负载端。
上述方案中，三相不平衡面向的对象是电流且实时采集，使得无论负载分布如何、用电时间不一致，只要实时检测的三相电流因负载变化导致不平衡，都能快速动作平衡电流。但是上述方案仍然存在一定的缺陷，例如，上述方案中不能从根本上解决实际负荷均衡分配问题，已配置常规低压无功补偿装置的配电台区，不宜安装上述方案的调节装置导致上述调节装置的适用范围受限。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于换相开关的三相不平衡调节装置；
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种基于换相开关的三相不平衡调节方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种基于换相开关的三相不平衡调节装置，包括主控器和若干换相开关，所述的主控器安装在变压器的出线端，所述的换相开关安装在相应单相负荷的进线端，且所述的主控器通信连接于所述的换相开关。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节装置中，一个单相负荷的进线端最多安装一个换相开关，每个换相开关均通信连接于所述的主控器。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节装置中，所述的换相开关通过无线通信方式和/或电力载波通信方式与主控器通信连接；
所述的换相开关中具有用于监测换相断电时间和驱动时间的监测单元。
一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，包括以下步骤：
S1.由主控器获取包括不平衡度的电能参数，并将当前不平衡度与平衡度阈值进行比较；
S2.当当前不平衡度超过平衡度阈值时制定一个或多个换相策略，且当制定一个换相策略时将该换相策略作为有效换相策略并执行步骤S4，当制定出多个换相策略时启动换相策略评估，并执行步骤S3；
S3.根据换相策略评估结果确定一个有效换相策略；
S4.依有效换相策略驱动相应的换相开关进行换相动作。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S2中，当当前不平衡度在设定时间段内连续超过平衡度阈值时制定一个或多个换相策略。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S2中，制定换相策略前先遍历各换相开关以获取各换相开关包括当前相位、电流、历史动作次数、是否存在自检故障的开关数据；
且所述的主控器根据各换相开关的开关数据及采样和/或计算得到的包括不平衡度、三相电压、三相电流、中性极电流、三相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的电能参数制定一个或多个换相策略；
步骤S3中，主控器计算各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数、以及调节后的三相电流不平衡度，然后通过换相策略评估算法基于各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数和调节后的三相电流不平衡度计算各换相策略的策略得分，最后根据策略得分确定有效换相策略。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S3中，换相策略评估算法包括：
S31.将所有n个换相策略的约束条件列成A、B、C、D四个矩阵：
J1＝[A1，B1，C1，D1]
J2＝[A2，B2，C2，D2]
...
Jn＝[An，Bn，Cn，Dn]；
J1代表策略1，J2代表策略2…Jn代表策略n；
A＝[A1，A2，A3，...，An]
B＝[B1，B2，B3，...，Bn]
C＝[C1，C2，C3，...，Cn]
D＝[D1，D2，D3，...，Dn]
矩阵A表示从1到n的各个换相策略的负载电流迁移值；
矩阵B表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关的总历史动作次数；
矩阵C表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关个数；
矩阵D表示从1到n的各个换相策略调节后的三相电流不平衡度；
S32.使用从小到大的n个数值统一为各矩阵内的元素按照数值从小到大赋值；
S33.为赋值后矩阵乘上权重系数：
A＝K1×[a1，a2，a3，...，an]＝[K1a1，K1a2，K1a3，...，K1an]
B＝K4×[b1，b2，b3，...，bn]＝[K4b1，K4b2，K4b3，...，K4bn]
C＝K2×[c1，c2，c3，...，cn]＝[K2c1，K2c2，K2c3，...，K2cn]
D＝K3×[d1，d2，d3，...，dn]＝[K3d1，K3d2，K3d3，...，K3dn]
a1…an表示重新赋值后的A1…An；b1…bn表示重新赋值后的B1…Bn；c1…cn表示重新赋值后的C1…Cn；d1…dn表示重新赋值后的D1…Dn；
K1表示保证负载电流迁移值最小的权重系数，K2表示保证需要动作的换相开关个数最少的权重系数，K3表示保证三相电流不平衡度最低的权重系数，K4表示需动作换相开关的总历史动作次数最少的权重系数；且K1<K2<K3<K4；
S34.计算每个换相策略的策略得分：
j1＝[K1a1,K4b1,K2c1,K3d1]＝K1a1+K4b1+K2c1+K3d1
j2＝[K1a2,K4b2,K2c2,K3d2]＝K1a2+K4b2+K2c2+K3d2
...
jn＝[K1an,K4bn,K2cn,K3dn]＝K1an+K4bn+K2cn+K3dn
j1代表策略1的策略得分，J2代表策略2的策略得分，…，Jn代表策略n的策略得分；
S35.比较j1、j2…jn大小，取其中最小的ji对应的换相策略Ji为有效换相策略，i＝1,2,…,n。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S4之后还包括以下步骤：
S5.换相开关进行换相动作时对换相断电时间和驱动时间进行监测，并将监测到的换相断电时间和驱动时间返回给主控器。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S4包括：
S41.提取有效换相策略涉及到的各换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间；
S42.根据各换相开关的上次换相断电时间和驱动时间确定各相应换相开关的驱动时机以使换相开关过零投切。
在上述的基于换相开关的三相不平衡调节方法中，步骤S42中，同时根据各换相开关的上次换相断电时间和驱动时间确定各相应换相开关的给电压时间，且驱动时机确定为，在过零点时刻提前时间t给驱动电压，给电压时间确定为t，t表示换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间。
本发明的优点在于：
1通过控制算法实时将负荷均衡分配到三相上，达到降低线路三相负荷平衡分配的目的；
2本方案从根本上解决实际负荷分配问题，在治理三相负荷不平衡问题的同时降低台区线损率，符合标本兼治理念；
3本方案实现容易，具有结构简单、造价低等优点，即使在已配置常规低压无功补偿装置的配电台区也能够应用本方案的调节装置，具有较宽的适用范围；
4、通过特定的算法对各换相策略进行评估，从而选出最优的换相策略；
5、通过约束条件及根据重要程度给权值的方式将各种受换相影响的多个因素考虑在内，使选出的最优换相策略具有最好的效果，实现了此彼兼顾的效果；
6、能够在换相过程中避免对用户造成影响，同时使调节后的不平衡度尽量低；
通过选用需动作换相开关个数最少的策略，从调节装置整体上看能够延长装置中所有换相开关的使用寿命；
而且将换相开关的历史动作次数作为一个约束条件，能够平衡各换相开关的寿命，便于统一管理，统一维护，统一更换。
附图说明
图1为本发明实施例一中基于换相开关的三相不平衡调节装置的安装示意图；
图2为本发明实施例二中基于换相开关的三相不平衡调节方法的方法流程图；
图3为本发明实施例三中换相开关进行换相动作的时间轴示意图。
附图标记：主控器1；换相开关2；变压器3；单相负荷4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节装置，包括主控器1和若干换相开关2。如图1所示，主控器1安装在变压器3的出线端，换相开关2安装在相应单相负荷4的进线端，在投入使用时，一个台区内，可以所有单相负荷4的进线端都安装一个换相开关2，也可以选择性地在几个单相负荷4的进线端都一个换相开关2，具体由技术人员根据需要安装即可。三相负荷5的进线端不安装换相开关2。各换相开关2均通信连接于本台区对应的主控器1。本实施例的主控器采用宇诺公司型号为YN-ZKQXXX的主控器，XXX表示所使用的主控器的变压器容量值；换相开关采用宇诺公司型号为YN-HXKGXXX的换相开关，这里的XXX表示所使用的换相开关的额定电流。当然，在实际应用时，也可以使用其他厂家的主控器及换相开关，这里不进行限制。
优选地，换相开关2和主控器1中分别具有无线通信模块和电力载波模块，两者通过无线通信方式、电力载波通信方式通信连接，这里采用双模通信方式，能够确保两者时间的通信可靠。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，包括以下步骤：
S1.由主控器1获取包括不平衡度的电能参数，并将当前不平衡度与平衡度阈值进行比较；
S2.当当前不平衡度在设定时间段内连续超过平衡度阈值时，即不平衡度大于平衡度阈值的状态持续的时间达到设定时间时，主控器1遍历各个换相开关2，得到各换相开关2的当前相位、电流、历史动作次数、是否存在自检故障等开关数据，然后根据各换相开关2的开关数据及采样和/或计算得到的包括不平衡度、三相电压、三相电流、中性极电流、三相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等电能参数制定一个或多个换相策略，通常情况下会制定多个换相策略，且当制定一个换相策略时将该换相策略作为有效换相策略并执行步骤S4，当制定出多个换相策略时启动换相策略评估，并执行步骤S3；
以执行策略后不平衡度能够恢复到平衡度阈值以下为准制定一个或多个换相策略，如一个台区内有第一～第九9个单相负荷连接有换相开关2，主控器1根据电能参数和各换相开关2的开关数据计算认为通过切换第一单相负荷处及第三单相负荷处的两个换相开关2能够使平衡度达到平衡度阈值以下，通过切换其中的第一、第五两个单相负荷4处的两个换相开关2也能够使平衡度达到平衡度阈值以下，则主控器1可以给出前述两个换相策略。另外，可以事先设置策略阈值，当主控器1制定的换相策略多于策略阈值时，随机选择策略阈值对应的个数，或选其中平衡度最低的策略阈值对应个数策略进行后续的策略评估；当制定的换相策略少于或等于策略阈值时，直接对制定的换相策略进行评估即可。如设置策略阈值为5、10或20，以设置策略阈值为5为例，当主控器1制定的换相策略多于5个时，随机选择5个，或选其中平衡度最低的5个策略进行后续的策略评估，当制定的换相策略少于或等于5个时，直接对制定的换相策略进行评估即可。
S3.根据换相策略评估结果确定一个有效换相策略；
S4.依有效换相策略驱动相应的换相开关2进行换相动作。
优选地，本实施例主控器1计算各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数、以及调节后的三相电流不平衡度，然后通过换相策略评估算法基于各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数和调节后的三相电流不平衡度计算各换相策略的策略得分，最后根据策略得分确定有效换相策略。
本实施例将在换相过程中对电路或换相开关造成不良影响的各种因素考虑在内，既能够实现将不平衡度调节至尽量低的水平，又能够使台区内的负载电流迁移值尽量小，避免不平衡度调节过程对用户侧造成影响，还能够兼顾换相开关的使用寿命，将各换相策略涉及到的换相开关数量考虑在内，同时还将涉及到的换相开关的历史动作次数考虑在内，能够平衡各换相开关的寿命，便于统一管理，统一维护，统一更换。
基于本方案思路，在理想条件下最终执行的换相策略满足以下条件：
1、负载电流小的换相开关优先动作，负载电流大的换相开关不动作，即总的负载电流迁移值最小；
2、换相开关的执行机构具有电气寿命和机械寿命，所以使总历史动作次数少的换相开关优先动作，动作次数较多的换相开关尽量不动作；
3、动作最少的换相开关个数使得三相电流不平衡度低于设定阈值；
4、调节后三相电流不平衡度达到最低；
即以上理想条件下的约束条件总结为：
J’＝min(A,B,C,D)
其中J’表示目标换相策略，A表示本次调节活动的负载电流迁移值，B表示本次调节活动中动作的所有换相开关总的已经动作的次数，C表示本次调节活动中需要动作的换相开关个数，D表示调节后的三相电流不平衡度。
而实际情况中同时满足电流迁移值最小、换相开关总历史动作次数最少、需要动作的换相开关个数最少，三相电流不平衡度最低几乎是不存在的。
本方法根据各约束条件的中套程度对以上约束条件设置了权重概念，具体的权重值由本领域技术人员根据实际情况确定，最终根据权重综合判断寻找相对最优解，即在兼顾各方面的前提下确定最终的有效换相策略。
寻找最优解的具体方法为：
S31.每个换相策略列一个矩阵：
J1＝[A1，B1，C1，D1]
J2＝[A2，B2，C2，D2]
...
Jn＝[An，Bn，Cn，Dn]；
J1代表策略1，J2代表策略2…Jn代表策略n，A1～An分别表示策略1～策略n的负载电流迁移值，B1～Bn分别表示策略1～策略n的需动作换相开关的总历史动作次数，C1～Cn分别表示策略1～策略n的需动作换相开关个数，D1～Dn分别表示策略1～策略n的调节后的三相电流不平衡度；
将所有n个换相策略的约束条件列成A、B、C、D四个矩阵：
A＝[A1，A2，A3，...，An]
B＝[B1，B2，B3，...，Bn]
C＝[C1，C2，C3，...，Cn]
D＝[D1，D2，D3，...，Dn]
矩阵A表示从1到n的各个换相策略的负载电流迁移值；
矩阵B表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关的总历史动作次数；
矩阵C表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关个数；
矩阵D表示从1到n的各个换相策略调节后的三相电流不平衡度。
S32.使用从小到大的n个数值统一为各矩阵内的元素按照数值从小到大赋值。可以先对各元素进行从小到大排序后进行赋值，也可以直接对各元素进行赋值。ABCD四个矩阵表征的内容单位不同，通过本步骤对当中元素进行赋值后能够实现对四个矩阵进行统一量化。数值最大的赋最大值，数值最小的赋最小值，该用于赋值的n个数值优选从1开始，间隔为1的n个数值，即1、2、3…n，如矩阵A中，数值最大的Ai赋n，数值最小的Ai赋1，Ai表示A1-An中的某个，i＝1,2,…,n。在实际应用中，所赋值的最大值、最小值及间隔不限定，如还可以用2、4、6…2n的n个数值为元素赋值。
S33.为赋值后矩阵乘上权重系数：
A＝K1×[a1，a2，a3，...，an]＝[K1a1，K1a2，K1a3，...，K1an]
B＝K4×[b1，b2，b3，...，bn]＝[K4b1，K4b2，K4b3，...，K4bn]
C＝K2×[c1，c2，c3，...，cn]＝[K2c1，K2c2，K2c3，...，K2cn]
D＝K3×[d1，d2，d3，...，dn]＝[K3d1，K3d2，K3d3，...，K3dn]
a1…an表示重新赋值后的A1…An；b1…bn表示重新赋值后的B1…Bn；c1…cn表示重新赋值后的C1…Cn；d1…dn表示重新赋值后的D1…Dn；
K1表示保证负载电流迁移值最小的权重系数，K2表示保证需要动作的换相开关个数最少的权重系数，K3表示保证调节后三相电流不平衡度最低的权重系数，K4表示需动作换相开关2的总历史动作次数最少的权重系数；且K1<K2<K3<K4，最终判断综合数值最小为最优解，因此此处权重越高，权重系数越小。即如下表所示，负载电流迁移值最小的约束条件为最高权重；调节活动中换相开关动作个数最少为第二权重；调节后三相电流不平衡度最低为第三权重；总历史动作次数最少为第四权重。
S34.计算每个换相策略的策略得分：
j1＝[K1a1,K4b1,K2c1,K3d1]＝K1a1+K4b1+K2c1+K3d1
j2＝[K1a2,K4b2,K2c2,K3d2]＝K1a2+K4b2+K2c2+K3d2
...
jn＝[K1an,K4bn,K2cn,K3dn]＝K1an+K4bn+K2cn+K3dn
j1代表策略1的策略得分，J2代表策略2的策略得分，…，Jn代表策略n的策略得分；
S35.比较j1、j2…jn大小，取其中最小的ji对应的换相策略Ji为有效换相策略，i＝1,2,…,n。
为了更清楚地说明本方法，下面以具体算例进行举例：
策略1(J1)：
负载电流迁移值：200A；
需要动作的换相开关的总历史动作次数：100次；
本次调节需要动作的换相开关个数：8个；
按该策略调节后三相电流不平衡度：5％；
策略2(J2)：
负载电流迁移值：100A；
需要动作的换相开关的总历史动作次数：50次；
本次调节需要动作的换相开关个数：3个；
按该策略调节后三相电流不平衡度：2％
策略3(J3)：
负载电流迁移值：300A；
需要动作的换相开关的总历史动作次数：30次；
本次调节需要动作的换相开关个数：10个；
按该策略调节后三相电流不平衡度：15％
上述四个约束条件事先被权重分配为：
k1＝0.1；k2＝0.2；k3＝0.3；k4＝0.4
矩阵A、B、C、D分别为：
A＝[A1(200A)，A2(100A)，A3(300A)]
B＝[B1(100次)，B2(50次)，B3(30次)]
C＝[C1(8个)，C2(3个)，C3(10个)]
D＝[D1(5％)，D2(2％)，D3(15％)]
然后对A、B、C、D排序
A＝[A2(100A)，A1(200A)，A3(300A)]
B＝[B3(30次)，B2(50次)，B1(100次)]
C＝[C2(3个)，C1(8个)，C3(10个)]
D＝[D2(2％)，D1(5％)，D3(15％)]
用1～3对上述四个矩阵中的元素进行从小到大的赋值：
A＝[A2，A1，A3]
B＝[B3(1)，B2，B1]
C＝[C2，C1，C3]
D＝[D2，D1，D3]
加权并恢复排序就是：
A＝K1×[a1，a2，a3]＝[2,1,3]
B＝K4×[b1，b2，b3]＝[3,2,1]
C＝K2×[c1，c2，c3]＝[2,1,3]
D＝K3×[d1，d2，d3]＝[2,1,3]
然后计算3个换相策略的得分：
j1＝K1a1+K4b1+K2c1+K3d1＝2×0.1+3×0.4+2×0.2+2×0.3＝2.4
j2＝K1a2+K4b2+K2c2+K3d2＝1×0.1+2×0.4+1×0.2+1×0.3＝1.4
j3＝K1a3+K4b3+K2c3+K3d3＝3×0.1+1×0.4+3×0.2+3×0.3＝2.2
比较j1、j2、j3可以知道j2最小，所以确定策略2(J2)为有效换相策略，即最优换相策略。
实施例三
本实施例与实施例二类似，不同之处在于，实施例一和实施例二中对换相开关2的驱动时机和给电压时间不进行限制，基于实施例一和实施例二本领域技术人员可以根据所选用换相开关各参数中的断电时间和驱动时间来确定驱动时机和给电压时间以满足过零投切。
但是随着换相开关2执行元件老化，驱动电力驱动力变化等诸多因素影响，触点驱动时间、换相断电时间(飞行时间+弹跳时间)具有一定的离散性，从长远时间上来看触点的驱动时间、飞行时间和弹跳时间会逐渐变长。如果在换相开关的整个寿命周期内均采用确定的给电压时间及驱动时机会导致换相时间偏移，使换相开关2随着使用时间的延长而无法满足过零投切。
本实施例采用具有断电时间监测和驱动时间监测功能的换相开关2，如实施例一中的YN-HXKG XXX。换相开关2进行换相动作时对换相断电时间和驱动时间进行监测，并将监测到的结果返回给主控器1，驱动时间指从开始给电压至换相开关2开始换相动作所需要的时间。
主控器在执行有效换相策略时，先提取有效换相策略涉及到的各换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间；然后根据各换相开关2的上次换相断电时间和驱动时间确定各相应换相开关2的给电压时间和驱动时机以使换相开关2过零投切。其中，如图3所示，驱动时机确定为，在过零点时刻提前时间t给驱动电压，给电压时间确定为t，t表示换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间。随着使用时间的延长，换相断电时间通常是延长的，使给电压时间覆盖整个换相断电时间，能够减少本次调节中换相开关的弹跳时间(在投切完成以前，给电压时间越长，驱动力越大，弹跳时间就越短)。经过上述方案，本调节装置能够在各换相开关的整个寿命周期内灵活确定给电压时间和调节时机，能够适应换相开关断电时间和驱动时间的变化，使本装置在整个服役期内均满足过零投切，确保换相正常动作。
主控器根据本次调节活动中涉及到的各换相开关的上次动作换相断电时间分别确定各换相开关的驱动时机和给电压时间，以使各换相开关均满足过零投切，同时，由于给电压时间具有适应性，所以能够始终保持最短的弹跳时间。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用主控器1；换相开关2；变压器3；单相负荷4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种基于换相开关的三相不平衡调节装置，其特征在于，包括主控器(1)和若干换相开关(2)，所述的主控器(1)安装在变压器(3)的出线端，所述的换相开关(2)安装在相应单相负荷(4)的进线端，且所述的主控器(1)通信连接于所述的换相开关(2)。
2.根据权利要求1所述的基于换相开关的三相不平衡调节装置，其特征在于，一个单相负荷(4)的进线端最多安装一个换相开关(2)，每个换相开关(2)均通信连接于所述的主控器(1)。
3.根据权利要求2所述的基于换相开关的三相不平衡调节装置，其特征在于，所述的换相开关(2)通过无线通信方式和/或电力载波通信方式与主控器(1)通信连接；
所述的换相开关(2)中具有用于监测换相断电时间和驱动时间的监测单元。
4.一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.由主控器(1)获取包括不平衡度的电能参数，并将当前不平衡度与平衡度阈值进行比较；
S2.当当前不平衡度超过平衡度阈值时制定一个或多个换相策略，且当制定一个换相策略时将该换相策略作为有效换相策略并执行步骤S4，当制定出多个换相策略时启动换相策略评估，并执行步骤S3；
S3.根据换相策略评估结果确定一个有效换相策略；
S4.依有效换相策略驱动相应的换相开关(2)进行换相动作。
5.根据权利要求4所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S2中，当当前不平衡度在设定时间段内连续超过平衡度阈值时制定一个或多个换相策略。
6.根据权利要求4或5所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S2中，制定换相策略前先遍历各换相开关(2)以获取各换相开关(2)包括当前相位、电流、历史动作次数、是否存在自检故障的开关数据；
且所述的主控器(1)根据各换相开关(2)的开关数据及采样和/或计算得到的包括不平衡度、三相电压、三相电流、中性极电流、三相有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的电能参数制定一个或多个换相策略；
步骤S3中，主控器(1)计算各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数、以及调节后的三相电流不平衡度，然后通过换相策略评估算法基于各换相策略的负载电流迁移值、需动作换相开关的总历史动作次数、需动作换相开关数和调节后的三相电流不平衡度计算各换相策略的策略得分，最后根据策略得分确定有效换相策略。
7.根据权利要求6所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S3中，换相策略评估算法包括：
S31.将所有n个换相策略的约束条件列成A、B、C、D四个矩阵：
J1＝[A1，B1，C1，D1]
J2＝[A2，B2，C2，D2]
...
Jn＝[An，Bn，Cn，Dn]；
J1代表策略1，J2代表策略2…Jn代表策略n；
A＝[A1，A2，A3，...，An]
B＝[B1，B2，B3，...，Bn]
C＝[C1，C2，C3，...，Cn]
D＝[D1，D2，D3，...，Dn]
矩阵A表示从1到n的各个换相策略的负载电流迁移值；
矩阵B表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关(2)的总历史动作次数；
矩阵C表示从1到n的各个换相策略需要动作的换相开关(2)个数；
矩阵D表示从1到n的各个换相策略调节后的三相电流不平衡度；
S32.使用从小到大的n个数值统一为各矩阵内的元素按照数值从小到大赋值；
S33.为赋值后矩阵乘上权重系数：
A＝K1×[a1，a2，a3，...，an]＝[K1a1，K1a2，K1a3，...，K1an]
B＝K4×[b1，b2，b3，...，bn]＝[K4b1，K4b2，K4b3，...，K4bn]
C＝K2×[c1，c2，c3，...，cn]＝[K2c1，K2c2，K2c3，...，K2cn]
D＝K3×[d1，d2，d3，...，dn]＝[K3d1，K3d2，K3d3，...，K3dn]
a1…an表示重新赋值后的A1…An；b1…bn表示重新赋值后的B1…Bn；c1…cn表示重新赋值后的C1…Cn；d1…dn表示重新赋值后的D1…Dn；
K1表示保证负载电流迁移值最小的权重系数，K2表示保证需要动作的换相开关(2)个数最少的权重系数，K3表示保证三相电流不平衡度最低的权重系数，K4表示需动作换相开关(2)的总历史动作次数最少的权重系数；且K1<K2<K3<K4；
S34.计算每个换相策略的策略得分：
j1＝[K1a1,K4b1,K2c1,K3d1]＝K1a1+K4b1+K2c1+K3d1
j2＝[K1a2,K4b2,K2c2,K3d2]＝K1a2+K4b2+K2c2+K3d2
...
jn＝[K1an,K4bn,K2cn,K3dn]＝K1an+K4bn+K2cn+K3dn
j1代表策略1的策略得分，J2代表策略2的策略得分，…，Jn代表策略n的策略得分；
S35.比较j1、j2…jn大小，取其中最小的ji对应的换相策略Ji为有效换相策略，i＝1,2,…,n。
8.根据权利要求7所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S4之后还包括以下步骤：
S5.换相开关(2)进行换相动作时对换相断电时间和驱动时间进行监测，并将监测到的换相断电时间和驱动时间返回给主控器(1)。
9.根据权利要求8所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S4包括：
S41.提取有效换相策略涉及到的各换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间；
S42.根据各换相开关(2)的上次换相断电时间和驱动时间确定各相应换相开关(2)的驱动时机以使换相开关(2)过零投切。
10.根据权利要求9所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，步骤S42中，同时根据各换相开关(2)的上次换相断电时间和驱动时间确定各相应换相开关(2)的给电压时间，且驱动时机确定为，在过零点时刻提前时间t给驱动电压，给电压时间确定为t，t表示换相开关上次动作的换相断电时间和驱动时间。
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