CN113824135B - 一种低压三相不平衡调整系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低压三相不平衡调整系统及方法，所述调整系统包括数据采集模块、控制模块、分析模块和开关调节模块，数据采集模块与分析模块连接，所述控制模块与分析模块连接，所述开关调节模块与控制模块连接。所述调整方法具体为首先采集配变低压侧的三相电气数据，分析模块根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况，当存在三相不平衡情况时，控制模块制定换相命令，并根据换相命令控制换相开关以完成换相调节。本发明能够实时监测三相不平衡情况，在出现三相不平衡情况时，能够及时通过控制换相开关来实现换相调节，提高换相调节速度的同时也避免了停电操作，提高电网的运行安全性和供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及三相不平衡调节技术领域，尤其是指一种低压三相不平衡调整系统及方法。
背景技术
现有对配变低压侧三相不平衡情况进行调节的方法，大多为施工人员现场进行户联线停电换相施工。这类方法的三相不平衡情况大多由系统软件进行实时判断，在系统软件判断出三相不平衡情况时无法进行直接处理，而是需要发出信号至管理人员处，管理人员接收信号可能存在时间延迟，即使及时获取三相不平衡情况信息，由于此类方法需要进行现场施工，也需要花费较长的时间来进行施工前准备工作，如召集施工人员、准备施工工具等，无法及时解决三相不平衡问题，影响电网安全性。并且由于现场作业需要经历停电、换相、核实、再停电、再换相等一系列流程，抢修时间较长，可能会出现抢修未结束三相不平衡就已经发生新变化的情况，由于三相不平衡情况需要系统软件进行判断，现场的调整工作并不能及时响应用电三相不平衡的变化情况，无法保证调相工作的及时性与准确性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种低压三相不平衡调整系统及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种低压三相不平衡调整方法，包括以下步骤：
步骤一，数据采集模块采集配变低压侧的三相电气数据并传输至分析模块；
步骤二，分析模块根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况，若存在三相不平衡情况，则执行步骤三，若不存在三相不平衡情况，则返回步骤一；
步骤三，分析模块将三相电气数据传输至控制模块，控制模块根据三相电气数据制定换相命令，开关调节模块根据换相命令调节换相开关以完成换相调节。
通过对三相不平衡度的计算来实时对低压侧三相负荷情况进行实时监测，若出现三相不平衡度超过预设阈值的情况，能够及时通过换相处理来处理三相不平衡的情况，且通过电气数据来判断换相命令，并通过调节换相开关来实现换相调节，与传统的通过换相进行三相不平衡调节方法相比，不需要现场施工，直接通过换相开关的开断即可实现换相调节，在进行换相调节的过程中也不需要如传统换相调节方法一样进行停电处理，能够进一步提高供电可靠性。
进一步的，控制模块以天为单位记录换相调节的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间，将记录的换相开关的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间作为历史换相调节数据，还根据换相调节数据库内历史换相调节数据制定换相调节趋势曲线。
进一步的，步骤三中开关调节模块根据换相命令调节换相开关时，分析模块还提取调节换相开关对应的时刻，分析模块通过换相调节趋势曲线对该时刻是否进行换相调节进行预测，若预测结果显示不进行调节，则对此次调节作为异常调节进行记录，若预测结果显示进行调节，则不对此次调节进行记录，每次调节时均通过分析模块根据换相调节趋势曲线进行预测，并记录下每个异常调节，当分析模块记录的异常调节次数超过预设报警阈值时进行配变检修报警。
将每次调节都进行记录，由于三相不平衡情况的出现与用户负荷特性有关，而用户负荷特性会随着季节特性等进行不断变换，而对于相应季节以及每天对应的时间段，都有其对应的负荷特征，根据季节以及时间段能够对换相调整进行预测，所以通过记录每天的调节次数以及对应的调节时间和调节内容作为历史换相调节数据，通过历史换相调节数据获取换相调节趋势曲线，若多次出现不符合相应时间段应有的调整时，极有可能出现配变故障，需要进行检修，因此在异常调节次数超过预设报警阈值时，发出报警，降低配变故障可能性。
进一步的，控制模块实时记录每天的换相调节次数，分析模块根据记录的换相调节次数建立调节次数变化曲线，并实时计算调节次数变化曲线的切线斜率，通过切线斜率获取换相调节次数的变化情况，并实时将计算所得切线斜率与预设的斜率阈值进行比较，当切线斜率超过预设的斜率阈值时，进行配变故障预警。
进一步的，分析模块在建立调节次数变化曲线时，还将换相调节次数按照工作日以及节假日进行区分，并根据工作日以及节假日将调节次数变化曲线分为工作日调节次数变化曲线和节假日调节次数变化曲线。
通过调节次数变化曲线的切线斜率能够明确反应换相调节次数的变化速度，若切线斜率的值过大，则证明此时调节次数增长过快，存在故障可能，通过配变故障预警，能够进一步减少配变故障概率。且由于工作日和节假日的用电情况不同，为了避免工作日调节次数和节假日调节次数之间的增减影响判断结果，所以将调节次数变化曲线按照工作日和节假日进行区分。
进一步的，步骤三中开关调节模块根据调节命令调节换相开关后，控制模块还对换相调节进行效果校验，所述效果校验的具体过程为：在换相调节完成一段时间后重新采集三相电气数据，通过分析模块计算三相不平衡度，若三相不平衡度未超过预设阈值，则效果校验通过；若三相不平衡度依旧超过预设阈值，则效果校验不通过，并通过控制模块重新制定换相命令，开关调节模块进行相应的换相开关调节，并在调节后重新进行效果校验，若效果校验不通过的次数超过预设的允许次数，则触发配变检修报警。
对换相调节进行效果校验，若换相多次依旧存在三相不平衡率超过预设阈值的情况，证明仅通过换相调节无法解决当前的三相不平衡情况，配变可能存在其他故障，所以即刻进行报警，提高电网安全性。
进一步的，步骤二中根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况的具体过程为：首先分析模块对三相电气数据进行数据缺失筛查，并利用同类三相电气数据的平均值对数据源缺失的三相电气数据进行填充，再对填充后的三相电气数据进行离群值检测，筛选出三相电气数据内的离群数据，并对筛选出的离群数据进行异常数据筛查，将筛查出的异常数据进行删去，最后将剩余的三相电气数据代入三相不平衡计算公式，获取此时的三相不平衡度，分析模块再将三相不平衡度与预设的不平衡度阈值进行比较，若超过预设的不平衡度阈值，则存在三相不平衡情况，若未超过，则不存在三相不平衡情况。
进一步的，所述三相不平衡计算公式为：
其中：η为三相不平衡率，Imax为三相中的最大相电流，Imin为三相中的最小相电流。
一种低压三相不平衡调整系统，包括数据采集模块、控制模块、分析模块和开关调节模块，所述数据采集模块与分析模块连接，所述数据采集模块用于采集配变低压侧三相电气数据，所述分析模块用于根据三相电流不平衡度判断是否进行换相，所述控制模块与分析模块连接，所述控制模块用于制定换相命令，所述开关调节模块与控制模块连接，所述开关调节模块用于根据换相命令进行换相操作。
进一步的，一种低压三相不平衡调整系统还包括若干个换相开关，每个所述换相开关均与开关调节模块连接，所述换相开关用于进行换相调节。
通过对外部接线的调整将常见的自动切换开关改造为换相开关，通过换相开关的开断即可实现换相操作，提高三相不平衡情况的解决效率。
本发明的有益效果是：
通过实时采集三相电气数据来对三相不平衡情况进行实时检测，在检测到三相不平衡情况时，能够通过控制换相开关的开断进行及时的换相调整以快速解决三相不平衡情况，相较于传统的现场换相调节施工方式，能够及时对三相不平衡情况进行调节，提高三相不平衡情况的解决效率，从而提高电网安全性。且通过控制换相开关进行换相调整能够避免在调整过程中的停电情况，进一步提高电网的供电可靠性，也大大降低了抢修成本以及施工安全风险。且还对换相调整的效果进行校验，在换相调节无法解决三相不平衡问题时及时报警检修，保证三相不平衡情况能够得到妥善解决，提高电网运行的安全性。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的一种流程示意图；
图3是本发明实施例的一种AB换相时低压侧三相与换相开关的接线示意图；
图4是本发明实施例的一种BC换相时低压侧三相与换相开关的接线示意图；
图5是本发明实施例的一种AC换相时低压侧三相与换相开关的接线示意图；
其中：1、数据采集模块，2、控制模块，3、分析模块，4、开关调节模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种低压三相不平衡调整系统，如图1所示，包括数据采集模块1、控制模块2、分析模块3和开关调节模块4，所述数据采集模块1与分析模块3连接，所述数据采集模块1用于采集配变低压侧三相电气数据，所述分析模块3用于根据三相电流不平衡度判断是否进行换相，所述控制模块2与分析模块3连接，所述控制模块2用于制定换相命令，所述开关调节模块4与控制模块2连接，所述开关调节模块4用于根据换相命令进行换相操作。
一种低压三相不平衡调整系统还包括12个换相开关，每个所述换相开关均与开关调节模块4连接，每个所述换相开关均包括转换控制器、执行开关本体和机械连锁装置，所述换相开关用于进行换相调节。
一种低压三相不平衡调整方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一，数据采集模块1采集配变低压侧的三相电气数据并传输至分析模块3；
步骤二，分析模块3根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况，若存在三相不平衡情况，则执行步骤三，若不存在三相不平衡情况，则返回步骤一；
步骤三，分析模块3将三相电气数据传输至控制模块2，控制模块2根据三相电气数据制定换相命令，开关调节模块4根据换相命令调节换相开关以完成换相调节。
控制模块2以天为单位记录换相调节的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间，将记录的换相开关的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间作为历史换相调节数据，还根据换相调节数据库内历史换相调节数据制定换相调节趋势曲线。
步骤三中开关调节模块4根据换相命令调节换相开关时，分析模块3还提取调节换相开关对应的时刻，分析模块3通过换相调节趋势曲线对该时刻是否进行换相调节进行预测，若预测结果显示不进行调节，则对此次调节作为异常调节进行记录，若预测结果显示进行调节，则不对此次调节进行记录，每次调节时均通过分析模块3根据换相调节趋势曲线进行预测，并记录下每个异常调节，当分析模块3记录的异常调节次数超过预设报警阈值时进行配变检修报警。
控制模块2实时记录每天的换相调节次数，分析模块3根据记录的换相调节次数建立调节次数变化曲线，并实时计算调节次数变化曲线的切线斜率，通过切线斜率获取换相调节次数的变化情况，并实时将计算所得切线斜率与预设的斜率阈值进行比较，当切线斜率超过预设的斜率阈值时，进行配变故障预警。
分析模块3在建立调节次数变化曲线时，还将换相调节次数按照工作日以及节假日进行区分，并根据工作日以及节假日将调节次数变化曲线分为工作日调节次数变化曲线和节假日调节次数变化曲线。
步骤三中开关调节模块4根据调节命令调节换相开关后，控制模块2还对换相调节进行效果校验，所述效果校验的具体过程为：在换相调节完成一段时间后重新采集三相电气数据，通过分析模块3计算三相不平衡度，若三相不平衡度未超过预设阈值，则效果校验通过；若三相不平衡度依旧超过预设阈值，则效果校验不通过，并通过控制模块2重新制定换相命令，开关调节模块4进行相应的换相开关调节，并在调节后重新进行效果校验，若效果校验不通过的次数超过预设的允许次数，则触发配变检修报警。
步骤二中根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况的具体过程为：首先分析模块3对三相电气数据进行数据缺失筛查，并利用同类三相电气数据的平均值对数据源缺失的三相电气数据进行填充，再对填充后的三相电气数据进行离群值检测，筛选出三相电气数据内的离群数据，并对筛选出的离群数据进行异常数据筛查，将筛查出的异常数据进行删去，最后将剩余的三相电气数据代入三相不平衡计算公式，获取此时的三相不平衡度，分析模块3再将三相不平衡度与预设的不平衡度阈值进行比较，若超过预设的不平衡度阈值，则存在三相不平衡情况，若未超过，则不存在三相不平衡情况。
本实施例中将与三相不平衡度比较的预设阈值设置为2％。
所述三相不平衡度的计算公式为：
其中：η为三相不平衡率，Imax为三相中的最大相电流，Imin为三相中的最小相电流。
在根据换相指令对换相开关进行调节时：
若换相指令为进行AB换相，其低压侧三相与换相开关的对应接线如图3所示，在换相调整前，换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1均闭合，换相开关A2、换相开关B2和换相开关C2均断开，此时对应的进线相位从左至右为ABC，出线相位也为ABC。
为了实现AB换相，开关调整模块将换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1断开，闭合换相开关A2、换相开关B2和换相开关C2，进线相位依旧为ABC，但出线相位根据换相开关的调整变为BAC，完成了AB换相。
若换相指令为进行BC换相，其低压侧三相与换相开关的对应接线如图4所示，在换相调整前，换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1均闭合，换相开关A3、换相开关B3和换相开关C3均断开，此时对应的进线相位从左至右为ABC，出线相位也为ABC。
为了实现BC换相，将换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1断开，闭合换相开关A3、换相开关B3和换相开关C3，进线相位依旧为ABC，但出线相位根据换相开关的调整变为ACB，完成了BC换相。
若换相指令为进行AC换相，其低压侧三相与换相开关的对应接线如图5所示，在换相调整前，换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1均闭合，换相开关A4、换相开关B4和换相开关C4均断开，此时对应的进线相位从左至右为ABC，出线相位也为ABC。
为了实现AC换相，将换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1断开，闭合换相开关A4、换相开关B4和换相开关C4，进线相位依旧为ABC，但出线相位根据换相开关的调整变为CBA，完成了AC换相。
在进行换相调节前，除换相开关A1、换相开关B1和换相开关C1外其他换相开关默认为断开状态，并在进行换相时，仅对相关换相开关的开关状态进行调整，其他换相开关的开关状态保持不变。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (6)
1.一种低压三相不平衡调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，数据采集模块(1)采集配变低压侧的三相电气数据并传输至分析模块(3)；
步骤二，分析模块(3)根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况，若存在三相不平衡情况，则执行步骤三，若不存在三相不平衡情况，则返回步骤一；
步骤三，分析模块(3)将三相电气数据传输至控制模块(2)，控制模块(2)根据三相电气数据制定换相命令，开关调节模块(4)根据换相命令调节换相开关以完成换相调节；
控制模块(2)以天为单位记录换相调节的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间，将记录的换相开关的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间作为历史换相调节数据，还根据换相调节数据库内历史换相调节数据制定换相调节趋势曲线；
步骤三中开关调节模块(4)根据换相命令调节换相开关时，分析模块(3)还提取调节换相开关对应的时刻，分析模块(3)通过换相调节趋势曲线对该时刻是否进行换相调节进行预测，若预测结果显示不进行调节，则对此次调节作为异常调节进行记录，若预测结果显示进行调节，则不对此次调节进行记录，每次调节时均通过分析模块(3)根据换相调节趋势曲线进行预测，并记录下每个异常调节，当分析模块(3)记录的异常调节次数超过预设报警阈值时进行配变检修报警；
控制模块(2)实时记录每天的换相调节次数，分析模块(3)根据记录的换相调节次数建立调节次数变化曲线，并实时计算调节次数变化曲线的切线斜率，通过切线斜率获取换相调节次数的变化情况，并实时将计算所得切线斜率与预设的斜率阈值进行比较，当切线斜率超过预设的斜率阈值时，进行配变故障预警；
分析模块(3)在建立调节次数变化曲线时，还将换相调节次数按照工作日以及节假日进行区分，并根据工作日以及节假日将调节次数变化曲线分为工作日调节次数变化曲线和节假日调节次数变化曲线。
2.根据权利要求1所述的一种低压三相不平衡调整方法，其特征在于，步骤三中开关调节模块(4)根据调节命令调节换相开关后，控制模块(2)还对换相调节进行效果校验，所述效果校验的具体过程为：在换相调节完成一段时间后重新采集三相电气数据，通过分析模块(3)计算三相不平衡度，若三相不平衡度未超过预设阈值，则效果校验通过；若三相不平衡度依旧超过预设阈值，则效果校验不通过，并通过控制模块(2)重新制定换相命令，开关调节模块(4)进行相应的换相开关调节，并在调节后重新进行效果校验，若效果校验不通过的次数超过预设的允许次数，则触发配变检修报警。
3.根据权利要求1所述的一种低压三相不平衡调整方法，其特征在于，步骤二中根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况的具体过程为：首先分析模块(3)对三相电气数据进行数据缺失筛查，并利用同类三相电气数据的平均值对数据源缺失的三相电气数据进行填充，再对填充后的三相电气数据进行离群值检测，筛选出三相电气数据内的离群数据，并对筛选出的离群数据进行异常数据筛查，将筛查出的异常数据进行删去，最后将剩余的三相电气数据代入三相不平衡计算公式，获取此时的三相不平衡度，分析模块(3)再将三相不平衡度与预设的不平衡度阈值进行比较，若超过预设的不平衡度阈值，则存在三相不平衡情况，若未超过，则不存在三相不平衡情况。
4.根据权利要求3所述的一种低压三相不平衡调整方法，其特征在于，所述三相不平衡计算公式为：
其中：η为三相不平衡率，Imax为三相中的最大相电流，Imin为三相中的最小相电流。
5.一种低压三相不平衡调整系统，其特征在于，包括数据采集模块(1)、控制模块(2)、分析模块(3)和开关调节模块(4)，所述数据采集模块(1)与分析模块(3)连接，所述数据采集模块(1)用于采集配变低压侧三相电气数据，所述分析模块(3)用于根据三相电流不平衡度判断是否进行换相，所述控制模块(2)与分析模块(3)连接，所述控制模块(2)用于制定换相命令，所述开关调节模块(4)与控制模块(2)连接，所述开关调节模块(4)用于根据换相命令进行换相操作；
所述低压三相不平衡调整系统所执行的调整方法，包括以下步骤：
步骤一，数据采集模块(1)采集配变低压侧的三相电气数据并传输至分析模块(3)；
步骤二，分析模块(3)根据三相电气数据以及三相不平衡计算公式判断配变低压侧是否存在三相不平衡情况，若存在三相不平衡情况，则执行步骤三，若不存在三相不平衡情况，则返回步骤一；
步骤三，分析模块(3)将三相电气数据传输至控制模块(2)，控制模块(2)根据三相电气数据制定换相命令，开关调节模块(4)根据换相命令调节换相开关以完成换相调节；
控制模块(2)以天为单位记录换相调节的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间，将记录的换相开关的调节次数、每次调节对应的调节内容以及每次调节对应的调节时间作为历史换相调节数据，还根据换相调节数据库内历史换相调节数据制定换相调节趋势曲线；
步骤三中开关调节模块(4)根据换相命令调节换相开关时，分析模块(3)还提取调节换相开关对应的时刻，分析模块(3)通过换相调节趋势曲线对该时刻是否进行换相调节进行预测，若预测结果显示不进行调节，则对此次调节作为异常调节进行记录，若预测结果显示进行调节，则不对此次调节进行记录，每次调节时均通过分析模块(3)根据换相调节趋势曲线进行预测，并记录下每个异常调节，当分析模块(3)记录的异常调节次数超过预设报警阈值时进行配变检修报警；
控制模块(2)实时记录每天的换相调节次数，分析模块(3)根据记录的换相调节次数建立调节次数变化曲线，并实时计算调节次数变化曲线的切线斜率，通过切线斜率获取换相调节次数的变化情况，并实时将计算所得切线斜率与预设的斜率阈值进行比较，当切线斜率超过预设的斜率阈值时，进行配变故障预警；
分析模块(3)在建立调节次数变化曲线时，还将换相调节次数按照工作日以及节假日进行区分，并根据工作日以及节假日将调节次数变化曲线分为工作日调节次数变化曲线和节假日调节次数变化曲线。
6.根据权利要求5所述的一种低压三相不平衡调整系统，其特征在于，还包括若干个换相开关，每个所述换相开关均与开关调节模块(4)连接，所述换相开关用于进行换相调节。
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2021
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