CN115622090A - 一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器 - Google Patents

一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器 Download PDF

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CN115622090A CN202211328437.9A CN202211328437A CN115622090A CN 115622090 A CN115622090 A CN 115622090A CN 202211328437 A CN202211328437 A CN 202211328437A CN 115622090 A CN115622090 A CN 115622090A
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Abstract

本发明属于供配电设备技术领域，其目的在于提供一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器。本发明可实时采集三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数，然后根据各相电流信号得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号得到三相负荷不平衡度，并在三相负荷不平衡度超出预设值范围时，根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入三相四线制电源的相序，进而来降低三相负荷不平衡度，还可在三相负荷不平衡度未超出预设值范围时，根据各相的功率因数对三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，由此实现对三相四线制电源连接的三相负荷平衡度的调整，且自动化程度更高。

Description

一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器
技术领域
本发明属于供配电设备技术领域，具体涉及一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器。
背景技术
低压供配电系统中配电变压器较多的采用Y/Yn0和Dyn11的接线方式，并大量采用了三相四线制接线方式，同时三相中接入有很多的单相负载。
但是，在使用现有技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
在实际工作及运行中，单相负载接入低压供配电系统的方式通常是随机的，使得三相四线制电源接入的负载性质的不确定性较高，不可避免地导致低压供配电系统的三相负荷不平衡。如果低压供配电系统长期工作在三相负荷不平衡度较大的状态下，将会给低压电网与电气设备均带来不良影响，例如：增加线路的电能损耗，增加配电变压器的电能损耗，配变出力减少，配变产生零序电流，影响用电设备的安全运行，变压器效率降低等。
为了控制三相负荷不平衡，国家电网公司企标Q/GDW 1519-2014《配电网运维规程》规定，配电变压器的负荷不平衡度应符合：Yyn0接线变压器负荷不平衡度不大于15％，零线电流不大于变压器额定电流的25％；Dyn11接线变压器负荷不平衡度不大于25％，零线电流不大于变压器额定电流的40％。相关规定：变压器短时过负荷运行，夏季不得大于15％，冬季不得大于1/3，一般情况过负荷不得大于2小时，最大不超过1.3倍变压器额定容量。由此可见，能够有效治理三相负荷不平衡度对提高供电质量和节能降损具有重要意义。
目前关于三相负荷不平衡度的治理方法中，较多采用的是在线调整三相有功负荷，或是通过无功补偿的方式来实现三相负荷的相对平衡，较少采用先进行三相有功负荷调整再通过无功补偿的方式来实现三相负荷平衡。同时，发明人并未检索到以三相负荷不平衡度为第一判据进一步检测三相相位作为第二判据来进行选择是否采用无功补偿，或先调整三相有功负荷再进行无功补偿的方式来治理三相四线制低压供配电系统三相负荷不平衡问题。大量实践证明，现有技术在应用中，三相负荷不平衡度装置并不能有效治理三相负荷不平衡度。
为克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的三相负荷不平衡始终不能得到有效治理的问题，有必要研究一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种三相负荷不平衡度治理方法，应用于三相四线制电源，所述三相四线制电源连接有三相负荷；所述三相负荷不平衡度治理方法包括：
接收所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；
根据各相电流信号，得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数；
根据三相平均电流信号和中性线电流信号，得到所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度；
判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；如否，则进入下一步；
判断所述各相功率因数是否平衡，如否，则进入下一步；
根据各相功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数。
本发明可以有效治理三相负荷不平衡度，且自动化程度高，避免用户手动操作。具体地，本发明在实施过程中，可以实时采集三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数，然后根据各相电流信号计算得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号计算得到三相四线制电源的三相负荷不平衡度，并在三相负荷不平衡度超出预设值范围时，根据三相负荷不平衡度调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，进而来降低三相负荷不平衡度，还可在三相负荷不平衡度未超出预设值范围时，比较各相的功率因数，并根据各相的功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，由此实现对三相四线制电源连接的三相负荷平衡度的调整，且可通过机器自动进行电流信号和功率因数的采集、调相及无功补偿等操作，自动化程度更高，适用于推广使用。
在一个可能的设计中，根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，包括：
选取2n个电流不平衡度系数不同的种群；
以所述三相负荷不平衡度为自适应函数，计算种群适应度；
根据种群适应度，通过预设的控制策略选择电流不平衡度系数和所述三相负荷不平衡度匹配较好的染色体；
对染色体进行交叉、遗传和变异处理，得到最优组合的新种群；
根据预设的三相负荷不平衡度范围判断是否终止计算，如是，则得到最佳三相平衡负荷，然后进入下一步；如否，则重新以所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为自适应函数计算种群适应度，直到得到最佳三相平衡负荷；
根据最佳三相平衡负荷，调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序。
在一个可能的设计中，所述三相平均电流为：
Figure BDA0003912918960000031
式中，Ia、Ib和Ic为三相电流信号；
任一相电流不平衡度系数为：
Figure BDA0003912918960000032
式中，
Figure BDA0003912918960000033
为相电流信号。
在一个可能的设计中，所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为：
Figure BDA0003912918960000041
或，
Figure BDA0003912918960000042
式中，I0为中性线电流信号的有效值，
Figure BDA0003912918960000043
m为中性线电流的矢量式的实部，n为中性线电流的矢量式的虚部，Iav为三相平均电流；mi为中性线电流的矢量式的实部的离散值；ni为中性线电流的矢量式的虚部的离散值。
第二方面，本发明提供了一种三相负荷不平衡度治理装置，应用于三相四线制电源，所述三相四线制电源连接有三相负荷；所述三相负荷不平衡度治理装置包括控制模块、采样模块、调相模块和无功补偿模块；所述采样模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述采样模块的输出端与所述控制模块连接；所述调相模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述调相模块的输出端与所述三相负荷连接，所述调相模块的受控端与所述控制模块连接；所述无功补偿模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述无功补偿模块的受控端与所述控制模块连接；其中，
所述采样模块，用于采集所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和功率因数；
所述控制模块，用于接收所述采样模块输出的各相电流信号、中性线电流信号和功率因数，并根据各相电流信号，得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号，得到所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度，然后判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则根据各相电流不平衡度系数，驱动所述调相模块调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数；如否，则比较各相的功率因数，并根据各相的功率因数，驱动所述无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数。
在一个可能的设计中，所述无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿时，采用Y型分相补偿和Δ型共同补偿组成的联合补偿方式。
在一个可能的设计中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括PWM发生模块，所述无功补偿模块的控制端通过所述PWM发生模块与所述控制模块连接。
在一个可能的设计中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述控制模块连接，用于显示所述功率因数、所述电流信号和所述三相负荷不平衡度。
在一个可能的设计中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括指示模块，所述指示模块与控制模块连接，用于在接收到提示信号时进行提醒。
第三方面，本发明提供了一种变压器，包括如上述任一项所述的三相负荷不平衡度治理装置。
第四方面，本发明提供了一种低压配电网系统，包括如上述的变压器。
第五方面，本发明提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序指令；以及，
处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如上述任一项所述的三相负荷不平衡度治理方法的操作。
第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，所述计算机程序指令被配置为运行时执行如上述任一项所述的三相负荷不平衡度治理方法的操作。
附图说明
图1是实施例1中三相负荷不平衡度治理方法的流程图；
图2是实施例1中根据三相负荷不平衡度进行调相的流程图；
图3是实施例2中三相负荷不平衡度治理治理装置的结构框图；
图4是实施例2中三相负荷不平衡度治理治理装置的应用框图；
图5是实施例2中采样模块的引脚示意图；
图6是实施例2中调相模块的引脚示意图；
图7是实施例2中无功补偿模块的引脚示意图；
图8是实施例2中调相模块、三相四线制电源和三相负载的电路原理图；
图9是实施例2中无功补偿模块和三相四线制电源的电路原理图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例1：
本实施例公开了一种三相负荷不平衡度治理方法，应用于三相四线制电源，所述三相四线制电源连接有三相负荷；如图1所示，一种三相负荷不平衡度治理方法，可以但不限于包括有如下步骤：
S101.接收所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；
S102.根据各相电流信号，得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数；
具体地，本实施例中，所述三相平均电流为：
Figure BDA0003912918960000061
式中，Ia、Ib和Ic为三相电流信号；
任一相电流不平衡度系数为：
Figure BDA0003912918960000062
式中，
Figure BDA0003912918960000063
为相电流信号。
S103.根据三相平均电流信号和中性线电流信号，得到所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度；
本实施例中，所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为：
Figure BDA0003912918960000071
或，
Figure BDA0003912918960000072
式中，I0为中性线电流信号的有效值，
Figure BDA0003912918960000073
m为中性线电流的矢量式的实部，n为中性线电流的矢量式的虚部，Iav为三相平均电流；mi为中性线电流的矢量式的实部的离散值；ni为中性线电流的矢量式的虚部的离散值。
需要说明的是，由于低压供配电系统中三相四线制电源一般表现三相功率因数不平衡、幅值亦不平衡的三相负荷不平衡状态，这就需要有针对的三相负荷不平衡度算法才能起到有效的参考作用。本实施例中提到的三相四线制电源的三相负荷不平衡度是基于低压供配电系统三相四线制电源的中性线电流离散分析得到的。具体地，本实施例中，三相四线制电源的三相负荷不平衡度的推导流程如下：
对上述(1)式变换可得：
Figure BDA0003912918960000074
假设各相电流不平衡度系数分别βa，βb，βc，三相功率因数角分别为
Figure BDA0003912918960000077
三相电流幅值分别为Iam，Ibm，Icm，则三相电流的幅值瞬时信号可表示为：
Figure BDA0003912918960000075
把(2)式代入(3)式可得：
Figure BDA0003912918960000076
根据中性线电流的矢量式：i0＝iat+ibt+ict；(5)
把(4)式带入(5)式可得此时中性线电流的矢量式为：
Figure BDA0003912918960000081
令(6)式的实部为m，虚部为n，则此时中性线电流的有效值为：
Figure BDA0003912918960000082
考虑到低压供配电系统实际情况对(6)式的实部和虚部进行离散化表述，可得：
Figure BDA0003912918960000083
式中：βai，βbi，βci分别为第i时刻A、B、C相电流不平衡度系数。
Figure BDA0003912918960000084
分别为第i时刻A、B、C三相负荷功率因数角。
基于上述分析，若想通过治理使得三相负荷平衡，流过中性线电流为0，则只有：
mi 2+ni 2＝0； (9)
代入相关参数，并按照三角函数关系展开整理可得：
Figure BDA0003912918960000085
对(10)求解可得
Figure BDA0003912918960000086
可见针对三相功率因数不平衡系统，若使得三相负荷平衡，必须通过补偿来实现三相功率因数角
Figure BDA0003912918960000087
相等，否则即使三相电流幅值相等，阻抗角不对称，中性线会仍有电流流过，造成隐形三相负荷不平衡。可见只以三相负荷不平衡度为判据是不够的，还必须判断三相功率因数是否平衡作为第二判据，才能有效治理三相负荷不平衡度。
结合(6)～(8)式，可得，
Figure BDA0003912918960000088
提出三相负荷不平衡度用符号εui表述：
可令：
Figure BDA0003912918960000089
或
Figure BDA0003912918960000091
注意：(12)式和(13)式可以作为第一判据的两种形式。
S104.判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则进入步骤S105；如否，则进入步骤S106；
S105.根据各相电流不平衡度系数驱动调相模块动作，以调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数，即返回步骤S101；
本实施例中，如图2所示，根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，包括：
a1.选取2n个电流不平衡度系数不同的种群；其中，n为正整数；
a2.以所述三相负荷不平衡度为自适应函数，计算种群适应度；
a3.根据种群适应度，通过预设的控制策略选择电流不平衡度系数和所述三相负荷不平衡度匹配较好的染色体；
a4.对染色体进行交叉、遗传和变异处理，得到最优组合的新种群；
a5.根据预设的三相负荷不平衡度范围判断是否终止计算，如是，则得到最佳三相平衡负荷，然后进入下一步；如否，则重新以所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为自适应函数计算种群适应度，直到得到最佳三相平衡负荷；
a6.根据最佳三相平衡负荷，调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序。
本实施例中，基于上述流程，可便于得到最佳三相平衡负荷。其中，根据最佳三相平衡负荷，调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，即从调相模块中选取出合理负荷的调相开关，然后通过该调相开关调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，进而使三相负荷相对平衡，以降低三相负荷不平衡度。
S106.判断所述各相功率因数是否平衡，如是，则重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数，即返回步骤S101；如否，则进入步骤S107；
具体地，本实施例中，对三相相位是否对称检测过程如下：
通过对采样检测的三相功率因数进行反余弦函数求解可以得到三相相位。假如采集到的A、B、C三相功率因数分别为：
Figure BDA0003912918960000101
控制模块根据采样检测的三相功率因数进行反余弦函数求解可得A、B、C三相的相位分别为：
Figure BDA0003912918960000102
如果两两做差后判断互为120°，即
Figure BDA0003912918960000103
时，则认为三相功率因数平衡。
S107.驱动无功补偿模块动作，以根据各相功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，本实施例中，无功补偿的结果为使三相负荷不平衡度降为0，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数，即返回步骤S101。
本实施例中，在步骤S101接收所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数后，所述方法还包括：
S108.将各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数等采样值与预设值进行比较，作为低压供配电系统的保护判断，以对低压供配电系统进行过欠电压保护操作、过欠电流保护操作、漏电保护操作、电弧保护和/或谐波保护操作。
需要说明的是，本实施例中，根据各相的功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，包括：将所述三相四线制电源的负载率较高的相中，功率因数较高的负荷接入负载率较低且功率因数较低的相中。具体地，所述无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿时，采用Y型分相补偿和Δ型共同补偿组成的联合补偿方式，投入补偿的方式为：所述三相四线制电源的三相中，哪一相需要补偿，所述无功补偿模块中对应Y型分相补偿的相应投切快关导通切入，然后再进行Δ型共同补偿，以将三相负荷不平衡度降到最低范围。
应当理解的是，本实施例中，三相负荷不平衡度治理方法可以但不仅限于基于三相负荷不平衡度治理装置中的控制模块执行，其中，三相负荷不平衡度治理装置包括控制模块、采样模块、调相模块和无功补偿模块；所述采样模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述采样模块的输出端与所述控制模块连接；所述调相模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述调相模块的输出端与所述三相负荷连接，所述调相模块的受控端与所述控制模块连接；所述无功补偿模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述无功补偿模块的受控端与所述控制模块连接；其中，所述三相四线制电源中各相电流信号及中性线电流信号通过采样模块采集得到，控制模块可根据各相电流不平衡度系数，驱动调相模块调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序；控制模块还可根据各相的功率因数，驱动无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿。
本实施例可以有效治理三相负荷不平衡度，且自动化程度高，避免用户手动操作。具体地，本实施例在实施过程中，可以实时采集三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数，然后根据各相电流信号计算得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号计算得到三相四线制电源的三相负荷不平衡度，并在三相负荷不平衡度超出预设值范围时，根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，进而来降低三相负荷不平衡度，还可在三相负荷不平衡度未超出预设值范围时，比较各相的功率因数，并根据各相的功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，由此实现对三相四线制电源连接的三相负荷平衡度的调整，且可通过机器自动进行电流信号和功率因数的采集、调相及无功补偿等操作，自动化程度更高，适用于推广使用。
实施例2：
本实施例公开了一种三相负荷不平衡度治理装置，应用于三相四线制电源200，所述三相四线制电源200连接有三相负荷300；本实施例中，所述三相负荷不平衡度治理装置用于实现实施例1中的三相负荷不平衡度治理方法，如图3至7所示，包括控制模块100、采样模块160、调相模块150和无功补偿模块110；所述采样模块160的输入端与所述三相四线制电源200连接，所述采样模块160的输出端与所述控制模块100连接；所述调相模块150的输入端与所述三相四线制电源200连接，所述调相模块150的输出端与所述三相负荷300连接，所述调相模块150的受控端与所述控制模块100连接；所述无功补偿模块110的输入端与所述三相四线制电源200连接，所述无功补偿模块110的受控端与所述控制模块100连接；其中，
所述采样模块160，用于采集所述三相四线制电源200中各相电流信号、中性线电流信号和各相的功率因数；
所述控制模块100，用于接收所述采样模块160输出的各相电流信号、中性线电流信号和各相的功率因数，并根据各相电流信号得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号得到所述三相四线制电源200的三相负荷不平衡度，然后判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则根据各相电流不平衡度系数，驱动所述调相模块150调整三相负荷300接入所述三相四线制电源200的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源200各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；如否，则比较各相的功率因数，并根据各相的功率因数，驱动所述无功补偿模块110对所述三相四线制电源200进行无功补偿，以便使三相负荷300达到平衡状态，然后重新接收所述三相四线制电源200各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数。
具体地，本实施例中，控制模块100可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等，还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其中，通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器等。具体的，本实施例中，所述控制模块100采用工业级芯片STM32的单片机。
本实施例中，采样模块160的信号输入端设置为四个，且采样模块160的四个信号输入端分别与三相四线制电源200的A相、B相、C相以及中性线N连接，采样模块160的信号输出端为四个且均与控制模块100连接。
本实施例中，调相模块150的信号输入端为四个，且与所述三相四线制电源200连接，具体地，调相模块150的四个信号输入端分别与三相四线制电源200的A相、B相、C相以及中性线N连接；调相模块150的信号输出端为四个且分别与三相负荷300连接，用于在三相负荷不平衡度超出预设值范围时对三相负荷300进行调相；调相模块150的控制端为多个且均与控制模块100连接。此外，本实施例中，如图8所示，所述调相模块150包括调相开关，所述调相开关用于对三相负荷300进行调相；其中，所述调相开关为多组，且多组调相开关均采用基于大功率IGBT的固态继电器。
本实施例中，无功补偿模块110的信号输入端为四个，且与所述三相四线制电源200连接，具体地，无功补偿模块110的四个信号输入端分别与所述三相四线制电源200的A相、B相、C相以及中性线N连接；无功补偿模块110的控制端为多个且均与控制模块100连接，用于在三相负荷不平衡度未超出预设值范围时对所述三相四线制电源200进行无功补偿。此外，本实施例中，如图9所示，所述无功补偿模块110包括补偿投切开关，所述补偿投切开关用于对所述三相四线制电源200进行无功补偿；其中，所述补偿投切开关为多组，且多组所述补偿投切开关均采用基于大功率IGBT和电容组成的移动式补偿器。
本实施例中，所述无功补偿模块110对所述三相四线制电源200进行无功补偿时，采用Y型分相补偿和Δ型共同补偿组成的联合补偿方式。
具体地，所述无功补偿模块110对所述三相四线制电源200进行无功补偿时，投入补偿的方式为：所述三相四线制电源200的三相中，哪一相需要补偿，所述无功补偿模块110中对应Y型分相补偿的相应投切快关导通切入，然后再进行Δ型共同补偿，以将三相负荷不平衡度降到最低范围。
本实施例中，控制模块100可直接与无功补偿模块110连接，此时控制模块100采用可输出PWM波的控制模块100，如STM32系列的单片机，当然，控制模块100也可采用如不可输出PWM波的控制模块100，此时，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括PWM发生模块120，所述无功补偿模块110的控制端通过所述PWM发生模块120与所述控制模块100连接。具体地，本实施例中，所述PWM发生模块120的输入端为多个，PWM发生模块120的多个输入端均与所述控制模块100连接，所述PWM发生模块120的输出端也设置有多个，且PWM发生模块120的多个输出端分别与所述无功补偿模块110的控制端连接，用以通过控制模块100实现对所述无功补偿模块110中补偿投切开关的控制。
本实施例中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括液晶显示模块170，所述液晶显示模块170与所述控制模块100连接，用于显示所述功率因数、所述电流信号和所述三相负荷不平衡度。需要说明的是，通过该液晶显示模块170，便于工作人员可以直观地了解所述三相四线制电源200的功率因数、电流信号及三相负荷不平衡度等数据，从而使得工作人员可以直观地看到所述三相负荷不平衡度的治理情况。
本实施例中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括指示模块130，所述指示模块130与控制模块100连接，用于在接收到提示信号时进行提醒。具体地，本实施例中，所述指示模块130包括由电阻和发光二极管构成的工作指示模块130，以及由电阻、三极管和蜂鸣器组成的报警指示模块130两部分电路组成。
本实施例中，所述三相负荷不平衡度治理装置还包括本地电源模块140，所述本地电源模块140用于向所述控制模块100、所述采样模块160、所述调相模块150、所述无功补偿模块110、所述PWM发生模块120、所述指示模块130和所述液晶显示模块170提供供电电源。具体的，所述本地电源的输入端为两个，且分别连接三相四线制电源200的任意一相，输出端为多个且分别对应连接控制模块100、无功补偿模块110、PWM发生模块120、指示模块130、调相模块150、采样模块160和液晶显示模块170，以便向各模块提供电力支持。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例公开了一种变压器，其包括实施例2中的三相负荷不平衡度治理装置。
实施例4：
在实施例2的基础上，本实施例公开了一种低压配电网系统，其包括实施例3中的变压器。
实施例5：
在实施例1的基础上，本实施例公开了一种电子设备，该设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者台式电脑等。电子设备可能被称为用于终端、便携式终端、台式终端等，具体地，电子设备包括：
存储器，用于存储计算机程序指令；以及，
处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如实施例1中任一所述的三相负荷不平衡度治理方法的操作。
实施例6：
在实施例1或5任一项实施例的基础上，本实施例公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，所述计算机程序指令被配置为运行时执行如实施例1所述的三相负荷不平衡度治理方法的操作。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相负荷不平衡度治理方法，应用于三相四线制电源，所述三相四线制电源连接有三相负荷；其特征在于：所述三相负荷不平衡度治理方法包括：
接收所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；
根据各相电流信号，得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数；
根据三相平均电流信号和中性线电流信号，得到所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度；
判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数；如否，则进入下一步；
判断所述各相功率因数是否平衡，如否，则进入下一步；
根据各相功率因数对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和各相功率因数。
2.根据权利要求1所述的一种三相负荷不平衡度治理方法，其特征在于：根据各相电流不平衡度系数调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，包括：
选取2n个电流不平衡度系数不同的种群；
以所述三相负荷不平衡度为自适应函数，计算种群适应度；
根据种群适应度，通过预设的控制策略选择电流不平衡度系数和所述三相负荷不平衡度匹配较好的染色体；
对染色体进行交叉、遗传和变异处理，得到最优组合的新种群；
根据预设的三相负荷不平衡度范围判断是否终止计算，如是，则得到最佳三相平衡负荷，然后进入下一步；如否，则重新以所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为自适应函数计算种群适应度，直到得到最佳三相平衡负荷；
根据最佳三相平衡负荷，调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序。
3.根据权利要求1所述的一种三相负荷不平衡度治理方法，其特征在于：所述三相平均电流为：
Figure FDA0003912918950000021
式中，Ia、Ib和Ic为三相电流信号；
任一相电流不平衡度系数为：
Figure FDA0003912918950000022
式中，
Figure FDA0003912918950000023
为相电流信号。
4.根据权利要求1所述的一种三相负荷不平衡度治理方法，其特征在于：所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度为：
Figure FDA0003912918950000024
或，
Figure FDA0003912918950000025
式中，I0为中性线电流信号的有效值，
Figure FDA0003912918950000026
m为中性线电流的矢量式的实部，n为中性线电流的矢量式的虚部，Iav为三相平均电流；mi为中性线电流的矢量式的实部的离散值；ni为中性线电流的矢量式的虚部的离散值。
5.一种三相负荷不平衡度治理装置，应用于三相四线制电源，所述三相四线制电源连接有三相负荷；其特征在于：所述三相负荷不平衡度治理装置包括控制模块、采样模块、调相模块和无功补偿模块；所述采样模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述采样模块的输出端与所述控制模块连接；所述调相模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述调相模块的输出端与所述三相负荷连接，所述调相模块的受控端与所述控制模块连接；所述无功补偿模块的输入端与所述三相四线制电源连接，所述无功补偿模块的受控端与所述控制模块连接；其中，
所述采样模块，用于采集所述三相四线制电源中各相电流信号、中性线电流信号和功率因数；
所述控制模块，用于接收所述采样模块输出的各相电流信号、中性线电流信号和功率因数，并根据各相电流信号，得到三相平均电流以及各相电流不平衡度系数，再根据三相平均电流信号和中性线电流信号，得到所述三相四线制电源的三相负荷不平衡度，然后判断所述三相负荷不平衡度是否超出预设值范围，如是，则根据各相电流不平衡度系数，驱动所述调相模块调整三相负荷接入所述三相四线制电源的相序，以便于降低三相负荷不平衡度，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数；如否，则比较各相的功率因数，并根据各相的功率因数，驱动所述无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿，以便使三相负荷达到平衡状态，然后重新接收所述三相四线制电源各相电流信号、中性线电流信号和功率因数。
6.根据权利要求5所述的一种三相负荷不平衡度治理装置，其特征在于：所述无功补偿模块对所述三相四线制电源进行无功补偿时，采用Y型分相补偿和Δ型共同补偿组成的联合补偿方式。
7.根据权利要求5所述的一种三相负荷不平衡度治理装置，其特征在于：所述三相负荷不平衡度治理装置还包括PWM发生模块，所述无功补偿模块的控制端通过所述PWM发生模块与所述控制模块连接。
8.根据权利要求5所述的一种三相负荷不平衡度治理装置，其特征在于：所述三相负荷不平衡度治理装置还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述控制模块连接，用于显示所述功率因数、所述电流信号和所述三相负荷不平衡度。
9.根据权利要求5所述的一种三相负荷不平衡度治理装置，其特征在于：所述三相负荷不平衡度治理装置还包括指示模块，所述指示模块与控制模块连接，用于在接收到提示信号时进行提醒。
10.一种变压器，其特征在于：包括如权利要求5至9任一项所述的三相负荷不平衡度治理装置。
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