CN204391759U - 一种配电台区智能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种配电台区智能控制装置，包括在低压配电网络中设置的三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构，所述三相电源换相机构设置在出线开关和单相电用户之间，在网络总开关的三相电源中分别设置有电压、电流传感器，传感器的信号连接传递至所述分析装置，所述出线开关将三相电源连接至三相电源换相机构，所述三相电源换相机构包括三个与三相电源连接的独立单相开关和开关控制器，开关控制器的输入信号电路连接分析装置，所述三个单相开关的输出连接单相电用户；所述控制器保证三个单相开关始终只有一路与用户连通。本实用新型可以使配电变压器最大程度的运行在经济运行区间内，以此达到配变经济运行调节的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及输配电领域，特别涉及一种配电台区智能控制装置。
背景技术
低压配电网的三相不平衡一直是困扰供电单位的主要问题之一，通常情况下，在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在具体的实际工作和运行中，线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负荷的不平衡。
配电变压器是低压配电网的主要设备，在低压配电系统建设中用量巨大，其运行的经济效益直接影响到整个电力系统的经济效益。在城乡10kV及以下的配电网中，配电变压器的损耗约占线路损耗的三分之一，农村配电变压器的损耗约占到整个电力系统损耗的60%，甚至更多。
当前由于三相不平衡导致的主要问题是：
（1）变压器负荷高的那相时常出现问题，如缺相、接点过热、个别密封胶垫劣化等；
（2）导致配变变压器散热条件降低，温度升高，严重时损坏变压器绝缘，甚至烧毁配电变压器；
（3） 增加线路损耗，影响用电设备的安全运行，降低设备的运行寿命。
当前由于配电变压器处在非经济运行状态导致的主要问题是：
（1）降低了变压器的运行效率，增加了变压器自身损耗和电能损失；
（2）影响用电安全和供电可靠性。
发明内容
本实用新型的目的针对上述问题提出的一种配电台区智能控制装置，通过在低压配电网络中设置多个三相电源换相机构对三相电源用电做合理的分配，使配电变压器最大程度的运行在经济运行区间内。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种配电台区智能控制装置，包括低压配电网络，所述配电网络包括连接配电变压器的低压配电总开关、与总开关连接的出线开关和单相电用户；其中，在所述低压配电网络中设置有三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构，所述三相电源换相机构设置在出线开关和单相电用户之间，在所述总开关的三相电源中分别设置有电压、电流传感器，传感器的信号连接传递至所述分析装置，所述出线开关将三相电源连接至三相电源换相机构，所述三相电源换相机构包括三个与三相电源连接的独立单相开关和开关控制器，开关控制器的输入信号电路连接分析装置，所述三个单相开关的输出连接单相电用户；所述开关控制器保证三个单相开关始终只有一路与用户连通。
方案进一步是：所述三相电源平衡信号采集分析装置包括：中央处理器，围绕中央处理器设置有交流采样电路、用于支持红外设备远程修改参数的红外接口电路、GPRS通讯模块电路、RS485通信模块电路、 RS232通信模块电路和以太网通信模块电路。
方案进一步是：三相电源换相机构进一步包括中央处理器，围绕中央处理器设置有数据存储模块电路、用于采集用户表负荷数据的采样模块电路、无线模块电路、单相开关控制接口电路、RS485通信模块电路和以太网通信模块电路，单相开关控制接口电路连接所述开关控制器。
方案进一步是：所述中央处理器是32位ARM7内核CPU。
方案进一步是：所述三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构设置在同一个机箱中。
本实用新型具有的有益效果是：可以使配电变压器最大程度的运行在经济运行区间内，实现当配电台区发生三相不平衡情况且不平衡度超过规定限值的时候，控制分析装置根据相关参数给出最优的三相不平衡调整方案，并按选择的方案自动完成换相开关的换相操作，使进、出线及各支路的三相负荷处于相对平衡的状态。通过监测配电变压器的综合损耗和负载率，若发现变压器处于非经济运行状态，则控制分析装置会分别根据单台变压器运行数据或两台变压器运行数据，给出变压器的调节方案，当达到变压器允许调节的时间后，智能控制分析装置会自动完成变压器解列或并列操作，使台区配电变压器处于经济运行区间内，以此达到配变经济运行调节的目的。
下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
附图说明
图1为传统输配电框图；
图2为本实用新型智能控制装置输配电框图。
具体实施方式
作为传统输配电如图1所示，配电变压器1将高压电转换为380伏三相电，然后低压配电总开关2将三相电输送至居民用户的配电箱3，出线开关根据三相平衡原则将220伏单向电分配给最终用户4，然而这只是物理平均分配，而实际的使用中由于各用户的用电情况的不同，会出现实际的三相不平衡。
为此，本实施例如图2所示，一种配电台区智能控制装置，包括低压配电网络，所述配电网络包括连接配电变压器1的低压配电总开关2、与总开关连接的出线开关3和单相电用户4；其中，在所述低压配电网络中设置有三相电源平衡信号采集分析装置5和三相电源换相机构6，所述三相电源换相机构设置在出线开关和单相电用户之间，在所述总开关的三相电源中分别设置有电压、电流传感器，传感器的信号连接传递至所述分析装置，所述出线开关将三相电源连接至三相电源换相机构，所述三相电源换相机构包括三个与三相电源连接的独立单相开关和开关控制器，开关控制器的输入信号电路连接分析装置，所述三个单相开关的输出连接单相电用户；所述开关控制器保证三个单相开关始终只有一路与单相电用户连通；三个单相开关的切换速度是在毫秒级（是现有技术产品），可以保证用户的用电安全。
实施例中：低压总开关和分电箱出线开关选用智能低压断路器，要求具备电流保护功能，具备通信功能，低压开关可根据需要选择RS485通信、无线通信等多种方式，本实施例中选用RS485通信方式。假设初始线路上，供电公司在分配负荷是平均分布的，根据出线数量的多少，可以在每条出线上可配置多个三相电源换相机构，三相电源换相机构的数量配置要根据现场实际情况选配，本方案中，在每条出线上推荐安装6个三相电源换相机构。
实施例中：所述三相电源平衡信号采集分析装置包括：中央处理器，围绕中央处理器设置有交流采样电路、用于支持红外设备远程修改参数的红外接口电路、GPRS通讯模块电路、输入输出接口电路、RS485通信模块电路、 RS232通信模块电路和以太网通信模块电路。交流采样电路主要是负责采集低压配电总开关中电压、电流、功率因素等数据； GPRS模块用于通过无线网络与上位机进行无线通信；输入输出接口用于脉冲、开关量输入及控制输出； RS485可用于与三相电源换相机构进行有线通信；8RS232通信模块主要用于现场调试；以太网通信模块主要用于通过有线网络与主站后台进行数据传输。
实施例中：三相电源换相机构进一步包括中央处理器，围绕中央处理器设置有数据存储模块电路、用于采集用户表负荷数据的采样模块电路、无线模块电路、单相开关控制接口电路、RS485通信模块电路和以太网通信模块电路，单相开关控制接口电路连接所述开关控制器。数据存储模块主要用于采集数据的存储；无线模块（ZigBee）用于通过无线网络与分析装置进行无线通信； RS485可用于与分析装置进行有线通信；以太网通信模块主要用于通过有线网络与主站后台进行数据传输。
实施例中：所述三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构的中央处理器是32位ARM7内核CPU。
实施例中CPU 采用AT91SAM9X25；存储器为128MB DDR2，256MB NAND (可扩展至1GB)；支持2路独立以太网口（10/100Mbps），RJ45接口，带指示灯；支持一路DBGU调试串口，TTL电平，接口预留在机箱内部；支持八路RS485，两线制, RS485+,RS485-,GND；支持一路RS232电平串口，两线制, RXD, TXD,GND；八对RS485通信硬指示灯，实时反应通信状态；实时时钟RTC，硬时钟IC；FPGA采用ALTERA EP4CE15F17C8N，CYCLONE IV；Reset复位按键；POWER，RUN，ERR指示灯各一个组成。
智能控制装置的硬件平台采用国内领先的ARM+FPGA架构，操作系统采用LINUX操作系统，处理器采用爱特梅尔高性能工业级ARM9处理器，型号为AT91SAM9X25，FPGA采用ALTERA EP4CE15F17C8N,本方案中，（1）FPGA主要实现串口的扩展功能，扩展串口的数量理论上无限制，取决于FPGA的资源和IO数量，比目前常用的串口扩展芯片更灵，更可靠。每个单独的串口独享本地缓存，缓存深度可自由配置，不同串口间完全并发工作，独立完成信息的接收与发送，这就完全保证串口数据的完整性，解决了串口目前容易丢包的弊端，同时提高了信息吞吐量。（2）支持八路RS485，两路独立的以太网接口。（3）提供了Zigbee、3G、WIFI等3路天线接口，其中3G支持中国联通和中国电信，实现与智能配变终端采集数据的透明传输；Zigbee无线模块支持与智能换相开关的通讯，负责采集换相开关的电压、电流、相位等信息；WIFI实现与平板电脑或智能手机的无线连通，用户可远程通过WIFI访问嵌入式WEB进行移动巡检。
实施例中的三相电源平衡信号采集分析装置5和三相电源换相机构6均安装在一个箱体内，智能配变采集装置把采集到的配电变压器的数据，通过RJ45网口与智能控制分析装置相连，通过有线网络的形式把数据传输给分析装置进行分析计算，进行配变经济运行控制和调节；智能换相机构装置具备自组网功能，通过ZigBee无线网络采集相关户表的负荷数据，然后再通过装置的ZigBee无线网络与智能控制分析装置通信，把负荷数据以无线网络的方式传输到智能控制分析装置，通过计算进出线及各支路换相开关的不平衡度数据，完成三相不平衡的治理。
智能控制分析装置进行三相不平衡治理和配电变压器经济运行的执行过程如下：
（1）当配电台区发生三相不平衡情况且不平衡度超过规定限值的时候，智能控制分析装置根据相关参数给出最优的三相不平衡调整方案，并按选择的方案自动完成换相开关的换相操作，使进、出线及各支路的三相负荷处于相对平衡的状态。
（2）通过监测配电变压器的综合损耗和负载率，若发现变压器处于非经济运行状态，则智能控制分析装置会分别根据单台变压器运行数据或两台变压器运行数据，给出变压器的调节方案，当达到变压器允许调节的时间后，智能控制分析装置会自动完成变压器解列或并列操作，使台区配电变压器处于经济运行区间内，以此达到配变经济运行调节的目的。
Claims (5)
1.一种配电台区智能控制装置，包括低压配电网络，所述配电网络包括连接配电变压器的低压配电总开关、与总开关连接的出线开关和单相电用户；其特征在于，在所述低压配电网络中设置有三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构，所述三相电源换相机构设置在出线开关和单相电用户之间，在所述总开关的三相电源中分别设置有电压、电流传感器，传感器的信号连接传递至所述分析装置，所述出线开关将三相电源连接至三相电源换相机构，所述三相电源换相机构包括三个与三相电源连接的独立单相开关和开关控制器，开关控制器的输入信号电路连接分析装置，所述三个单相开关的输出连接单相电用户；所述开关控制器保证三个单相开关始终只有一路与用户连通。
2.根据权利要求1所述的一种配电台区智能控制装置，其特征在于，所述三相电源平衡信号采集分析装置包括：中央处理器，围绕中央处理器设置有交流采样电路、用于支持红外设备远程修改参数的红外接口电路、GPRS通讯模块电路、RS485通信模块电路、 RS232通信模块电路和以太网通信模块电路。
3.根据权利要求1所述的一种配电台区智能控制装置，其特征在于，三相电源换相机构进一步包括中央处理器，围绕中央处理器设置有数据存储模块电路、用于采集用户表负荷数据的采样模块电路、无线模块电路、单相开关控制接口电路、RS485通信模块电路和以太网通信模块电路，单相开关控制接口电路连接所述开关控制器。
4.根据权利要求2或3所述的一种配电台区智能控制装置，其特征在于，所述中央处理器是32位ARM7内核CPU。
5.根据权利要求1所述的一种配电台区智能控制装置，其特征在于，所述三相电源平衡信号采集分析装置和三相电源换相机构设置在同一个机箱中。
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| CN105846453A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-10 | 北京泰豪电力科技有限公司 | 一种治理低压配电网三相负荷不平衡的方法 |
| CN107450406A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-08 | 福建通力达实业有限公司 | 一种配电箱的控制系统 |
| CN110380511A (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-25 | 重庆世纪之光科技实业有限公司 | 一种基于相序切换的台区识别方法及设备 |
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