CN205195275U - 一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器 - Google Patents

Abstract

一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器，其特征为：包括三相自耦变压器、控制器、三相有载分接开关，三相自耦变压器包括三相的串联输出线圈和三相的并联调压线圈；三相有载分接开关各相并联调压线圈与对应串联输出线圈之间通过分接开关自耦接通与断开，各相并联调压线圈调压抽头挡位通过分接开关接通与断开，且同一时刻只能接通其中一个抽头挡位，其他抽头挡位断开，形成互锁；分接开关的各组开关均各自连接有对应驱动继电器，通过控制器驱动模块输出驱动信号给所对应的驱动继电器，由驱动继电器启动对应的开关接通或断开；所述调压器控制器包括微处理器单元、三相电压采样模块、三相调压驱动模块。

Description

一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器

技术领域

本实用新型属于电气工程领域，涉及到一种配电线路自动调压器，该调压器适用于中低压配电线路。

背景技术

随着我国城乡经济建设的发展，配电网的电力负荷呈现快速增长的态势，特别是城乡结合部，家用电器或农用设备的大量使用，加工作坊、商业铺面的大量增加，导致用电量急剧上升，加上部分配电线路布置不合理，线路过长，线径过细，造成线路阻抗增大，使配电线路中后段电压偏低，严重影响了用户的生产经营活动和日常生活。另外，部分配电线路负荷随季节或昼夜变化较大，引起电压时高时低，电压合格率降低，影响电网的安全运行。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器，以解决部分配电线路用户端三相电压过高或过低问题，实现无涌流、无电弧调压挡位切换。

本实用新型的目的是这样实现的：一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器，其特征为：包括三相自耦变压器、控制器、三相有载分接开关，所述的三相自耦变压器包括三相的串联输出线圈和三相的并联调压线圈；各相并联调压线圈并接在配电线路各相输入端作为自耦变压器初级绕组，具有一个以上调压抽头挡位；各相串联输出线圈作为自耦变压器次级绕组串联在配电线路输入输出端之间，其同名端方向根据自耦感应电压使各相输出端电压升高或降低需要而连接，各相的并联调压线圈与串联输出线圈之间通过分接开关进行自耦接通与断开，各相的并联调压线圈通过分接开关进行自我接通闭合形成回路，分接开关的上述两种连接构成互锁关系；各相并联调压线圈的多个调压抽头挡位均各自对应串接有分接开关进行接通与断开，且每次只能接通一个抽头挡位，形成互锁关系；所述三相有载分接开关，为具有互锁功能的多个开关组合，各相的开关结构均相同并各自独立，各相并联调压线圈与对应串联输出线圈之间通过分接开关自耦接通与断开，该相并联调压线圈通过分接开关自我接通闭合形成回路，且两种连接构成互锁，各相并联调压线圈调压抽头挡位通过分接开关接通与断开，且同一时刻只能接通其中一个抽头挡位，其他抽头挡位断开，形成互锁；分接开关的各组开关均各自连接有对应驱动继电器，通过控制器驱动模块输出驱动信号给所对应的驱动继电器，由驱动继电器启动对应的开关接通或断开；所述的控制器包括微处理器单元、三相电压采样模块、三相调压驱动模块，其中三相电压采样模块与微处理器输入管脚连接输入三相电压采样数据，三相调压驱动模块与微处理器输出管脚连接输出驱动信号，微处理器内固化有具体实施调压方案的嵌入式控制软件，用于控制三相电压采样接收和调压驱动操作。

微处理器采用STM32F103。

采取以上措施的本实用新型，具有如下好的效果：

1．采用并接在配电线路输入端的并联调压线圈作为初级绕组，串联在配电线路输入输出端之间的串联输出线圈作为次级绕组的自耦变压器结构，并联调压线圈设置多抽头挡位，通过切换并联调压线圈的抽头挡位来改变并联调压线圈与串联输出线圈之间变比，使所产生的自耦感应电压发生变化，与配电线路输入端电压叠加形成配电线路输出端电压，实现在配电线路输出端按该挡位调整电压的目的。在传输相同功率的情况下，由于变压器输入端电压较高，因而流过并联调压线圈的电流较小，因此在配电线路输入端设置并联调压线圈的抽头挡位，切换时无过渡涌流。

自耦变压器采用一种独特的结构：通过具有互锁功能的开关组合，实现并联调压线圈与串联输出线圈之间断开时，并联调压线圈自我闭合形成回路，构成电流互感器结构，这时，并联调压线圈处于短路状态，且与配电线路输入端断开，无外来电压输入，等效于电流互感器二次侧，在这样的情况下对串联调压线圈进行抽头挡位切换，不会往配电线路注入涌流或引起电弧，加上在并联调压线圈并联的电容会具有抑制电流涌流的作用，因而这样的结构能实现无涌流无电弧的调压抽头挡位切换。调压挡位切换时使自耦变压器在电流互感器结构状态下进行，可以有效消除带载调压所产生的涌流电弧，减少分接开关触头的损害，延长开关通断使用寿命，使自动调压器的工作变得更加稳定可靠。

串联输出线圈串联在配电线路输入输出端之间，当进行调压挡位切换操作时，构成电流互感器结构，这时，串联输出线圈无自耦感应电压产生，配电线路保持直通，只流过线路电流，相当于电流互感器一次侧，在这样的情况下，配电线路电压输出与输入基本保持不变，后面连接的电力负载运行不受影响。保证配电线路带载切换调压挡位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动。

下面再结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详述。

附图说明

附图1是本实用新型的总体功能结构图；

附图2是控制器结构功能方框图；

附图3是微处理器单元电路图；

附图4是三相电压采样电路图；

附图5三相调压驱动模块电路图；

附图6是控制器调压软件流程图。

附图6附图标记说明：

1、A相电压是否大于基准电压允许上限差值；

2、A相电压是否小于基准电压允许下限差值；

3、选定最接近基准电压的调压挡位；

4、发驱动信号给A相调压驱动模块，断开并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关；

5、发驱动信号给A相调压驱动模块，接通并联调压线圈接零开关形成无外来电压输入闭合回路，构成电流互感器结构；

6、发驱动信号给A相调压驱动模块,断开A相并联调压线圈原来连接的调压挡位；

7、发驱动信号给A相调压驱动模块,接通A相并联调压线圈新选定的调压挡位；

8、发驱动信号给A相调压驱动模块，断开并联调压线圈接零开关闭合回路；

9、发驱动信号给A相调压驱动模块，接通并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关，重新构成自耦变压器结构；

10、B相电压是否大于基准电压允许上限差值；

11、B相电压是否小于基准电压允许下限差值；

12、选定最接近基准电压的调压挡位；

13、发驱动信号给B相调压驱动模块，断开并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关；

14、发驱动信号给B相调压驱动模块，接通并联调压线圈接零开关形成无外来电压输入闭合回路，构成电流互感器结构；

15、发驱动信号给B相调压驱动模块,断开B相并联调压线圈原来连接的调压挡位；

16、发驱动信号给B相调压驱动模块,接通B相并联调压线圈新选定的调压挡位；

17、发驱动信号给B相调压驱动模块，断开并联调压线圈接零开关闭合回路；

18、发驱动信号给B相调压驱动模块，接通并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关，重新构成自耦变压器结构；

19、C相电压是否大于基准电压允许上限差值；

20、C相电压是否小于基准电压允许下限差值；

21、选定最接近基准电压的调压挡位；

22、发驱动信号给C相调压驱动模块，断开并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关；

23、发驱动信号给C相调压驱动模块，接通并联调压线圈接零开关形成无外来电压输入闭合回路，构成电流互感器结构；

24、发驱动信号给C相调压驱动模块,断开C相并联调压线圈原来连接的调压挡位；

25、发驱动信号给C相调压驱动模块,接通C相并联调压线圈新选定的调压挡位；

26、发驱动信号给C相调压驱动模块，断开并联调压线圈接零开关闭合回路；

27、发驱动信号给C相调压驱动模块，接通并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接开关，重新构成自耦变压器结构。

具体实施方式

本实用新型针对部分配电线路电压合格率过低的问题，设计一种配电线路自动调压器，采用在初级绕组端设置多抽头调压挡位、次级线圈串联配电线路输入输出端的自耦变压器结构，在切换调压挡位时，初级绕组先断开输入电压并自我闭合后，再切换调压挡位，实现无涌流、无电弧切换调压功能，使电压调整到合格要求，满足电网安全运行要求。同时，保证配电线路带载切换调压挡位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动，适用于三相电压波动值很大，三相线路中后段电压很低或过高的配电线路。本实用新型创新点是克服了目前市场上调压变压器在带载切换调压挡位时易引起涌流电弧，容易对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动，需跨接大功率电阻降低切换电流影响的现象。

实施例：

附图1是是本实用新型的实施例的总体功能结构图，参考附图1。

下面结合附图1对配电线路三相自动调压器的功能作进一步的详述。本调压器包括三相自耦变压器、三相有载分接开关和调压控制器三部分。其中，所述三相自耦变压器属于一种自耦串联调压变压器，每一相均由并联调压线圈、串联输出线圈组成，三相结构与功能完全相同。本实例以自耦变压器A相单元为例详述自耦变压器的功能，B相、C相单元的功能与A相相同。A相并联调压线圈为自耦变压器的公共绕组，并接在配电线路输入端作为变压器初级绕组，可设置多个抽头挡位，本实例设置3个抽头的线圈，通过具有互锁功能的有载分接开关K_1A、K_2A、K_3A分别连接3个抽头挡位中的一个挡位。A相串联输出线圈作为次级绕组串联在配电线路A相输入输出之间，产生自耦感应电压，用于升压调压时，串联输出线圈同名端按电压升高方向串接，用于降压调压时，串联输出线圈同名端按电压降低方向串接，有载分接开关K_1A、K_2A、K_3A连接A相并联调压线圈的不同挡位时，会使A相并联调压线圈与A相串联输出线圈之间的变比产生变化，所产生的自耦感应电压与配电线路A相输入电压串联叠加形成不同的输出端电压，达到配电线路A相输出端按不同挡位提升电压或降低电压的目的。例如，要连接K_1A所在的A相并联调压线圈挡位调压时，先将互锁开关K_0A由1端打到2端，这时，A相并联调压线圈与串联输出线圈之间断开，并联调压线圈无外来输入电压，自我闭合形成回路，构成电流互感器结构，并联调压线圈相当于电流互感器二次侧，为了进一步减少连接可能产生的过渡电流，在A相并联调压线圈并联一个电容C_A，可起到消除谐波和涌流的作用。这时，串联在配电线路输入输出之间的A相串联输出线圈不产生自耦电压，配电线路保持直通，只流过线路电流，相当于电流互感器一次侧，配电线路电压输出与输入基本保持不变，不影响后面负载的正常运行。然后，通过具有互锁功能的有载分接开关，控制K_1A闭合，K_2A、K_3A断开，切换A相并联调压线圈到K_1A所在的挡位，实现调压挡位的调整。再后，将互锁开关K_0A由2端打回到1端，这时，A相并联调压线圈与A相串联输出线圈之间重新接通，并联调压线圈自我闭合回路断开，重新构成自耦变压器结构，新调整的K_1A所在并联调压线圈挡位成为初级绕组，并联调压线圈与串联输出线圈之间的变比发生变化，串联输出线圈所产生的自耦感应电压与配电线路A相输入端电压叠加得到A相输出端电压，达到按该挡位调整电压的目的。

三相有载分接开关，是具有互锁功能的开关组合，每一相的开关结构均相同并各自独立，可以使用交流接触器开关、复合开关或其他具有自动控制接通或断开的电力负荷开关，下面结合附图1对配电线路三相有载分接开关的功能作进一步的详述。以A相分接开关为例，K_0A为并联调压线圈与串联输出线圈之间连接及并联调压线圈自我闭合形成回路的开关组合,本实例A相并联调压线圈设置3个抽头挡位，K_1A、K_2A、K_3A为对应各抽头挡位连接开关，由对应的继电器驱动通断，继电器驱动电路与微处理器A相调压驱动模块连接。例如，要切换连接到K_1A所在的A相并联调压线圈挡位进行调压时，由微处理器A相调压驱动模块发送驱动信号到继电器驱动电路，先将互锁开关K_0A由1端打到2端，这时，A相并联调压线圈与串联输出线圈之间断开，并联调压线圈自我闭合形成无外来电压的回路，构成电流互感器结构，相当于电流互感器二次侧，A相串联输出线圈串联在配电线路输入输出之间，配电线路保持直通，只流过线路电流，无自耦感应电压产生，相当于电流互感器一次侧，配电线路电压输出与输入基本保持不变，不影响后面负载的正常运行。然后，由微处理器A相调压驱动模块发送驱动信号到继电器驱动电路，控制K_1A闭合，K_2A、K_3A断开，切换A相并联调压线圈到K_1A所在的挡位，实现调压挡位的调整。再后，由微处理器A相调压驱动模块发送驱动信号到继电器驱动电路，将互锁开关K_0A由2端打回到1端，这时，A相并联调压线圈与A相串联输出线圈之间重新接通，并联调压线圈自我闭合回路断开，重新构成自耦变压器结构，并将新调整的K_1A所在并联调压线圈挡位作为变压器初级绕组，通过并联调压线圈与串联输出线圈之间的变比变化所产生的自耦感应电压，达到配电线路A相输出端按该挡位调整电压的目的。

附图2是实施例控制器结构功能方框图。参考附图2。

所述的控制器包括：微处理器单元、A相电压采样模块、B相电压采样模块、C相电压采样模块、A相调压驱动模块、B相调压驱动模块、C相调压驱动模块，其中A相电压采样模块、B相电压采样模块、C相电压采样模块结构功能完全相同，分别与微处理器输入管脚连接，A相调压驱动模块、B相调压驱动模块、C相调压驱动模块结构功能完全相同，与微处理器输出管脚连接，微处理器内固化有具体实施调压方案的嵌入式控制软件，用于控制三相电压数据采样接收和调压驱动。

下面再结合附图2、附图3、附图4、附图5以A相调压控制为例详述控制器的功能,B相、C相调压控制功能与Ａ相相同。A相电压采样模块由电压模拟输入单元、A/D转换单元组成，A相电压经电压模拟输入单元的电压互感器变换电路按比例变换成低电压信号，进入电压信号放大电路整理成为标准低电压信号，经由A/D转换电路变成数字信号供微处理器采样。A相调压驱动模块用于将微处理器输出的调压驱动信号进行功率放大，驱动电路对应A相的全部分接开关组合，通过将驱动信号进行功率放大，经过继电器对应驱动A相有载分接开关的各个开关动作。其工作流程为：微处理器循环采样三相电压，在采样到A相电压时，将采样值与设定的基准电压相比较，若在基准电压上下限差值范围内，不发控制命令，继续依次循环采样三相电压。若A相采样电压超过基准电压允许的上限差值，或小于基准电压允许的下限差值，则选定A相并联调压线圈调压效果最接近基准电压的调压挡位，然后执行调压控制操作，微处理器先发驱动信号经A相调压驱动模块功率放大，驱动继电器断开A相并联调压线圈与A相串联输出线圈之间的连接开关，接着发驱动信号经功率放大，驱动继电器将A相并联调压线圈的接零开关闭合形成无外来电压输入回路，构成电流互感器结构，接着发驱动信号经功率放大，驱动继电器断开A相并联调压线圈原来连接的调压挡位，再发驱动信号经功率放大，驱动继电器接通A相并联调压线圈新选定的调压挡位，达到调压挡位切换目的。然后发驱动信号经功率放大，驱动继电器断开A相并联调压线圈的接零开关回路，重新接通A相并联调压线圈与串联输出线圈之间的连接，重新构成自耦变压器结构，实现调压挡位的调整。

附图6给出了实施例的控制器调压软件流程图，按照该流程图即可编出源程序实施本实用新型。

Claims (2)

1.一种无涌流、无电弧换挡的配电线路三相自动调压器，其特征为：包括三相自耦变压器、控制器、三相有载分接开关，所述的三相自耦变压器包括三相的串联输出线圈和三相的并联调压线圈；各相并联调压线圈并接在配电线路各相输入端作为自耦变压器初级绕组，具有一个以上调压抽头挡位；各相串联输出线圈作为自耦变压器次级绕组串联在配电线路输入输出端之间，其同名端方向根据自耦感应电压使各相输出端电压升高或降低需要而连接，各相的并联调压线圈与串联输出线圈之间通过分接开关进行自耦接通与断开，各相的并联调压线圈通过分接开关进行自我接通闭合形成回路，分接开关的上述两种连接构成互锁关系；各相并联调压线圈的多个调压抽头挡位均各自对应串接有分接开关进行接通与断开，且每次只能接通一个抽头挡位，形成互锁关系；所述三相有载分接开关，为具有互锁功能的多个开关组合，各相的开关结构均相同并各自独立，各相并联调压线圈与对应串联输出线圈之间通过分接开关自耦接通与断开，该相并联调压线圈通过分接开关自我接通闭合形成回路，且两种连接构成互锁，各相并联调压线圈调压抽头挡位通过分接开关接通与断开，且同一时刻只能接通其中一个抽头挡位，其他抽头挡位断开，形成互锁；分接开关的各组开关均各自连接有对应驱动继电器，通过控制器驱动模块输出驱动信号给所对应的驱动继电器，由驱动继电器启动对应的开关接通或断开；所述调压器控制器包括微处理器单元、三相电压采样模块、三相调压驱动模块，其中三相电压采样模块与微处理器输入管脚连接输入三相电压采样数据，三相调压驱动模块与微处理器输出管脚连接输出驱动信号，微处理器内固化有具体实施调压方案的嵌入式控制软件，用于控制三相电压采样接收和调压驱动操作。

2.根据权利要求1所述的配电线路三相自动调压器，其特征为：微处理器采用STM32F103。