CN206076962U - 三相电流不平衡自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相电流不平衡自动控制系统，包括智能换相开关组件和配电终端控制组件，智能换相开关组件与配电终端控制组件相连接；智能换相开关组件三相电流输入端与三相电流相连接；智能换相开关组件三相电流输出端与电力用户相连接；换相开关组件同时接收配电终端控制组件的控制指令；智能换相开关组件根据配电终端控制组件的控制指令，将三相电流的一相与电力用户相连通。本实用新型三相电流不平衡自动控制系统，采用绝缘栅双极型晶体管作为智能换相开关的主体开关模块；采用配电终端与智能换相开关相配合的方式，针对配电台区进行及时合理、无扰动的三相电流不平衡的调整；提高了配电台区的设备安全及供电可靠性。

Description

三相电流不平衡自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种三相电流不平衡换相方法，具体的说，是涉及一种三相电流不平衡自动控制系统。

背景技术

低压配电网是电力系统的重要组成部分，是城市和农村建设的重要设施。在城市民用电网及农用电网中由于大量单相负荷的存在，三相间的电流不平衡现象尤为严重。电网中的三相不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，也会影响电能表的精度而造成计量损失，严重影响人们的生产生活。

为了降低配电台区电能损耗，提升配电台区供电质量；经常采取相应的换相措施，对配电台区进行三相电流不平衡调整。

目前，国内对于三相电流不平衡处理措施主要有：(1)采用手动调整接线方法。运维人员发现线路三相电流不平衡现象后，针对用户负载手动调整接线进行换相。但是，该方法手动调整效率低下不便捷，且操作具有一定危险性；需要停电操作，影响人们的生产生活，也不能根据负荷变换实现动态调整。(2)采用手动调整开关的方法。此方法采用三相断路器与熔断器的组合方式实现换相操作。将3只熔断器的进线分别接在三相短路器的出线A、B、C三相上，出线端连接在一起，接进单相表箱。在换相时，只将三相断路器断开，连接相应相线的熔断器进行换相。该方法虽然无需手动接线，操作便捷，但是还需要停电操作，也无法根据负荷变化实现实时动态三相电流不平衡的调整。(3)采用无功补偿装置的方法。此方法在传统的无功补偿基础上，通过增加相间补偿，改进控制算法，使其同时具备无功补偿和三相电流不平衡调整的功能，但是通过这种方法，调整程度有限，只能调整三相电流不平衡度10％以及以下的，对于三相不平衡度达到10％以上的，这种方法就无法满足三相电流不平衡调整要求。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种根据三相负荷的随机变化，无扰动、准确快速的对其进行三相电流不平衡进行调节的三相电流不平衡自动控制系统及控制方法。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种三相电流不平衡自动控制系统，包括：智能换相开关组件和配电终端控制组件，智能换相开关组件与配电终端控制组件相连接；智能换相开关组件三相电流输入端与三相电流相连接；

智能换相开关组件三相电流输出端与电力用户相连接；

智能换相开关组件将采集的智能换相开关组件三相电流输出端的模拟量及状态量实时上传到配电终端控制组件；换相开关组件同时接收配电终端控制组件的控制指令；

智能换相开关组件根据配电终端控制组件的控制指令，将三相电流的一相与电力用户相连通。

所述智能换相开关组件包括通信模块、电源模块、主控模块、换相开关模块。

所述智能换相开关组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元和计算单元。

所述配电终端控制组件包括通信模块、电源模块、主控模块。

所述配电终端控制组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元、计算单元、存储单元。

所述换相开关模块采用三个绝缘栅双极型晶体管，智能换相开关组件的主控模块通过控制三相线路上的三只绝缘栅双极型晶体管的通断来实现换相。

所述绝缘栅双极型晶体管的三个极分别是集电极、发射极和栅极；三相绝缘栅双极型晶体管的栅极分别通过导线与主控模块的相应接口连接；集电极与对应相分别连接；发射极统一与用户进线侧线路连接。

所述智能换相开关组件与配电终端控制组件通过串口RS232/RS485或433M射频相连接。

一种三相电流不平衡自动控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，配电终端控制组件的主控模块计算配电台区三相电流不平衡度；

步骤二，判断配电台区不平衡度是否超过设定值，并计算超过设定值大小；配电台区不平衡度是否超过设定值执行步骤三，否则执行步骤八；

步骤三，根据不平衡度超过设定值大小，确定需要换相的智能换相开关组件；

步骤四，配电终端控制组件发送换相指令；需要换相的智能换相开关组件接收指令；

步骤五，需要换相的智能换相开关组件的换相开关模块，即已经导通的绝缘栅双极型晶体管电压过零，断开导通相，封锁已导通晶体管触发脉冲；

步骤六，判断智能换相开关模块是否断相成功；断相成功执行步骤七，否则执行步骤四；

步骤七，智能换相开关模块电压过零，触发智能换相开关另一相的导通；

步骤八，换相操作成功，向用户发送换相成功信息；

智能换相开关组件的主控模块采集出线的单相电流、电压、频率等模拟量以及自身的状态量，并将采集到的数据及状态量上传到配电终端控制组件；执行步骤一。

所述配电台区不平衡度为三相负载电流的最大差值与平均值的比值的百分比；

所述超过设定值是指所计算的三相电流不平衡度超过设定值百分比的范围；

所述智能换相开关的断开是指闭锁绝缘栅双极型晶体管的触发脉冲，导通是指触发绝缘栅双极型晶体管的脉冲。

所述配电终端控制组件实时计算配电台区的三相电流不平衡度，同时判断该配电台区的三相电流不平衡度是否超过设定值，如若超过设定值，计算不平衡度超值大小；

所述配电终端控制组件根据不平衡度超值大小，通过在配电终端控制组件中存储的各换相开关运行的电流大小及相位状态分组情况，确定需要换相的换相开关；

所述配电终端控制组件向需要换相的智能换相开关发送换相命令，智能换相开关接到换相控制命令后，计算需要断开相的电压过零点时刻，将需要断开相的绝缘栅双极型晶体管在电压过零点时刻闭锁触发脉冲；

所述智能换相开关计算出线侧有无电压，若无电压，将需要导通相的绝缘栅双极型晶体管的脉冲触发，同时采集换相开关导通相的状态，并将换相结果及换相后的状态上报给配电终端控制组件；若有电压，重新执行换相指令；

待全部需要换相的智能换相开关全都换相成功后，确认三相电流不平衡调整成功，并通过短信方式把换相结果发送给用户手机，重新计算该配电台区的三相电流不平衡度。

本实用新型相对现有技术的有益效果：

本实用新型三相电流不平衡自动控制系统，采用绝缘栅双极型晶体管作为智能换相开关的主体开关模块；采用配电终端与智能换相开关相配合的方式，针对配电台区进行及时合理、无扰动的三相电流不平衡的调整；提高了配电台区的设备安全及供电可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的三相电流不平衡自动控制系统结构示意图；

图2是本实用新型的三相电流不平衡自动控制系统的控制流程图。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明：

图1中的TA、TV分别代表电力用户进线侧的电流互感器、电压互感器。

图1中所述绝缘栅双极型晶体管的三个极分别是集电极C、发射极E和栅极G。三相绝缘栅双极型晶体管的栅极G分别通过导线与主控模块的相应接口连接；集电极C与对应相分别连接；发射极E统一与用户进线侧线路连接。图1，只具体显示A相晶体管接法，B、C相接法与A相相同。

换相开关的主控模块中含有DSP主控制器件，完成系统电压、电流信号的采集分析。根据算法及公式计算三相电流不平衡度[MAX(Ia,Ib,Ic)-MIN(Ia,Ib,Ic)]/AVERAGE(Ia,Ib,Ic)*100％,并与整定值对比，大于整定值则触发智能换相操作。

附图1-2可知，一种三相电流不平衡自动控制系统，包括：智能换相开关组件和配电终端控制组件，智能换相开关组件与配电终端控制组件相连接；智能换相开关组件三相电流输入端与三相电流相连接；

智能换相开关组件三相电流输出端与电力用户相连接；

智能换相开关组件将采集的智能换相开关组件三相电流输出端的模拟量及状态量实时通过通信模块上传到配电终端控制组件；换相开关组件同时接收配电终端控制组件的各种遥测、遥信及遥控控制指令；

智能换相开关组件根据配电终端控制组件的控制指令，将三相电流的一相与电力用户相连通。

所述智能换相开关组件包括通信模块、电源模块、主控模块、换相开关模块。

所述智能换相开关组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元和计算单元。

所述配电终端控制组件包括通信模块、电源模块、主控模块。

所述配电终端控制组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元、计算单元、存储单元。

所述换相开关模块采用三个绝缘栅双极型晶体管，智能换相开关组件的主控模块通过控制三相线路上的三只绝缘栅双极型晶体管的通断来实现换相。

所述智能换相开关组件与配电终端控制组件通过串口RS232/RS485或433M射频相连接。

所述智能换相开关组件的主控模块采集出线的单相电流、电压、频率等模拟量以及自身的状态量(分合闸状态、相位状态)，并将采集到的数据及状态量上传到配电终端控制组件，同时，实时接收配电终端控制组件下发的各种遥测、遥信、遥控指令。

所述绝缘栅双极型晶体管具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压大电流等特性，选择的型号为：G160N60UFD；

所述通信模块采用宏电公司的H7710系列通信模块。

一种三相电流不平衡自动调整系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，配电终端控制组件的主控模块计算配电台区三相电流不平衡度；

步骤二，判断配电台区不平衡度是否超过设定值，并计算超过设定值大小；配电台区不平衡度是否超过设定值执行步骤三，否则执行步骤八；

步骤三，根据不平衡度超过设定值大小，确定需要换相的智能换相开关组件；

步骤四，配电终端控制组件发送换相指令；需要换相的智能换相开关组件接收指令；

步骤五，需要换相的智能换相开关组件的换相开关模块，即已经导通的绝缘栅双极型晶体管电压过零，断开导通相，封锁已导通晶体管触发脉冲；

步骤六，判断智能换相开关模块是否断相成功；断相成功执行步骤七，否则执行步骤四；

步骤七，智能换相开关模块电压过零，触发智能换相开关另一相的导通；

步骤八，换相操作成功，向用户发送换相成功信息；

智能换相开关组件的主控模块采集出线的单相电流、电压、频率等模拟量以及自身的状态量(分合闸状态、相位状态)，并将采集到的数据及状态量上传到配电终端控制组件；执行步骤一。

所述配电台区不平衡度为三相负载电流的最大差值与平均值的比值的百分比；

所述超过设定值是指所计算的三相电流不平衡度超过设定值百分比的范围；

所述智能换相开关的断开是指闭锁绝缘栅双极型晶体管的触发脉冲，导通是指触发绝缘栅双极型晶体管的脉冲。

所述配电终端控制组件实时计算配电台区的三相电流不平衡度，同时判断该配电台区的三相电流不平衡度是否超过设定值，如若超过设定值，计算不平衡度超值大小；

所述配电终端控制组件根据不平衡度超值大小，通过在配电终端控制组件中存储的各换相开关运行的电流大小及相位状态分组情况，确定需要换相的换相开关；

所述配电终端控制组件向需要换相的智能换相开关发送换相命令，智能换相开关接到换相控制命令后，计算需要断开相的电压过零点时刻，将需要断开相的绝缘栅双极型晶体管在电压过零点时刻闭锁触发脉冲；

所述智能换相开关计算出线侧有无电压，若无电压，将需要导通相的绝缘栅双极型晶体管的脉冲触发，同时采集换相开关导通相的状态，并将换相结果及换相后的状态上报给配电终端控制组件；若有电压，重新执行换相指令；

待全部需要换相的智能换相开关全都换相成功后，确认三相电流不平衡调整成功，并通过短信方式把换相结果发送给用户手机，重新计算该配电台区的三相电流不平衡度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型的技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种三相电流不平衡自动控制系统，包括：智能换相开关组件和配电终端控制组件，其特征在于，智能换相开关组件与配电终端控制组件相连接；智能换相开关组件三相电流输入端与三相电流相连接；

智能换相开关组件三相电流输出端与电力用户相连接；

智能换相开关组件将采集的智能换相开关组件三相电流输出端的模拟量及状态量实时上传到配电终端控制组件；换相开关组件同时接收配电终端控制组件的控制指令；

智能换相开关组件根据配电终端控制组件的控制指令，将三相电流的一相与电力用户相连通。

2.根据权利要求1所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述智能换相开关组件包括通信模块、电源模块、主控模块、换相开关模块。

3.根据权利要求2所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述智能换相开关组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元和计算单元。

4.根据权利要求1所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述配电终端控制组件包括通信模块、电源模块、主控模块。

5.根据权利要求4所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述配电终端控制组件的主控模块包括数据采集单元、输入输出单元、CPU单元、计算单元、存储单元。

6.根据权利要求2所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述换相开关模块采用三个绝缘栅双极型晶体管，智能换相开关组件的主控模块通过控制三相线路上的三只绝缘栅双极型晶体管的通断来实现换相；

所述绝缘栅双极型晶体管的三个极分别是集电极、发射极和栅极；三相绝缘栅双极型晶体管的栅极分别通过导线与主控模块的相应接口连接；集电极与对应相分别连接；发射极统一与用户进线侧线路连接。

7.根据权利要求1所述三相电流不平衡自动控制系统，其特征在于：所述智能换相开关组件与配电终端控制组件通过串口RS232/RS485或433M射频相连接。