CN206850446U - 一种智能负载平衡调压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能负载平衡调压装置，包括：主控制器，其电压采样端连接至三相电网的取电压端，电流采集端连接三相电网的取电流端；调压模块，三个该调压模块分别通过一第一交流接触器接入三相电网的一个相线；LC模块，三个该LC模块分别通过一控制开关接入三相电网的一个相线；以及换相器，若干该换相器的换相端分别接入三相电网的输出端，多个换相器的输出端分别连接多个负载；其中，主控制器的输出端分别与第一交流接触器、控制开关及换相器的受控端连接。该装置针对于低压台区三相不平衡、低电压等电能质量的问题，采用新型控制系统及结构，实现对台区的电压质量和三相不平衡进行综合性智能化治理。

Description

一种智能负载平衡调压装置

技术领域

本实用新型涉及低电压电能质量综合治理领域，特别涉及一种智能负载平衡调压装置。

背景技术

电压是电能主要质量指标，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产和人民生活用电都有直接影响。我国电网由于受昼夜负荷、季节负荷变化，供电半径，负荷分布等因素的影响，往往会引起线路电压有较大的变化，电压过低会造成设备出力不足或工作不正常，电压过高又会影响用电设备的安全。此外，由于负荷分配的不合理和用户用电行为的不确定性，会产生严重的三相不平衡问题，三相不平衡会造成配电变压器和线路损耗增加。因此，保证电压质量和三相负荷平衡是一个十分重要的任务。

低压线路自动调压器是目前市场上一种专门为线路供电半径较长，线径细，线路电压损失大的台区而设计的低电压治理装置。其主要由补偿变压器、控制器、交流接触器等组成，当线路电压过低时，控制器控制交流接触器动作投切补偿变压器，对线路电压进行补偿升压。虽然低压线路自动调压器能较有效的解决低电压问题，但对于三相不平衡治理和无功补偿，低压线路自动调压器无能为力。另外，三相不平衡会造成台区线路中性点偏移，使负载较轻的一相电压过高，严重时会导致三相调压器进入过压保护状态，大大影响三相调压器的调压效果。

对于三相不平衡调节，目前还没有较为理想的解决方案，常用的方法有人工手动调相和加装静止无功发生器SVG。其中人工手动调相效率低下，需要对台区进行停电，影响居民用户用电，而且由于用户用电的不确定性，无法经常性进行手动调相，效果很不理想；SVG主要用于无功补偿，并且具有一定的三相不平衡调节功能，但只能将设备的前端电流调整至平衡状态，无法调整设备后端线路电流，治标不治本。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能负载平衡调压装置，从而克服低压台区存在三相不平衡、低电压等电能质量问题的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能负载平衡调压装置，包括：主控制器，其电压采样端连接至三相电网的取电压端，电流采集端连接三相电网的取电流端；调压模块，三个该调压模块分别通过一第一交流接触器接入所述三相电网的一个相线；LC模块，三个该LC模块分别通过一控制开关接入所述三相电网的一个相线；以及换相器，若干该换相器的换相端分别接入所述三相电网的输出端，多个所述换相器的输出端分别连接多个负载；其中，所述主控制器的输出端分别与所述第一交流接触器、控制开关及换相器的受控端连接。

优选地，上述技术方案中，所述调压模块为补偿变压器，三个该补偿变压器的输入端串联接入三相电网的一个相线，调节端分别通过第一交流接触器并联接入三相电网的同一个相线。

优选地，上述技术方案中，所述补偿变压器的调节端设有若干个调节档位，每个所述调节档位通过一第二交流接触器接入三相电网的一个相线，其中，所述第二交流接触器与所述主控制器的输出端连接。

优选地，上述技术方案中，所述换相器包括：子控制器、第三交流接触器、双向可控硅及子取电流端；三组并联连接的所述第三交流接触器及双向可控硅；每组所述第三交流接触器及双线可控硅的一端连接三相电网的一个相线，另一端相互串联作为输出端；三个所述子取电流端分别设于一个输出端处，所述子控制器分别与所述第三交流接触器、双向可控硅、子取电流端及主控制器连接。

优选地，上述技术方案中，所述LC模块由电抗器和电容串联组成。

优选地，上述技术方案中，所述控制开关为复合开关。

优选地，上述技术方案中，所述控制开关与所述三相电网之间设有断路器。

优选地，上述技术方案中，所述取电流端和子取电流端为电流互感器。

优选地，上述技术方案中，所述取电压端包括输入取电压端和输出取电压端。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型中的智能负载平衡调压装置，针对目前电压配电台区的电能质量存在的主要问题而设计，集成了三相调压、不平衡调节、电容补偿等功能于一体，不仅能根据当前电压情况升高或降低各相电压，使电压保持在标准合格电压范围内，而且还能实时计算台区三相不平衡大小，通过换相器自动分配三相负荷，使三相负荷达到平衡状态，通过线路调压器和换相开关相结合的技术，实现了调压和三相不平衡调节相结合的电能质量综合治理技术，能够有效对低压线路进行调压，并能实时对台区负荷进行自动分配，从根本上解决三相不平衡问题，是一种新型的电能质量综合治理装置。

附图说明

图1是根据本实用新型的智能负载平衡调压装置的系统结构图。

图2是根据本实用新型的智能负载平衡调压装置的电气原理图。

图3是根据本实用新型的换相器的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图3显示了根据本实用新型优选实施方式的智能负载平衡调压装置的结构示意图。

如图1所示，智能负载平衡调压装置包括：主控制器、调压模块、LC模块以及换相器，具体的系统框图见图1，主控制器、调压模块、LC模块作为调压换相主控装置安装在三相支路的前端，该实施例中，主控制器选用的型号为YY-DVS-220C，换相器①、②、③等各自独立分布于三相后端线路上的各单相分支点。调压模块、LC模块由主控制器直接通过二次线路发送指令控制其工作；换相器与主控制器之间通过电力载波方式通信；该装置集三相调压、三相不平衡调节、无功补偿、在线监测等功能为一体，具体功能实现见下文。

继续参考图2，为智能负载平衡调压装置的电气原理图，具体的，三相电网前端设有避雷器FV以起防雷保护作用，主控制器的电压采样端连接至三相电网的取电压端，电流采集端连接三相电网的取电流端TAa、TAb、TAc，取电流端为电流互感器，用于检测各相电流值，该实施例中，取电压端包括输入取电压端和输出取电压端，分别采集两侧的电压；调压模块为补偿变压器TBa、TBb、TBc，用于补偿升压，三个该补偿变压器TBa、TBb、TBc的输入端串联接入三相电网的一个相线，调节端分别通过第一交流接触器KMa、KMb、KMc并联接入三相电网的同一个相线，并在调压模块的前端设有塑料外壳式断路器QF，用于手动将调压模块切换到旁路，并起到过流和短路保护的作用；进一步的，补偿变压器TBa、TBb、TBc的调节端设有若干个调节档位，每个调节档位通过一第二交流接触器Ka、Kb、Kc接入三相电网的一个相线，其中，第一交流接触器和第二交流接触器的受控端与主控制器的输出端连接，由主控制器直接控制，用于控制各补偿变压器TBa、TBb、TBc的投切和切换各补偿变压器的补偿档位；LC模块分别由电抗器L1、L2、L3和电容C1、C2、C3串联组成，其中，三个LC模块分别通过一控制开关FK1、FK2、FK3接入三相电网的一个相线，该实施例中，控制开关为复合开关，进一步的，控制开关FK1、FK2、FK3与三相电网之间设有断路器ZK1、ZK2、ZK3，起电容过流保护作用，其中，控制开关FK1、FK2、FK3的受控端连接至主控制器的输出端，由主控制器直接控制，用于LC无功补偿模块的投切。

继续参考图3，换相器包括：子控制器、第三交流接触器K1、K2、K3、双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3及子取电流端TA；该实施例中子控制器选用的型号为YY-HXKG-220C，三组并联连接的第三交流接触器K1、K2、K3及双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3，用于相互协调动作，用于相线切换，同时第三交流接触器带载能力强，保证了换相器的带载能力；每组并联连接的交流接触器及双线可控硅的一端(作为换相器的换相端)连接三相电网的一个相线的输出端，另一端相互串联作为输出端，分别连接多个负载；三个子取电流端TA分别设于一个输出端处，子取电流端TA为电流互感器，用于检测输出端火线电流值，子控制器分别与第三交流接触器、双向可控硅及子取电流端连接，主控制器的输出端与子控制器的受控端连接，同时，该实施例中，在换相器的前端安装微型断路器。

接下来，对三相调压、三相不平衡调节、无功补偿、在线监测等功能进行详细阐述：

结合图2，调压原理为：将该智能负载平衡调压装置串联在低压三相供电线路中，通过主控制器检测线路三相输入电压判断需要调节电压的相，当检测到A、B、C三相中任意一相或多相输入电压过低时，主控制器自动控制各相对应第一交流接触器动作，将补偿变压器投入，并通过控制第二交流接触器动作，调节补偿档位，使输出电压达到国家标准合格电压；当输入电压恢复到国家标准合格后，主接触器动作，将补偿变压器切除，调压模块旁路。例如，当某一时段A相输入电压Uai偏低时，主控制器控制主接触器KMa动作，将补偿变压器TBa投入，此时补偿变压器主线圈ax会产生一个补偿电压△Ua叠加到A相线路中，使输出电压Uao升高，当Uao经过升压后仍没有达到合格电压，主控制器控制Ka动作，切换补偿档位，将△Ua升高，最终使输出电压Uao升至合格电压。

结合图2和图3，换相原理为：智能负载平衡调压装置中的主控制器通过电流互感器TAa、TAb、TAc检测A、B、C三相总电流，各换相器中的子控制器通过电流互感器TA检测所在单相分支线路的电流。当主控制器检测到A、B、C三相电流不平衡时，主控制器会根据首端总电流及末端换相器所在的单相分支电流计算出最合理的换相方案，通过载波通信的方式将换相信号发送给末端换相器，换相器接受并执行换相指令，有载动态调节三相不平衡度，利用可控硅导通速度快的优点，保证了换相速度，换相过程中断电时间小于10ms，不会造成用户电气设备断电或重启。

其中，换相器换相过程为：当换相器中的子控制器收到主控制器发来的换相命令时(例如从A相切换到C相)，双向可控硅SCR1先导通，接着断开K1，K1断开后，再断开SCR1，之后导通SCR3，再导通K3，K3导通后断开SCR3，最后K3保持导通直至下一次收到从主控制器发来的换相信号，换相过程在十分短暂的时间内完成。

无功补偿原理为：主控制器通过对三相线路的电压电流进行监控，计算出各相无功功率大小。当某相无功功率超过设定值时，主控制器便通过控制开关FK1-3将该相LC补偿模块投入，减小或消除线路中的无功电流大小，提高功率因素，起到无功补偿的作用。

在线监测原理为：主控制器能对整套设备的运行参数进行测量、统计，并通过GPRS与远程服务器系统的数据进行交互实现配变在线监测功能，主要包括：

1.采集三相电压、电流，实现电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和不平衡度的测量；

2.调压模块日动作次数、总动作次数、当前档位，并统计各档位动作时间；

3.统计各换相器工作相位、相位切换记录。

过载和短路保护原理为：智能负载平衡调压装置中装设塑壳断路器QF和微型断路器ZK1-3，同时在每一个换相器中都装设有微型断路器，当过载或短路时，对应的微型断路器或塑料外壳式断路器分断以达到保护功能。当过载或短路发生在调压换相主控装置中时，主控制器会根据设定的保护参数控制主交流接触器QF1动作，将调压模块切换到旁路状态，保护设备的安全。

防雷保护：配电箱中安装避雷器有效防止雷击过电压和操作过电压引起的损坏。如果遇到过电压，避雷器导通将涌流引入接地系统。

综上所述，与传统线路调压器相比，智能负载平衡调压装置增加了三相不平衡调节功能，通过控制换相器自动分配三相负荷，使台区负荷处于三相平衡状态。三相不平衡改善后，中性点偏移消失，进一步提高了调压效果，配变、线路及用电设备的运行安全性也将得到提高。与传统线路调压器相比，智能负载平衡调压装置增加了LC回路进行无功补偿，通过控制LC回路的投切，减少线路的电流无功分量，降低了发生在线路和配变上的损耗，提高供电系统的功率因素和配变的实际出力。与静止无功发生器相比，智能负载平衡调压装置通过实时分配台区负荷的方式，有效地从根本上解决台区的三相不平衡问题。与人工手动调相相比，智能负载平衡调压装置自动换相方便快捷，能根据线路负荷实时分配分荷，也无需停电，换相过程断电时间小于10ms，不影响用户电器设备的正常工作。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种智能负载平衡调压装置，其特征在于，包括：

主控制器，其电压采样端连接至三相电网的取电压端，电流采集端连接三相电网的取电流端；

调压模块，三个该调压模块分别通过一第一交流接触器接入所述三相电网的一个相线；

LC模块，三个该LC模块分别通过一控制开关接入所述三相电网的一个相线；以及

换相器，若干该换相器的换相端分别接入所述三相电网的输出端，多个所述换相器的输出端分别连接多个负载；

其中，所述主控制器的输出端分别与所述第一交流接触器、控制开关及换相器的受控端连接。

2.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述调压模块为补偿变压器，三个该补偿变压器的输入端串联接入三相电网的一个相线，调节端分别通过第一交流接触器并联接入三相电网的同一个相线。

3.根据权利要求2所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述补偿变压器的调节端设有若干个调节档位，每个所述调节档位通过一第二交流接触器接入三相电网的一个相线，其中，所述第二交流接触器与所述主控制器的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述换相器包括：子控制器、第三交流接触器、双向可控硅及子取电流端；三组并联连接的所述第三交流接触器及双向可控硅；每组所述第三交流接触器及双线可控硅的一端连接三相电网的一个相线，另一端相互串联作为输出端；三个所述子取电流端分别设于一个输出端处，所述子控制器分别与所述第三交流接触器、双向可控硅、子取电流端及主控制器连接。

5.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述LC模块由电抗器和电容串联组成。

6.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述控制开关为复合开关。

7.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述控制开关与所述三相电网之间设有断路器。

8.根据权利要求4所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述取电流端和子取电流端为电流互感器。

9.根据权利要求1所述的智能负载平衡调压装置，其特征在于，所述取电压端包括输入取电压端和输出取电压端。