CN207117190U - 三相负荷不平衡自动调整装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三相负荷不平衡自动调整装置，连接于变压器二次侧的供电线路上，包括与A、B、C三相供电线路对应连接的电流信号采集模块，电流信号采集模块分别通过通讯接口连接至监控终端，A、B、C三相供电线路上还依次连接有换相开关装置，换相开关装置连接至监控终端；当负荷不平衡度超出标准的要求时，装置可通过监控终端控制换相开关装置的投切换相，使负不平衡度降低，三相负荷趋于平衡，可控制在25毫秒以内切换，不影响一般家用电器的正常使用,因此可以认为负荷切换过程无断电。在低压电网中，通过本装置对电网三相不平衡进行调整是一种成本低廉且直接有效的方式，具有很高的可行性和较高的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压电网电力电子技术领域，尤其涉及一种三相负荷不平衡自动调整装置。
背景技术
低压台区由于大量单相负载的存在，三相负荷很难保持平衡，特别是随着用电量增加，低压台区的三相不平衡矛盾日益突出。目前解决三相不平衡的主要方法是人工定期或不定期调相，工作量巨大，且不能跟随负载的变化及时调整，需要停电调相。现有三相不平衡调整方式：1、相间电容补偿，根据王氏定理，一般情况功率因素低于75％时才会对三相不平衡调整起作用，而农网台区功率因素一般已经比较高，所以几乎不起作用；2、单相换相开关(或装置)，可以换相的单相负荷比较难匹配，系统设计工作量大，如果在分支线路换相，后端三相负荷会缺相；3、SVG方式，设备功耗大，从并入点往电源侧三相负荷是平衡的，往负载侧三相不平衡没有改变。
目前国内三相不平衡换相装置功能单一，且都是接入单相负荷，一旦安装接入后，如果该单相负荷接入相是小负荷的情况，该装置将不能发挥作用。市场上漏电流数据监测系统功能单一，同样少量在低压台区中出现的故障预警与诊断系统功能也十分单一。类似于本项目的三相负荷不平衡自动调整装置在市场上还未曾见到。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够自动切换调整、对负荷无冲击的三相负荷不平衡自动调整装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：三相负荷不平衡自动调整装置，连接于变压器二次侧的供电线路上，所述变压器二次侧的供电线路为设有A、B、C三相及N相的三相四线制线路，包括与所述A、B、C三相供电线路对应连接的电流信号采集模块，所述电流信号采集模块分别通过通讯接口连接至监控终端，所述A、B、C三相供电线路上还依次连接有换相开关装置，所述换相开关装置连接至所述监控终端；
所述换相开关装置包括开关箱，所述开关箱一侧固定安装有用于测量相电流的电流表、测量相电压的电压表，所述电流表和所述电压表分别通过无线通讯装置连接至所述监控终端，所述开关箱另一侧布置有分别与所述三相四线制线路对应连接的进电接线孔，与所述A、B、C三相供电线路对应设有电动选择开关，所述电动选择开关信号连接至所述监控终端，所述N相线路连接有输出开关，所述输出开关的输入端连接至所述电动选择开关的输出端，所述输出开关的输出侧对应设有两个出电接线孔。
作为优选的技术方案，所述电流信号采集模块包括电流互感器TA，所述电流互感器TA的输出端连接至运算放大器U的反向输入端和反向输出端，所述反向输入端与运算放大器U的输出端之间串接有电阻R。
作为优选的技术方案，所述监控终端包括中央处理器，所述中央处理器内设有通讯端口、硬盘、内存和系统总线。
作为优选的技术方案，所述通讯接口设置为RS-485。
作为对上述技术方案的改进，所述无线通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的通信接口。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：该装置可实时监控电网三相负荷的电流、电压值，并计算三相负荷不平衡度的实时值，当负荷不平衡度超出标准的要求时，装置可通过监控终端控制换相开关装置的投切换相，使负不平衡度降低，三相负荷趋于平衡。切换过程中，单相负荷的失电时间由换相开关装置的切换时间决定，可控制在25毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用,因此可以认为负荷切换过程无断电。在低压电网中，通过本装置对电网三相不平衡进行调整是一种成本低廉且直接有效的方式，具有很高的可行性和较高的经济效益。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1是本实用新型实施例的结构框图；
图2是本实用新型实施例电流信号采集模块的电路原理图；
图3是本实用新型实施例换相开关装置的结构示意图；
图中：1-开关箱；2-电流表；3-电压表；4-进电接线孔；5-电动选择开关；6-输出开关；7-出电接线孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，三相负荷不平衡自动调整装置，连接于变压器二次侧的供电线路上，所述变压器二次侧的供电线路为设有A、B、C三相及N相的三相四线制线路，包括与所述A、B、C三相供电线路对应连接的电流信号采集模块，所述电流信号采集模块分别通过通讯接口连接至监控终端，所述A、B、C三相供电线路上还依次连接有换相开关装置，所述换相开关装置连接至所述监控终端。
如图2所示，本实施例的所述电流信号采集模块包括电流互感器TA，所述电流互感器TA的输出端连接至运算放大器U的反向输入端和反向输出端，所述反向输入端与运算放大器U的输出端之间串接有电阻R。利用所述电流互感器TA在线监测分支路电压和电流，并将检测数据通过所述通讯接口上传至所述监控终端，为所述监控终端调整分支路三相负荷平衡提供数据。
所述监控终端通过采集台区内电流模块数据和换相开关的数据，分析三相负荷不平衡情况，并对换相开关下达调整指令。此外，运行人员可根据需要向所述监控终端发送指令，获取终端收集的监测数据及调整情况。具体地，所述监控终端包括中央处理器，所述中央处理器内设有通讯端口、硬盘、内存和系统总线，所述通讯接口设置为RS-485，采集的电流信号经过所述运算放大器U转换成差分电压信号，以供所述RS-485信号传输。实际使用时，所述监控终端可安装于台区JP柜的计量箱中。
如图3所示，所述换相开关装置包括开关箱1，所述开关箱1一侧固定安装有用于测量相电流的电流表2、测量相电压的电压表3，所述电流表2和所述电压表3分别设置为能够进行远程控制的智能仪表，所述电流表2和所述电压表3分别通过无线通讯装置连接至所述监控终端，所述开关箱1另一侧布置有分别与所述三相四线制线路对应连接的进电接线孔4，与所述A、B、C三相供电线路对应设有电动选择开关5，所述电动选择开关5信号连接至所述监控终端，所述N相线路连接有输出开关6，所述输出开关6的输入端连接至所述电动选择开关5的输出端，所述输出开关6的输出侧对应设有两个出电接线孔7，所述无线通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的通信接口。所述电动选择开关5由所述监控终端的控制信号驱动，进行自动旋转接通线路，其具体结构为本技术领域内普通技术人员所熟知的内容，在此不再详细说明。
本实施例的工作过程为：
首先，通过安装在所述变压器各分支上的所述电流信号采集模块采集三相电流值，并将数上传至所述监控终端，由所述监控终端分析台区内三相负荷不平衡情况。
然后，安装在用户支线上的所述换相开关装置将监测的用户支线的电流、电压、相位数据等信息上传至所述监控终端，两种检测信息在所述监控终端内进行比较处理，为所述监控终端下达合理的换相指令提供依据。
最后，所述监控终端通过分析数据，制定合理的调整方案，将调整指令自动下达给所述换相开关装置，所述换相开关装置接收指令后，完成负荷接入相位的自动切换工作，该具体切换由所述电动选择开关5来完成。
在上述解决台区三相负荷不平衡问题中，不用停电接线即可实现实时自动调整三相负荷平衡。通过电压监测和三相负荷不平衡调整，预计可把台区不平衡率降低到12％左右。若预装一个台区的年用电量为60万KWh，通过低电压和负荷自动调整，经过测算预计每年可减少损耗为3万KWh，节能效益按0.50元/KWh计算，每年节约1.5万元。由此看来，直接的经济效益十分客观，间接的经济效益和社会效益则更大。
在实际安装过程中，架空线路分支线主要分为三相四线结构和单相两线结构。对于三相四线结构，所述换相开关装置可安装于接户线的两线出线的位置，其进线接线需将原来的两线引出改为四线引出，通过电缆(可以是单根四芯电缆，也可以是四根单芯电缆)和电缆管将接线引下，在进户表箱前将电缆先引入换相开关，所述换相开关装置出线后，可仍通过电缆管的方式接入用户表箱。
对于单相两线结构，所述换相开关装置需要安装在分支杆上。在加装所述换相开关装置时，需拆除原有的分支线联络线，主线路四线引出依然通过电缆方式接入所述换相开关装置。所述换相开关装置出线后，通过电缆的方式将相线和零线引入到分支线路之中。条件若允许，尽量进出线都在这一根电杆上完成。
本实用新型可实时监控电网三相负荷的电流、电压值，并计算三相负荷不平衡度的实时值，当负荷不平衡度超出标准的要求时，装置可通过监控终端控制换相开关装置的投切换相，使负不平衡度降低，三相负荷趋于平衡。切换过程中，单相负荷的失电时间由换相开关装置的切换时间决定，可控制在25毫秒以内，不影响一般家用电器的正常使用,因此可以认为负荷切换过程无断电。在低压电网中，通过本装置对电网三相不平衡进行调整是一种成本低廉且直接有效的方式，具有很高的可行性和较高的经济效益。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.三相负荷不平衡自动调整装置，连接于变压器二次侧的供电线路上，所述变压器二次侧的供电线路为设有A、B、C三相及N相的三相四线制线路，其特征在于：包括与所述A、B、C三相供电线路对应连接的电流信号采集模块，所述电流信号采集模块分别通过通讯接口连接至监控终端，所述A、B、C三相供电线路上还依次连接有换相开关装置，所述换相开关装置连接至所述监控终端；
所述换相开关装置包括开关箱，所述开关箱一侧固定安装有用于测量各相电流的电流表、测量各相电压的电压表，所述电流表和所述电压表分别通过无线通讯装置连接至所述监控终端，所述开关箱另一侧布置有分别与所述三相四线制线路对应连接的进电接线孔，与所述A、B、C三相供电线路对应设有电动选择开关，所述电动选择开关信号连接至所述监控终端，所述N相线路连接有输出开关，所述输出开关的输入端连接至所述电动选择开关的输出端，所述输出开关的输出侧对应设有两个出电接线孔。
2.如权利要求1所述的三相负荷不平衡自动调整装置，其特征在于：所述电流信号采集模块包括电流互感器TA，所述电流互感器TA的输出端连接至运算放大器U的反向输入端和反向输出端，所述反向输入端与运算放大器U的输出端之间串接有电阻R。
3.如权利要求1所述的三相负荷不平衡自动调整装置，其特征在于：所述监控终端包括中央处理器，所述中央处理器内设有通讯端口、硬盘、内存和系统总线。
4.如权利要求1所述的三相负荷不平衡自动调整装置，其特征在于：所述通讯接口设置为RS-485。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述的三相负荷不平衡自动调整装置，其特征在于：所述无线通讯装置包括基于GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G和4G技术的通信接口。
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