CN107046292A - 一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置，其特征在于：至少包括：控制部件和执行机构；执行机构包括至少一个换相开关；控制部件包括至少一个主控制器；用于检测分支电网上电流信息的电流传感器；电流传感器的信号输出端子与主控制器的输入端子电连接；主控制器连接于三相电网；每个主控制器可通过有线通信或无线通信与至少一个换相开关连接，换相开关与负载电连接；每个主控制器检测三相不平衡电流、主控制器控制的换相开关的故障信息、当前相位、当前负载电流；并通过不平衡计算策略，计算得到每个开关调节目标相位，下发换相命令。该专利能够避免在负荷投切瞬间产生的较大涌流,避免晶闸管长期运行的损耗，并且不停电进行换相。

Description

一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置

技术领域

本发明涉及智能配电技术领域，特别是涉及一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置。

背景技术

近年来，我国配电网建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，但用电水平相对国际先进水平仍有差距，城乡区域发展不平衡，供电质量有待改善。建设城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好的配电网络设施和服务体系一举多得，既能够保障民生、拉动投资，又能够带动相关制造业水平提升，为推进“互联网+”智慧能源战略提供有力支撑，对于稳增长、促改革、调结构、惠民生具有重要意义。

配电网处于电力***的末端，传输距离长，降压层次多，点多面广，运行状态受运行方式和负荷变化的影响较大，这些状况导致配电网在一定区域和时段处于非经济运行状态，需要对电压和无功等指标进行协调控制。在低压三相四线制的城市居民和农网供电***中：由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电***三相负载的长期性不平衡。

针对三相负荷不平衡，目前主要的解决方案有前期配电网建设时针对将单相负荷均匀的分配到三相负荷上，在实际运行中查看负荷平衡情况，再进行手动调整，但是这种方式不经济，并且影响供电连续性。

目前，三相负荷不平衡治理设备各方面技术还未成熟，在国外的中低配电网中，也较少采用三相负荷不平衡治理设备。部分三相不平衡地区一般采用手动或自动投切的电容器组进行补偿。但是,即使是最先进的晶闸管分相投切电容组,只能解决功率因数的补偿问题,也不能有效的平衡三相负荷。

近年来出现了一种新的电力电子式三相不平衡治理装置，其以IGBT(绝缘栅双极晶体管)开关为核心的无功功率补偿单元，采用先进的PWM脉宽调制技术，实现电能变换的一种全数字化电力电子装置。一般采用三相四线制，能够针对波动负载进行快速有效的动态无功补偿，对电压波动与闪变、负荷不平衡、功率因数、谐波进行补偿，在有效改善电能质量。但其存在自身损耗高、噪音及谐波污染等弊端。

目前主流的换相开关式三相负荷不平衡治理装置主要采用图1所示的方案。

本方案一共三个接触器，三个双向晶闸管，每相串联快速熔断器。双向晶闸管并联接触器，利用了复合开关原理，可以使得接触器投切时无弧无电压，换相时间快。但该方案在实施中双向晶闸管长期在线路中工作，如果有雷电冲击或其它干扰进入装置可能造成晶闸管误导通，存在相间短路的可能性。并且接触器线圈需要长期带电闭合，耗能大、老化快。并且一旦控制电路掉电，接触器断开，影响供电连续性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置。该换相开关式三相负荷不平衡治理装置能够避免在负荷投切瞬间产生的较大涌流,避免晶闸管长期运行的损耗，并且不停电进行换相。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置，其特征在于：至少包括：

控制部件和执行机构；其中：

所述执行机构包括至少一个换相开关；

所述控制部件包括至少一个主控制器；

用于检测分支电网上电流信息的电流传感器；所述电流传感器的信号输出端子与主控制器的输入端子电连接；

所述主控制器连接于三相电网；每个主控制器可通过有线通信或无线通信与至少一个换相开关连接，换相开关与负载电连接；

每个主控制器检测三相不平衡电流、该主控制器控制的换相开关的故障信息、当前相位、当前负载电流；通过对换相开关不同换相组合进行排列，取得最优换相方案，下发换相命令。

进一步：每个换相包括两个单刀双执的磁保持继电器及一个单刀单执的磁保持继电器；所述两个单刀双执的磁保持继电器为第一磁保持继电器、第二磁保持继电器；所述一个单刀单执的磁保持继电器为第三磁保持继电器；所述分支电网的A相接线端子和B相接线端子分别与第一磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第一磁保持继电器的输出端子和分支电网的C相接线端子分别与第二磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第二磁保持继电器的输出端子依次通过第三磁保持继电器、电流传感器与控制器的模拟量输入端子电连接；所述第三磁保持继电器的两端并联有晶闸管。

进一步：所述控制器和换向开关之间通过GPRS移动通信、电力载波通信、无线通信，有线485通信中的一种。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，本专利与传统技术相比较，具有如下的优点：

1.工作功耗低，降损节能；

2.电流过零切除，电压过零投入，换相速度快，无冲击，寿命长；

3.可靠硬件互锁，避免相间短路；

4.断电不影响供电可靠性；

5.模块化设计，结构紧凑、灵活。

附图说明：

图1是传统装置的电路图；

图2是本发明优选实施例的电路图；

图3是本发明优选实施例的使用状态图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图2至图3，一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置，包括：

控制部件和执行机构；其中：

所述执行机构包括至少一个换相开关；

所述控制部件包括至少一个主控制器；

用于检测分支电网上电流信息的电流传感器；所述电流传感器的信号输出端子与控制器的输入端子电连接；

用于检测分支电网上电流信息的电流传感器；所述电流传感器的信号输出端子与主控制器的输入端子电连接；

每个主控制器检测三相不平衡电流、该主控制器控制的换相开关的故障信息、当前相位、当前负载电流；并通过不平衡计算策略，计算得到每个开关调节目标相位，下发换相命令。

在上述优选实施例的基础上：每个换相开关包括两个单刀双执的磁保持继电器及一个单刀单执的磁保持继电器；所述两个单刀双执的磁保持继电器为第一磁保持继电器、第二磁保持继电器；所述一个单刀单执的磁保持继电器为第三磁保持继电器；所述分支电网的A相接线端子和B相接线端子分别与第一磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第一磁保持继电器的输出端子和分支电网的C相接线端子分别与第二磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第二磁保持继电器的输出端子依次通过第三磁保持继电器、电流传感器与控制器的模拟量输入端子电连接；所述第三磁保持继电器的两端并联有晶闸管。

在上述优选实施例的基础上：所述控制器和换相开关之间通过GPRS移动通信、电力载波通信、无线通信，有线485通信中的一种。

上述优选实施例主要由主控制器与换相开关组成。主控制器是整个装置的控制核心，换相开关是装置的执行机构，它们之间通过通讯进行信息交互，相互配合完成对配网三相不平衡问题的治理。

主控制器是整个装置的控制终端，每套装置只有一个主控制器。主控制器检测三相不平衡电流及各个换相开关的故障信息、当前相位、当前负载电流，通过不平衡计算策略，计算得到各个开关调节目标相位，下发换相命令。

换相开关是装置的分支和执行机构，根据支路的容量与负载的分布情况不同可灵活选择换相开关的容量和数量。它负责采集负载电流数据，与自身的状态信息一起通过通讯上传给主控制器；接收主控制器的换相命令进行换相操作；接收主控制器的故障保护命令进行相应的操作；显示自身的运行状态信息。

主控制器与换相开关间通信兼容多种通信方式，包括但不限于GPRS移动通信、电力载波通信、无线通信，有限485通信。

本专利提出以下新的方案采用两个单刀双执的磁保持继电器，及一个单刀单执的磁保持继电器，该方案在换相期间除能够做到“电流过零切除，电压过零投入”外，三相切换相互闭锁，不会出现相间短路，并且开关体积比其它方案都小，利于开关的小型化设计。

可将换相开关进行模块化设计，三相出单相采用一个模块，三相出三相可以采用三个模块并联。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种换相开关式三相负荷不平衡治理装置，其特征在于：至少包括：

控制部件和执行机构；其中：

所述执行机构包括至少一个换相开关；

所述控制部件包括至少一个主控制器；

用于检测分支电网上电流信息的电流传感器；所述电流传感器的信号输出端子与主控制器的输入端子电连接；

所述主控制器连接于主干电网与分支电网之间；每个主控制器通过有线通信或无线通信与至少一个换相开关连接，换相开关与负载电连接；

每个主控制器检测三相不平衡电流、该主控制器控制的换相开关的故障信息、当前相位、当前负载电流；通过对换相开关不同换相组合进行排列，取得最优换相方案，下发换相命令。

2.根据权利要求1所述换相开关式三相负荷不平衡治理装置，其特征在于：每个换相开关包括两个单刀双执的磁保持继电器及一个单刀单执的磁保持继电器；所述两个单刀双执的磁保持继电器为第一磁保持继电器、第二磁保持继电器；所述一个单刀单执的磁保持继电器为第三磁保持继电器；所述分支电网的A相接线端子和B相接线端子分别与第一磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第一磁保持继电器的输出端子和分支电网的C相接线端子分别与第二磁保持继电器的两个输入端子电连接；所述第二磁保持继电器的输出端子依次通过第三磁保持继电器、电流传感器与主控制器的模拟量输入端子电连接；所述第三磁保持继电器的两端并联有晶闸管。

3.根据权利要求1所述换相开关式三相负荷不平衡治理装置，其特征在于：所述控制器和换相开关之间通过GPRS移动通信、电力载波通信、无线通信，有线485通信中的一种。