CN111555292A - 线路负荷自动调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线路负荷自动调整装置，包括复合开关、电压检测单元、控制器和信号检测单元。复合开关设置三路，用于基于控制指令导通或断开而实现其所在相线与负载火线的导通或断开。电压检测单元用于分别检测三条相线的电压。控制器用于根据三条相线的电压生成各路复合开关对应的控制指令。信号检测单元用于检测其所在位置是否有电压或电流并发出检测信号；则控制器基于检测信号判断各路复合开关导通或断开的状态。信号检测单元包括三路分别与三路复合开关对应并联的耦合元件和设置在负载火线上的电流互感器。本发明的线路负荷自动调整装置能够根据电压情况自动控制实现负荷换相，其复合开关切换速度快、可靠性高、成本较低，隐患较低。

Description

线路负荷自动调整装置

技术领域

本发明属于电网负荷调控技术领域，具体涉及一种线路负荷自动调整装置。

背景技术

当前国内低压配电网主要是由变压器通过三相四线制的方式为广大居民用户提供电能。在三相四线制供电***中，由于前期接入用户时三相分配不均等、用户接入后的用电随机性等原因，常常引起三相线路末端压降差异较大，尤其是供电半径较长的农网地区，负载分配不均匀的线路，线路中后端经常存在某一相接入用户电压不合格的现象，严重时甚至影响居民的正常生活用电。另一方面，由于线路负载分配不均衡，在三相四线制供电线路中，会引起较大的中线电流，中线电流的产生会增加线路损耗，降低供电企业的经济效益，严重时更会影响用电安全。因此，需要及时、合理地调整各相线的负载，以实现均衡分配。

目前市面上有很多三相不平衡负荷调整装置，一方面它们并不具有自动调整功能，另一方面对于负荷换相，有采用单纯继电器方式的，也有采用复合开关形式的。单纯继电器形式的换相速度慢，中间断电时间长，同时还要考虑动作闭锁，结构比较复杂；而采用复合开关形式的，则成本较高，可靠性不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种换相速度快、可靠性高且成本较低的线路负荷自动调整装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种线路负荷自动调整装置，连接在三条相线和负载火线之间，所述线路负荷自动调整装置包括：

复合开关，所述复合开关设置三路，分别对应连接在三条所述相线和所述负载火线之间，用于基于对应的控制指令导通或断开而实现其所在所述相线与所述负载火线的导通或断开；

电压检测单元，所述电压检测单元用于分别检测三条所述相线的电压；

控制器，所述控制器分别与所述电压检测单元、各路所述复合开关相连接，用于根据三条所述相线的电压生成各路所述复合开关对应的控制指令；

所述复合开关包括机械开关、双向晶闸管，所述机械开关与所述双向晶闸管并联，所述控制器分别生成所述机械开关对应的控制指令和所述双向晶闸管对应的控制指令。

所述复合开关还包括快速熔断器，所述快速熔断器与所述双向晶闸管串联。

所述机械开关采用永磁继电器。

所述线路负荷自动调整装置还包括：

信号检测单元，所述信号检测单元分别与各路所述复合开关、所述控制器相连接，用于检测其所在位置是否有电压或电流并发出对应检测信号；

所述控制器基于所述检测信号判断各路所述复合开关导通或断开的状态。

所述信号检测单元包括：

耦合元件，所述耦合元件设置三路，三路所述耦合元件分别与三路所述复合开关对应并联；

电流互感器，所述电流互感器设置在所述负载火线上。

所述耦合元件为光耦。

所述信号检测单元还包括：

电阻，所述电阻设置三个，三个所述电阻分别与三路所述耦合元件串联。

所述电压检测单元包括：

电压互感器，所述电压互感器设置三路，三路所述电压互感器分别对应三条所述相线设置。

所述线路负荷自动调整装置与后台***远程通信，所述后台***用于获取、管理和显示所述线路负荷自动调整装置上传的信息。

所述线路负荷自动调整装置采用的线路负荷自动调整方法为：

所述电压检测单元分别检测三条所述相线的电压；

所述控制器根据三条所述相线的电压确定电压最大值和电压最小值，若所述控制器判断所述电压最小值小于设定的电压阈值、所述电压最小值的持续时间达到或超过设定的延时定值，且所述电压最小值对应的相线的复合开关处于导通状态，则控制器将所述电压最小值对应的相线作为当前相、将所述电压最大值对应的相线作为目标相而发出所述控制指令进行负荷换相，将负荷由所述当前相转移至所述目标相；

进行负荷换相包括如下步骤：

步骤1：所述控制器先向所述当前相的所述双向晶闸管发送触发脉冲；

步骤2：所述控制器向所述当前相的所述机械开关发送断开指令，确认所述当前相的状态，若确认所述当前相的所述复合开关断开，则执行步骤3，若确认所述当前相的所述复合开关未断开，则执行步骤4；

步骤3：所述控制器向所述目标相的所述双向晶闸管发送触发脉冲，若确认所述目标相接通，所述控制器再向所述目标相的所述机械开关发送接通指令后撤除向所述目标相的所述双向晶闸管发送的触发脉冲，完成负荷换相，若确认所述目标相未接通，则执行步骤4；

步骤4：所述控制器仍向所述当前相的所述双向晶闸管发送触发脉冲，同时向所述当前相的所述机械开关发送接通指令，所述当前相的所述复合开关导通，负荷换相失败。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的线路负荷自动调整装置能够根据电压情况自动控制实现负荷换相，其复合开关切换速度快、可靠性高、成本较低，隐患较低。

附图说明

附图1为发明的线路负荷自动调整装置中复合开关的示意图。

附图2为本发明的线路负荷自动调整装置的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种连接在***三条相线和负载火线之间的线路负荷自动调整装置（也可称之为负载自平衡装置），包括复合开关、电压检测单元和控制器。***的N线直接连接至负载N线。

复合开关设置三路，分别对应连接在三条相线和负载火线之间，用于基于对应的控制指令导通或断开而实现其所在相线与负载火线的导通或断开。

电压检测单元采用电压互感器，其用于分别检测三条相线的电压，并将对应的电压信号送入控制器。电压检测单元包括三路电压互感器，三路电压互感器分别对应三条相线设置。

控制器分别与电压检测单元、各路复合开关相连接，用于根据三条相线的电压生成各路复合开关对应的控制指令。

如附图1所示，每路复合开关的结构相同。复合开关包括机械开关、双向晶闸管，机械开关与双向晶闸管并联。机械开关采用永磁继电器，双向晶闸管既可以是单体的双向晶闸管，也可以由反向并联的两个晶闸管实现。复合开关还包括快速熔断器，快速熔断器与双向晶闸管串联，然后在于机械开关并联。则控制器分别生成机械开关对应的控制指令和双向晶闸管对应的控制指令，来对复合开关实现控制。本实施例中，A相的复合开关包括机械开关k1、双向晶闸管MTX1、快速熔断器RT1，B相的复合开关包括机械开关k2、双向晶闸管MTX2、快速熔断器RT2，C相的复合开关包括机械开关k3、双向晶闸管MTX3、快速熔断器RT3。

该线路负荷自动调整装置还包括信号检测单元，信号检测单元分别与各路复合开关、控制器相连接，用于检测其所在位置是否有电压或电流并发出对应检测信号，则控制器基于检测信号判断各路复合开关导通或断开的状态。

信号检测单元包括耦合元件和电流互感器。耦合元件设置三路，分别与三路复合开关对应并联。耦合元件用于回馈对应复合开关的状态。耦合元件为光耦，本实施例中，A相对应的设置有光耦OC1，B相对应的设置有光耦OC2，C相对应的设置有光耦OC3。信号检测单元还包括三个电阻，电三个电阻分别与三路耦合元件串联，A相对应的设置有电阻R1，B相对应的设置有电阻R2，C相对应的设置有电阻R3。电流互感器TA设置在负载火线上。该信号检测单元电路简单、成本低廉，基于其能够准确判定回路的通断状态，效果明显。

上述线路负荷自动调整装置中，双向晶闸管MTX在动作工作过程中出现击穿长期导通时，串联在回路中的快速熔断器RT能够快速熔断，放置电路板起火事故扩大。同时采用光耦OC回电路及电流互感器TA组合检测，用来判别复合开关的通断状态。

上述线路负荷自动调整装置还可以与后台***远程通信，从而后台***用于获取、管理和显示线路负荷自动调整装置上传的信息。线路负荷自动调整装置的通信可以通过控制器实现，或者配置相应的通信单元。例如通过无线方式、RS232、GPRS等方式通信。

如附图2所示，该线路负荷自动调整装置采用的线路负荷自动调整方法为：

电压检测单元分别检测线路负荷自动调整装置所在位置的三条相线的电压Ua、Ub、Uc；

控制器根据三条相线的电压Ua、Ub、Uc确定其中的电压最大值Umax和电压最小值Umin，若控制器判断电压最小值Umin小于设定的电压阈值、电压最小值Umin的持续时间达到或超过设定的延时定值，且电压最小值对应的相线的复合开关处于导通状态（即当前负载连接在电压最小值对应的相线），则控制器将电压最小值对应的相线作为当前相、将电压最大值对应的相线作为目标相而发出控制指令进行负荷换相，将负荷由当前相转移至目标相，否则不进行负荷换相。

进行负荷换相包括如下步骤：

步骤1：控制器先向当前相的双向晶闸管发送触发脉冲；

步骤2：控制器向当前相的机械开关发送断开指令，基于信号检测单元（耦合元件和电流互感器）确认当前相的状态，若确认当前相的复合开关断开，则执行步骤3，若确认当前相的复合开关未断开，则执行步骤4；

步骤3：控制器向目标相的双向晶闸管发送触发脉冲，若确认目标相接通，控制器再向目标相的机械开关发送接通指令后撤除向目标相的双向晶闸管发送的触发脉冲，完成负荷换相，若确认目标相未接通，则执行步骤4；

步骤4：控制器仍向当前相的双向晶闸管发送触发脉冲，同时向当前相的机械开关发送接通指令，当前相的复合开关导通，负荷换相失败。

例如，电压检测单元检测到三条相线的电压Ua、Ub、Uc的大小关系为Ua＜Uc＜Ub，Ua＜电压阈值并持续超过延时定值，且当前相为A相，即A相的机械开关（永磁继电器）k1处于吸合状态，则需要将负载由A相切换到B相，B相为目标相。具体步骤如下：

步骤1：控制器先向A相的双向晶闸管MTX1发送触发脉冲，但由于此时机械开关（永磁继电器）k1为吸合状态，双向晶闸管MTX1由于两端无电压而不到痛，此时A相的光耦OC1无回馈信号。

步骤2：控制器向A相的机械开关（永磁继电器）k1发送断开指令，机械开关（永磁继电器）k1断开，使得双向晶闸管MTX1两端有电压后导通，延时特定时间后，控制器撤除双向晶闸管MTX1的触发脉冲。若此时光耦OC1有回馈信号，且电流传感器TA无电流信号，则判定A相的复合开关断开，可执行步骤3；撤除双向晶闸管MTX1的触发脉冲后，若此时光耦OC1有回馈信号，但电流传感器TA有电流信号，或者光耦OC1无回馈信号，则判定A相的复合开关未断开，则执行步骤4。

步骤3：控制器向当B相的双向晶闸管MTX2发送触发脉冲，双向晶闸管MTX2导通。若此时B相的光耦OT2无回馈信号，则判定B相接通，此时控制器再向B相的机械开关（永磁继电器）k2发送吸合指令（接通指令），机械开关（永磁继电器）k2吸合完成后撤除双向晶闸管MTX2的触发脉冲，动作完成，负载由A相切换到B相，完成负荷换相，若B相的光耦OT2还有回馈信号，则判定B相未接通，则执行步骤4。

步骤4：控制器向A相的双向晶闸管MTX1发送触发脉冲，同时向A相的机械开关（永磁继电器）k1发送吸合指令（接通指令），经过延时特定时间后控制器撤除双向晶闸管MTX1的触发脉冲，此时A相的复合开关（永磁继电器）k1导通，判定负荷换相失败。

由此可见，基于光耦OC的回馈信号和电流互感器TA组合检测来判断对应复合开关的通断状态的方式为：

（1）光耦OC有回馈且电流互感器TA无电流，判定为当前相回路断开；

（2）光耦OC有回馈但电流互感器TA有电流，判定为当前相回路未断开；

（3）光耦OC无回馈，此时无论电流互感器TA有无电流，都判定当前相回路未断开。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线路负荷自动调整装置，连接在三条相线和负载火线之间，其特征在于：所述线路负荷自动调整装置包括：

复合开关，所述复合开关设置三路，分别对应连接在三条所述相线和所述负载火线之间，用于基于对应的控制指令导通或断开而实现其所在所述相线与所述负载火线的接通或断开；

电压检测单元，所述电压检测单元用于分别检测三条所述相线的电压；

控制器，所述控制器分别与所述电压检测单元、各路所述复合开关相连接，用于根据三条所述相线的电压生成各路所述复合开关对应的控制指令；

所述复合开关包括机械开关、双向晶闸管，所述机械开关与所述双向晶闸管并联，所述控制器分别生成所述机械开关对应的控制指令和所述双向晶闸管对应的控制指令。

2.根据权利要求1所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述复合开关还包括快速熔断器，所述快速熔断器与所述双向晶闸管串联。

3.根据权利要求1所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述机械开关采用永磁继电器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述线路负荷自动调整装置还包括：

信号检测单元，所述信号检测单元分别与各路所述复合开关、所述控制器相连接，用于检测其所在位置是否有电压或电流并发出对应检测信号；

所述控制器基于所述检测信号判断各路所述复合开关导通或断开的状态。

5.根据权利要求4所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述信号检测单元包括：

耦合元件，所述耦合元件设置三路，三路所述耦合元件分别与三路所述复合开关对应并联；

电流互感器，所述电流互感器设置在所述负载火线上。

6.根据权利要求5所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述耦合元件为光耦。

7.根据权利要求5所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述信号检测单元还包括：

电阻，所述电阻设置三个，三个所述电阻分别与三路所述耦合元件串联。

8.根据权利要求1所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述电压检测单元包括：

电压互感器，所述电压互感器设置三路，三路所述电压互感器分别对应三条所述相线设置。

9.根据权利要求1所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述线路负荷自动调整装置利用所述控制器与后台***远程通信，所述后台***用于获取、管理和显示所述线路负荷自动调整装置上传的信息。

10.根据权利要求1所述的线路负荷自动调整装置，其特征在于：所述线路负荷自动调整装置采用的线路负荷自动调整方法为：

所述电压检测单元分别检测三条所述相线的电压；

所述控制器根据三条所述相线的电压确定电压最大值和电压最小值，若所述控制器判断所述电压最小值小于设定的电压阈值、所述电压最小值的持续时间达到或超过设定的延时定值，且所述电压最小值对应的相线的复合开关处于导通状态，则控制器将所述电压最小值对应的相线作为当前相、将所述电压最大值对应的相线作为目标相而发出所述控制指令进行负荷换相，将负荷由所述当前相转移至所述目标相；

进行负荷换相包括如下步骤：

步骤1：所述控制器先向所述当前相的所述双向晶闸管发送触发脉冲；

步骤2：所述控制器向所述当前相的所述机械开关发送断开指令，确认所述当前相的状态，若确认所述当前相的所述复合开关断开，则执行步骤3，若确认所述当前相的所述复合开关未断开，则执行步骤4；

步骤3：所述控制器向所述目标相的所述双向晶闸管发送触发脉冲，若确认所述目标相接通，所述控制器再向所述目标相的所述机械开关发送接通指令后撤除向所述目标相的所述双向晶闸管发送的触发脉冲，完成负荷换相，若确认所述目标相未接通，则执行步骤4；

步骤4：所述控制器仍向所述当前相的所述双向晶闸管发送触发脉冲，同时向所述当前相的所述机械开关发送接通指令，所述当前相的所述复合开关导通，负荷换相失败。

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