低压台区变三相负载自动平衡系统技术方案

一种低压台区变三相负载自动平衡系统，包括一个智能中控器和若干个智能换相器，智能中控器安装在待平衡线路的始端，而智能换相器安装在三相变单相的支路沿线，智能中控器只负责与安装在支路的智能换相器进行通信，智能换相器作为智能中控器的从机。本实用新型专利技术通过采集被监测线路三相电压电流的变化，来实时评估三相负荷线路的不平衡度，根据三相负荷线路的不平衡度启动平衡逻辑算法和随机抽样方法来控制三相监测线路的负荷切换，从而达到实时平衡三相负荷的目的。

【技术实现步骤摘要】
低压台区变三相负载自动平衡系统
：本技术属于电力配电
，具体涉及一种低压台区变三相负载自动平衡系统。
技术介绍
：随着我国现代工业发展不断加快，电力系统中不平衡非线性负荷也随之增多。通常情况下，电网三相不平衡长时间运行，会严重影响电网电能质量，并且对供电和用电双方都将产生不利影响，如在生产、生活用电中，受三相不平衡的影响，变压器处于不对称运行状态，造成变压器的损耗增大，并且三相负载不平衡还会造成变压器零序电流过大，局部金属性升温增高，甚至会导致变压器烧毁；在用电设备侧，由于电压的不平衡性必然会导致数倍电流不平衡的发生，容易引起用电设备的温度上升、能耗增加等，并最终导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。因此，电力系统中应该尽量避免和解决三相不平衡问题。在我国电力系统中，由于电力负荷的不均匀分布，台区低电压、三相不平衡问题较为常见，并且已逐渐成为线路管理人员工作中经常遇到的难题。低压电网的三相平衡问题逐渐成为困扰供电单位的主要问题之一。低压电网大多是经10/0.4kV变压器降压后，以三相四线制的形式向用户供电，是一种三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，为了防止出现负荷三相不平衡问题，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但是，在实际工作及运行中，由于线路的标志、接电人员的疏忽、单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等原因，都会造成三相负载的不平衡。智能电网中，电力系统三相不平衡问题是指三相电源各相的电压或相角大小不相等，属于基波负荷配置问题。三相不平衡问题的产生与用户负荷特性、电力系统的规划、负荷分配等相关。我国电力系统《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543‐1995)标准明确规定：电力系统公共连接点(PCC点)稳态、正常运行方式下不平衡允许值为2％，暂态不得超过4％。通常情况下，电力系统如果长时间处在不平衡运行中，则供电系统容易出现如下问题：1)线路的有功功率或电能损耗增加。三相负荷不平衡时，各相的负荷电流不相等，就在相间产生了不平衡电流，这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外，还将在中性线上引起损耗，这就增加了总的线损。2)配电变压器的电能损耗增加。在配电变压器输出的容量相同的情况下，低压三相负荷电流不平衡比平衡时，变压器的电能损耗大。3)配电变压器的出力降低。配电变压器容量的设计和制造是以三相负载平衡条件确定的，如果三相负载不平衡，配电变压器的最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限，负荷轻的相就有富余容量，从而使配电变压器出力降低。4)配电变压器的运行温度升高，使用寿命缩短。对于三相四线制系统，三相负荷不平衡时，中性线会有电流流过。当中性线电流过大时，零序电流所产生的零序磁通会在油箱壁及钢结构件中通过，引起较大的电能损耗，从而使配电变压器运行温度升高，加快变压器内部绝缘老化。更严重时中性线电流可能会超过允许载流量，中性线被烧断，三相电压相差极大，负载轻的一相上电压过高，甚至达到线电压，容易导致配电变压器故障。5)中性点发生位移，配电变压器三相电压失衡。三相负载不平衡，中性线有零序电流通过在铁芯中产生零序磁通，但得不到由一次侧磁通的抵消，并重叠在原有正相序的主磁通上。这个零序磁通会在一、二次侧线圈中感应出零序电势，并叠加在各相的端电压上，造成三相电压不对称，使中性点产生位移。三相中负载大的相电压就降低，而负载小的相电压就升高。基于以上的存在问题，电力系统中通常的改进措施为根据线路实际负荷情况，采取人工定期改线方式对负荷进行调整，但由于用户用电负荷的不同时性，在调整运行一段时间后仍然会出现三相不平衡的问题，很难达到智能电网对负荷瞬时调整的要求。因此，研发一种能够自动、智能式平衡相间负荷的装置，能够实时、快速、有效地解决电力系统中的三相不平衡问题成为必要。
技术实现思路
：本技术所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种低压台区变三相负载自动平衡系统，通过采集被监测线路三相电压电流的变化，来实时评估三相负荷线路的不平衡度，根据三相负荷线路的不平衡度来控制三相监测线路的负荷切换，从而达到实时平衡三相负荷的目的。本技术采用的技术方案是：一种低压台区变三相负载自动平衡系统，包括一个智能中控器和若干个智能换相器，智能中控器安装在待平衡线路的始端，而智能换相器安装在三相变单相的支路沿线，智能中控器只负责与安装在支路的智能换相器进行通信，智能换相器作为智能中控器的从机；所述智能中控器以DSP芯片作为处理器MCU；处理器MCU的输入端分别连接按键输入电路、模拟输入电路和电源电路，而按键输入电路的输入端连接按键或触摸屏，模拟输入电路的输入端连接三相负荷数据采样电路，电源电路供给智能中控器电路的工作电源并具有直流电源输出接口；处理器MCU的输出端连接液晶显示电路，而液晶显示电路的输出端连接显示器；处理器MCU还连接通讯电路并进行数据通信，而通信电路一方面通过GPRS电路与远程监控上位机进行数据通信，通讯电路另一方面通过无线射频器与智能换相器的通讯电路进行数据通信；所述智能换相器同样采用DSP芯片作为CPU电路，CPU电路的输入端分别连接模拟输入电路和电源电路，模拟输入电路的输入端连接单相线路负荷数据采样电路，电源电路供给智能换相器电路的工作电源并具有直流电源输出接口；CPU电路与换相器通讯电路连接通信，而换相器通讯电路通过无线射频器与智能中控器进行通讯，CPU电路的输出端连接开出电路，开出电路的输出端连接相序切换开关。一种基于上述低压台区变三相负载自动平衡系统的自动平衡方法，智能中控器安装在被监测待平衡总线路的始端，而各智能换相器分别安装在三相变单相的支路沿线上，智能中控器与各智能换相器进行通信，智能换相器作为智能中控器的从机；智能中控器通过其自身的三相负荷数据采样电路实时采集台区低压侧的三相电流、电压。功率因素、有功功率。无功功率指标数据，与此同时智能换相器通过其自身单相线路负荷数据采样电路实时采集单相支路的电压、电流、负荷及相别信息，智能换相器并将这些单相支路的电压、电流、负荷及相别信息通过通讯电路上传给智能中控器；智能中控器实时监测总线路三相间的不平衡度，当监测到总线路三相间的不平衡度超过设定值时，就会启动平衡逻辑算法，结合各支路负荷电流大小，通过随机抽样方法来优化调平策略，然后通过通讯电路和无线射频器与智能换相器进行通信并下发调节命令，智能换相器接收到通信数据和调节命令后，由智能换相器的开出电路永磁继电器进行换相的切除、投入，实现各支路负荷的平衡。上述技术方案中，所述的自动平衡方法中平衡逻辑算法和随机抽样方法如下：设在某一时刻，6个智能换相器分别监测到6条负荷线路电流值及其支路负荷线路相别分组信息表示为：i1∈A,i2∈A,i3∈B,i4∈B,i5∈C,i6∈C(1)式中A、B、C分别为总线路三相；智能中控器此时监测到总线路负荷电流为IA,IB,IC，其平衡度通过如下式子来评估：式中三相平衡度值可以通过参数整定，智能中控器监测到三相负荷线路实时总电流满足(2)式时，则根据负荷线路电流值启动三相平衡线路优化计算，计算采用随机抽样法，整个实现过程如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压台区变三相负载自动平衡系统，其特征在于：包括一个智能中控器和若干个智能换相器，智能中控器安装在待平衡线路的始端，而智能换相器安装在三相变单相的支路沿线，智能中控器只负责与安装在支路的智能换相器进行通信，智能换相器作为智能中控器的从机。

【技术特征摘要】
1.一种低压台区变三相负载自动平衡系统，其特征在于：包括一个智能中控器和若干个智能换相器，智能中控器安装在待平衡线路的始端，而智能换相器安装在三相变单相的支路沿线，智能中控器只负责与安装在支路的智能换相器进行通信，智能换相器作为智能中控器的从机。2.根据权利要求1所述的低压台区变三相负载自动平衡系统，其特征在于：所述智能中控器以DSP芯片作为处理器MCU；处理器MCU的输入端分别连接按键输入电路、模拟输入电路和电源电路，而按键输入电路的输入端连接按键或触摸屏，模拟输入电路的输入端连接三相负荷数据采样电路，电源电路供给智能中控器电路的工作电源并具有直流电源输出接口；处理器MCU的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘堂伟，周显俊，孙宏伟，
申请(专利权)人：湖南长高思瑞自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43