电力系统负荷转移智能控制节能装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力系统负荷转移智能控制节能装置，电力系统负荷转移智能控制节能装置，该装置由依次相连的电量信号采集电路、控制器系统、驱动放大电路和负荷转移开关阵列所组成；其中，电量信号采集电路，用以完成配电变压器输出的电压、电流等信号采集；控制器系统，根据采集的信号完成根据国家相关标准制订的控制策略的实现；驱动放大电路，用以完成控制信号的电气隔离和放大；负荷转移开关阵列对１－Ｎ组电力系统负荷进行负荷转移。本发明专利技术从根源上解决三相负荷不平衡问题及配电变压器的能耗问题，而且实现的成本低且控制简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统的自动化控制
，涉及电力系统负荷转移控制器，尤其是 一种能够实现在线监测和在线负荷智能转移平衡控制的节能装置。
技术介绍
随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发 生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的 污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为 全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题。电压不平衡国家标准《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于 交流额定频率为50Hz电力系统，该标准规定电力系统公共连接点正常运行方式下不平 衡度允许值为2%，短时不得超过4%，每个用户不得超过1.3%。其短时允许值是指任何 时刻均不能超过的限制值，以保证保护和自动装置的正确动作。变压器是一种广泛使用的输变电设备，从发电、供电到用电需要经过3—5次变压过 程。变压器运行会引起有功和无功损耗，电网中变压器引起的总的电能损耗约占总发电量 的10%左右，这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损耗为1000多亿kWh，相当于 一个较大电厂的年发电量。变压器损耗约占电力系统线损的50%左右，在农电系统中变压 器损耗占农电网损耗的60—70%。根据变电站的运行情况，对变压器的损耗及经济运行进 行分析，适时调整变压器的运行容量，降低变压器的损耗，可以提高变电站的经济效益。 变压器的损耗分为铁芯损耗(固定损耗)和绕组电阻损耗(可变损耗)两部分，由于变压器的 各绕组所通过的电流不同，因此必须分别计算各绕组的损耗电量，然后相加才是变压器的 总损耗。所以,变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。电压不平衡会导致数倍的电流不平衡，导致电动机中逆扭矩增加使温度上升，效率降 低，损失增加，发生震动，输出节减等影响；各相之间电压不平衡的发生带来縮短机器寿 命和增加了设备维持补修的费用；断路器容许电流的余量减少，负载变更时或负载交替时 发生超载、短路；中性线中流入过大的不平衡电流所以中性线增粗。在上述系统下运行的 低压动力负荷(如三相异步电动机负荷等)，会受到严重影响， 一般情况下， 一个单位的 负序电压会产生两个单位的负序电流，也就是说，14%的负序电压，会引起28%的负序电 流。消减三相电压的不平衡度可对电动机取得较理想的节电效益在三相电压幅值相等 时， 一般三相电压是平衡的，其各相电压矢量也相差120° ,但在三相电压不平衡时，则 产生负序电压和零序电压分量。它可使电动机产生附加的反方向旋转的制动力矩，如果要 克服它并且按正方向保持原速度，就要额外增加相对于一倍负序分量的正序能量才能保持原速度，如果U2=1.5%U1，则要增加2 X1.5X的功率，对于零序分量就是由于电压的不 平衡产生电压中心点偏移导致的零序电压或电流分量，它对电动机产生振动力矩和增大线 圈漏磁通消耗。低压配网的三相不平衡一直是困扰供电单位的主要问题之一，配网三相不平衡将增加 变压器和配电线路的损耗，降低变压器的出力，影响供电质量，并对用电设备造成损害。三相负荷不平衡可分为两种类型。 一种是系统不对称，由于设备增加或其它原因，三 相的平均负荷不相等。供电单位目前解决的办法是在监测的基础上通过停电重新调整单相 负荷来实现三相负荷基本平衡，这样做无形中增加了停电操作次数，即保证不了供用电的 安全性和可靠性，又增加了员工的工作量。第二种是随机性的不平衡，在例如楼宇及住宅 小区等民用建筑的低压配网中，由于存在大量的不具备规律性单相负荷，且该类负荷无法 事先预知，使原本通过调整单相负荷来实现三相负荷基本平衡在实际运行中己全无意义， 导致了低压配网三相负荷阶段性的严重不平衡。为了有效地改善这种不平衡只能利用智能 的控制装置把一部分负荷在线转移到另外的相上去，使三相负荷相对平衡，实现降损调荷 的目的。已有的相关技术说明如下题为无功补偿用智能复合开关，专利号200320110716.4的中国专利。公开了一种 无功补偿装置，尤其是指一种用于无功补偿装置的复合开关。该专利与电力系统负荷转移 智能控制节能装置没有关系。题为智能型无触点复合开关，专利号200320116892.9的中国专利。公开了一种电 容投切开关，具体涉及专用于低压无功能补偿装置中电容器投切控制的智能型无操作过电 压、无投切涌流、无功耗、不发热的智能型无触点复合开关。该专利与电力系统负荷转移 智能控制节能装置没有关系。题为补偿动态三相不平衡负荷的方法及补偿装置，专利号02103873.2的中国专 利。公开了一种涉及电力系统不平衡负荷补偿技术，用晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电 容器进行补偿。该专利所述的装置对不平衡负荷进行补偿，补偿装置控制复杂，补偿费用 昂贵，没有节能功能，与电力系统负荷转移智能控制节能装置没有关系。题为三相不平衡调节及无功补偿装置，专利号200620075902.2的中国专利。公 开了应用于配电系统进行无功补偿和三相不平衡调节的装置，由控制器控制复合开关实现 电容器投切，是一种能有效地实现负荷平衡调节的无功补偿装置，补偿装置控制复杂，补 偿费用昂贵，没有节能功能，与电力系统负荷转移智能控制节能装置没有关系。上述内容总体是利用复合开关技术实现电网中的电容投切，即向电力系统节点内注入 不同的无功功率的办法来提高插入点的电压，通过补偿电容来实现三相电压的平衡，补偿 装置控制复杂，补偿费用昂贵，没有节能功能，与电力系统负荷转移智能控制节能装置没 有关系。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种电力系统负荷转移智能控制节能装置，采用直接转移三相所带负荷的办法来对三相的电压直接进行平衡，从根源上解决 三相负荷不平衡问题及配电变压器的能耗问题，而且实现的成本低且控制简单。本专利技术的电力系统负荷转移智能控制节能装置由依次相连的电量信号采集电路、控制 器系统、驱动放大电路和负荷转移开关陈列所组成；其中，电量信号采集电路，用以完成 配电变压器输出的电压、电流等信号采集；控制器系统，根据采集的信号完成根据国家相 关标准制订的控制策略的实现，判断是否需要对各电力系统负荷进行负荷转移控制；若需 要进行负荷转移控制，则将控制信号传给驱动放大电路；驱动放大电路，用以完成控制信 号的电气隔离和放大，并送给负荷转移开关阵列；负荷转移开关阵列，按照控制信号的要 求对l-N组电力系统负荷进行负荷转移，使配电变压器的输出电压A相、B相和C相之间 达到平衡，其中N为正整数。所述电量信号采集电路可由3只电压互感器PT、 3只电流互感器CT组成。 本专利技术的工作原理用三只电流互感器和三只电压互感器为测量部件来说明当配电变 压器运行不平衡度超过整定值时启动负荷转移控制策略，这时所用的三只单相电压互感器 就有电压最低相别出现(比如是C相，这也是配电变压器三相负荷中最高的一相)，测量 部件把线路最低电压相别反馈给控制器，控制器启动负荷转移器的执行部件即无触点复合 开关，驱动它把负荷转移器所带的负荷投切到电压最高相上(比如是A相，这个相别的负 荷正是配电变压器三相负荷中最低的一相)。负荷转移器及时把占整个配电变压器负荷10 %的负荷投切到了电压最高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统负荷转移智能控制节能装置，其特征在于，该装置由依次相连的电量信号采集电路、控制器系统、驱动放大电路和负荷转移开关陈列所组成；其中，电量信号采集电路，用以完成配电变压器输出的电压、电流等信号采集；控制器系统，根据采集的信号完成根据国家相关标准制订的控制策略的实现，判断是否需要对各电力系统负荷进行负荷转移控制；若需要进行负荷转移控制，则将控制信号传给驱动放大电路；驱动放大电路，用以完成控制信号的电气隔离和放大，并送给负荷转移开关阵列；负荷转移开关阵列，按照控制信号的要求对１－Ｎ组电力系统负荷进行负荷转移，使配电变压器的输出电压Ａ相、Ｂ相和Ｃ相之间达到平衡，其中Ｎ为正整数。

【技术特征摘要】
1、一种电力系统负荷转移智能控制节能装置，其特征在于，该装置由依次相连的电量信号采集电路、控制器系统、驱动放大电路和负荷转移开关陈列所组成；其中，电量信号采集电路，用以完成配电变压器输出的电压、电流等信号采集；控制器系统，根据采集的信号完成根据国家相关标准制订的控制策略的实现，判断是否需要对各电力系统负荷进行负荷转移控制；若需要进行负荷转移控制，则将控制信号传给驱动放大电路；驱动放大电路，用以完成控制信号的电气隔离和放大，并送给负荷转移开关阵列；负荷转移开关阵列，按照控制信号的要求对1-N组电力系统负荷进行负荷转移，使配电变压器的输出电压A相、B相和C相之间达到平衡，其中N为正整数。2、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电量信号采集电路由3只电压互感 器PT、 3只电流互感器CT组成。3、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器系统由控制器及分别与其相 连的信号调理电路、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆广，张万君，崔玉东，
申请(专利权)人：清华大学，锡林郭勒电业局，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]