一种低压台区变三相负载自动平衡系统的制作方法

本实用新型涉及电力供电领域，特别涉及一种低压台区变三相负载自动平衡系统。

背景技术：

目前我国低压配网三相不平衡问题非常普遍，损耗高、缺陷多，运行可靠性差，威胁电网安全运行，尤以农网三相不平衡问题最为突出。三相负载不平衡问题对电力系统、用户供电等都带来了严重的危害，主要表现在以下几个方面：1、增加变压器损耗；2、增加线路损耗；3、配变出力减小，降低了配变利用率；4、变压器发热，严重时甚至会烧毁变压器；5、容易导致过压、低压，影响用电设备的正常工作。

传统治理三相不平衡的手段相对欠缺，而且投入大、效率低、不能从根本上解决三相不平衡问题，传统主要解决方法如下：

1、通过人工改线调整负荷

这种方法使用率最高，但其人力投入大，需切断用户供电，而且难以长期适应负荷的变化规律。

2、通过SVG静止同步补偿器补偿

SVG静止同步补偿器可以对三相不平衡进行补偿，但这种方法成本高，而且不能做到真正的负荷平衡。

3、通过APF有源滤波器补偿

APF有源滤波器可以滤除谐波，并对三相不平衡起到一定的补偿作用，但这种方法同样是成本高，而且也不能做到真正的负荷平衡。

我国的低压配电网点多面广、结构复杂、负荷性质多样、负荷变化波动大。并且随着人们生活水平的不断提高，大功率用电设备越来越多，用户的用电水平和用电规律参差不齐，再加上治理三相不平衡的方法相对欠缺，管理不到位，导致三相负荷的不平衡问题日益突出，严重影响着供电质量以及低压配网运行的安全性。三相不平衡问题亟待得到解决。

中国实用新型专利CN201620348324.9记载了一种用于低压三相线路的自动换相装置，包括一控制电路、通信模块、电力线路负荷信息采集模块、换相电路、电源模块，以及远程控制主机，电力线路负荷信息采集模块采集三相线路的负荷信息，通过控制电路和通信模块发送到远程控制主机，远程控制主机将换相指令经通信模块发送到控制电路，控制电路将换相指令发送到换相电路；换相电路包括三个继电器，第一继电器的两个触点分别接低压三相线路的A相和B相，其公共端接第二继电器的一个触点，第二继电器的另一触点接C相，第二继电器的公共端接第三继电器的一个触点，第三继电器的另一个触点接负载；电源模块为控制电路和换相电路供电。所述用于低压三相线路的自动换相装置虽然可以达到自助换相的目的，但是所述用于低压三相线路的自动换相装置功耗大，成本高，不同支路之间的通信相互干扰。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种低压台区变三相负载自动平衡系统，可有效降低由三相负载不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，并且自动换相，不需中断用户供电，具备功耗小、成本低等优点。

为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：

一种低压台区变三相负载自动平衡系统，包括中控器和换相器，所述中控器设置在支路的始端上，所述换相器位于分支线路的末端，与负载相连，所述中控器和所述换相器均采用三相四线制的接法接入三相电路中，所述换相器和所述中控器之间通过电力载波的方式进行通信；

所述换相器包括控制模块、换相切换开关、载波通信模块、电流取样装置、相序识别模块，所述换相切换开关、所述载波通信模块、所述电流取样模块、所述相序识别模块分别连接所述控制模块的输出/输入接口，所述换相切换开关的个数为三个，所述换线开关的进线端分别与A、B、C三相电路相连，出线端与负载相连，所述载波通信模块、所述电流取样装置、所述相序识别模块还与三相电路相连；

所述中控器包括电流取样装置、电压取样装置、控制中心、人机交互模块、载波通信模块，所述电流取样装置、所述电压取样装置、所述人机交互模块、所述载波通信模块分别连接所述控制中心的输出/输入接口，所述电流取样装置、所述电压取样装置、所述载波通信模块还与三相电路相连，所述人机交换模块包括显示屏和键盘。

优选的，所述换相切换开关为永磁继电器。

优选的，所述换相器的控制模块和所述中控器的控制中心均采用单片机控制。

优选的，所述电压取样装置为电压互感器，所述电流取样装置为电流互感器。

优选的，所述一个中控器通信连接所述换相器的个数为1～10个。

优选的，所述中控器和所述换相器均设有电源。

优选的，所述换相器还设有状态指示装置。

本实用新型所述的低压台区变三相负载自动平衡系，所述中控器通过电流取样装置和电压取样装置实时监测所在支路的不平衡度，不平衡度超过设定值时，所述中控器的控制中心就会启动平衡逻辑算法，该算法基于数学递归算法的原理，并结合平衡需求和各换相器的负载大小，进行逻辑组合运算，得出最优相序切换策略并将调节命令发送至中控器所在支路的对应的换相器，换相器收到命令后根据命令进行相应的相序切换操作，从而实现支路平衡。台区内的每个三相分支都达到三相平衡状态，变压器最终也处于三相平衡状态。

所述换相器采用永磁继电器作为换相切换开关的动作元件，永磁继电器具备带载能力强、功耗小、动作速度快、损耗小、运行成本低等特点；所述换相器采用过零切技术，即电流过零切除，电压过零投入的原则；基于永磁继电器的特性和过零切技术，所述换相器在极短的时间内能完成相序的切换，从而实现了不掉电换相的功能，并且过零切技术可以达到冲击极小、电弧极小的效果，保证所述换相器的寿命。

本实用新型与现有技术相比，其具有以下有益效果：（1）自动平衡三相负载，实时监测三相不平衡度，并根据不平衡度自动调节三相负载，换相时间最大只需25ms，不会中断用户供电；（2）降低变压器损耗，使变压器处于对称运行状态，有效降低了变压器损耗；（3）降低线路损耗，可有效减小中性线电流，从而减小了中性线的损耗，同时也减小了相线的损耗；（4）解决低压、过压问题，解决由三相不平衡所导致的低压、过压的问题，避免因过压烧坏用电设备或因低压影响用电设备的正常运行；（5）保护低压配网安全运行，避免由于中性线电流长期过大而导致的发热和老损，以及避免了变压器等配电设备烧毁的安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种低压台区变三相负载自动平衡系统示意图；

图2为本实用新型所述换相器的结构示意图；

图3为本实用新型所述中控器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

请参阅图1，本实用新型优选实施例的一种低压台区变三相负载自动平衡系统，包括中控器和换相器，所述中控器设置在支路的始端上，所述换相器位于分支线路的末端，与负载相连，所述中控器和所述换相器均采用三相四线制的接法接入三相电路中，所述换相器和所述中控器之间通过电力载波的方式进行通信，所述中控器通信连接的换相器的个数为1～10个。

如图2所示，所述换相器包括控制模块、换相切换开关、载波通信模块、电流取样装置、相序识别模块，在使用时，所述换相器通过电流取样装置的电流互感器和相序识别模块采集自身带载回路相关电流信息，将信息传递给所述控制模块，所述控制模块对信息进行整合后，再通过载波通信模块传递给所述中控器；所述中控器根据所在支路相关负载情况通过载波通信装置对所述换相器下达调节命令，所述控制模块根据调节指令命令所述换相切换开关换相。

所述换相切换开关采用永磁继电器作为动作元件，永磁继电器的进线端连接三相线路电，出线端连接负载，并且采用过零切技术，即电流过零切除，电压过零投入，切换时间在25ms内完成相序的切换，从而不会导致用电设备掉电。电流过零切除，电压过零投入还可以达到冲击极小、电弧极小的效果，保证了所述换相器的寿命。

所述换相器设有状态指示装置，提示工作人员，所述换相器正否正常工作。

如图3所示，所述中控器包括电流取样装置、电压取样装置、控制中心、人机交互模块、载波通信模块，在使用时，所述载波通信装置接收所述换相器传达过来的负载信息，并将信息传递至所述控制中心，所述电流取样装置的电流互感器和所述电压取样装置的电压互感器采集所在支路的负荷情况传递至所述控制中心，所述控制中心根据负荷情况得出所在支路的不平衡度，不平衡度超出设定值15%，所述控制中心就会启动平衡逻辑算法模块，结合平衡需求和各换相器的负载大小，进行逻辑组合运算，求解出最优相序切换策略。

所述控制中心得出最优相序切换策略后，就会将调节命令发送至所述中控器所在支路中对应的换相器，换相器收到命令后进行相应的相序切换操作，从而实现支路平衡。台区内每个三相分支都达到三相平衡状态，最终变压器也会处于三相平衡状态。

所述人机交互模块包括键盘和显示屏，所述中控器通过人机交互模块将所述中控器所在支路的负载状况及三相平衡度等信息传达给工作人员。

所述换相器的控制模块和所述中控器的控制中心均采用单片机控制。

所述中控器和所述换相器均设有电源。

本实施例所述的一种低压台区变三相负载自动平衡系统可有效降低由三相负载不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，并且自动换相，不需中断用户供电，具备功耗小、成本低等优点

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。