一种配网低压侧智能电力负荷三相不平衡治理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配网低压侧智能电力负荷三相不平衡治理的方法，尤其是城市配网低压侧电力负荷三相不平衡治理。按本方法制作成的产品属电力电子技术领域的节能、
安全产品。
【背景技术】
[0002]在电力系统，电能的消耗主要是依靠配网来实现的，尤其是依靠配网低压侧来实现的。在我国，低压电力负荷，通常是指交流220V/380V系统所带的负荷。交流220V/380V系统通常由三相四线组成，即A相、B相、C相、N相(零线)，其接带的负荷几乎包括了现代家电的所有种类和工厂用电、农业灌溉。
[0003]显然，配网低压侧所接带的负荷可能包含单相负荷和三相负荷。对于三相电机负荷而言，正常运行时，三相是处于平衡状态的。对居民用电来说，其负荷几乎都是单相的。由于居民负荷通常是用电缆从变压器低压侧引出。安装工人安装时，很难知道进入居民用户的相别，更不知道哪一家负荷的性质和大小。或者说，纵然是知道所有家庭用户负荷的大小，但由于用电的季节性、时段性以及不同时率，一定会造成三相负荷的大小不可预测，也即非常容易造成三相负荷不平衡。事实证明，在某些地方，不平衡率有点高达80%以上，可以说低压电力系统三相负荷绝对平衡是理想状态，不平衡是常态。
[0004]三相负荷不平衡，给电力系统带来的第一大危害是线路损耗增大，线损增大的数值与电流的平方成正比。
[0005]假设某配变的三相负荷电阻相等且等于R，在平衡状态，该配变的线路损耗ΛΡ =I2R,且 APa= APb= APco 三相总线损 Σ AP = 3I2R。
[0006]当系统处于不平衡状态时，假设A相负荷为零，而B、C两相平均分担了 A相的电流，则线路损耗 Λ Pa= 0，APb= (1.51) 2R = 2.251?, Δ Pc= (1.51) 2R = 2.251?, Σ Λ P=4.5I2R，线损增加量是:4.5I2R-3I2R = 1.5I2R，也即线损增加了 50%。不难算出，若三相所带负荷由一相接带，此时的Σ ΔΡ = (31)? = 9I2R。线损增加量是:9I2R-3I2R = 61?,线损是平衡状态时的3倍，也即线损增加了 200%。
[0007]事实上，我们通常看到的线路冒火的现象，大部分是该线路过载引起的。对电力系统而言，增加了故障抢修次数，增加了运维成本，降低了供电可靠性。
[0008]三相负荷不平衡，给电力系统带来的第二大危害是变压器产生附加铁损。Y/Yo接线的配网变压器多采用三铁芯柱结构，当发生三相负荷不平衡或者出现接地故障时，其一次侧无零序电流存在，二次侧有零序电流存在，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，但产生的零序磁通不能在铁心中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。
[0009]三相负荷不平衡，给电力系统带来的第三大危害是产生附加铜损。
[0010]三相负荷不平衡，给电力系统带来的第四大危害是产生电压偏移，严重时会导致产生三相电压不平衡，影响三相电动机的运行出力甚至烧毁电机。
[0011]当前，电力系统为了解决三相不平衡问题，常用的办法是派人到居民用电现场去调整负荷。但遗憾的是，三相负荷不平衡是一种动态过程，它会随时发生变化，靠人工调整负荷的办法只能解决暂时的问题，而绝不能解决根本问题。费工、费时，收效甚微。
[0012]本发明专注一种配网低压侧电力负荷三相不平衡治理的方法，尤其是城市配网低压侧电力负荷三相不平衡治理，具体治理系统另见实用新型专利。
【发明内容】
[0013]在城市的居民小区，配网低压侧的网络拓扑图见附图1。
[0014]网低压侧负荷产生不平衡的第一个途径是:
[0015]在有三相四线通往单元楼的地方，也即单元楼处的不平衡。假设A、B、C三相所带用户数量一样，且用电功率相同，若三相同时用电，这时Ia = Ib = Ic,其不平衡度Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100% = O,这是最理想的情况；
[0016]但现实情况是，各用户不可能同时用电且功率相等，这时必然会动态出现Ia古Ib古Ic,其不平衡度可以按公式Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100%求出。从公式可以看出，当Imax与Imin的差值越小时,不平衡度Iun越小。
[0017]为了使不平衡度随时达到最小，应根据目前的三相负荷情况，随时调整本单元部分用户的用电相别。
[0018]本发明的系统拓扑图见说明书附图。
[0019]本系统所述的A型换相终端(12)是一种有短距离无线数据通讯的仅带N个可换相负荷的装置。
[0020]本系统所述的B型换相终端(6)是一种既带N个可换相负荷又带M个固定负荷的
>J-U ρ?α装直。
[0021]在本系统中，根据配变(I)容量的大小，安装有若干台B型换相终端(6)。B型换相终端(6)带有部分固定用电用户(8)和部分可换相的用户(7)。正常运行时，B型换相终端(6)通过检测电流互感器(5)三相电流的大小，并记录Imax (最大电流)和Imin (最小电流)所在的相别，同时按公式Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100%算出当前的不平衡度。当Iun大于某个设定值时，也即不平衡度超过规定值时，立即通过检测电流互感器(6)检测各可换相用户(7)负载的大小，并记录存放。
[0022]假设本台B型换相终端(6)带有N个可换相用户(7)，并检测到当前有F个可换相用户⑵在Imax所在的相上运行(F ( N),这时程序循环执行Iunx =【(Imax-1Mx)(Imin+IMx) / (Imax-1Mx)】X 100%,可以算出F个Iun值，同时可以找出产生Iun最小值的可换相用户(7)，也即知道了当前应该把哪个在Imax相上运行的可换相用户(7)切换到Imin的相上，本B型换相终端立即进行该项操作，使当前的不平衡度Imin最小。
[0023]在不平衡度Iun超过规定值后，可能有几种情况会发生。
[0024]1、虽然找出了 Imax所在的相别，但没有I个可换相用户(7)在Imax发生的相上运行，此时不进行换相操作