配网三相负荷不平衡调整控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统技术领域，特别是一种应用于配网的三相负荷不平衡调整系统。
【背景技术】
[0002]配电网是电网中连接主网和面向用户供电的重要组成部分，保证配电网在三相负荷平衡的状态下稳定运行有助于提高电网供电可靠性、系统运行效率以及终端电能质量。然而，配电网中，电力用户多是单相负荷或者是单相与三相负荷混用，负荷的大小与用电时间不可控制，并且由于配电网低压线路较长，这些负荷的使用必然会造成配电网三相负荷不平衡现象的出现，从而使三相电流不相同，配电网中性线上产生不平衡电流，最终导致配电变压器和低压线路损耗增加，配电变压器实际出力降低，严重时，还会因某相不平衡负荷过大造成相线烧断、开关烧坏甚至配电变压器烧毁现象的发生。因此，电力系统相关规定中对电网的电流不平衡度有着严格的要求。
[0003]目前，对于配电网电流三相不平衡的治理方法主要有两种。其一是人工实施，即通过定期对各相负荷数据进行检测、记录以及分析，然后对线路进行有针对性的调整；这种方式存在以下不足:1)费时费力，效率低下，人为调整操作困难，安全得不到保障；2)三相负荷调整滞后不准确，不能适应用户用电的随机性；3)调整时需要断电，这种离线调整线路负荷分配的方式严重影响用户的供电可靠性；4)台区各设备运行的过程中，无法了解实时的运行情况，不能实时在线治理等。另外一种方式是通过在配电网中设置不平衡电流补偿装置，即以有载调容变压器为基础导向，同时具有无功补偿能力，可以很好地解决三相电流不平衡问题；但是由于不平衡电流补偿装置价格较高、自身损耗大、无法解决线损等缺点，不适于应用在低压配电网中。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于低压配电网中的三相负荷不平衡调整控制系统，以实现三相不平衡度的实时计算以及针对不平衡负荷的在线调相，从而达到治理低压配电网三相负荷不平衡的目的，有效降低线损，改善供电质量。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0006]配网三相负荷不平衡调整控制系统，包括设置在主站控制室的监控子系统以及设置在配电台区的智能配电终端和智能换相开关；监控子系统用于对各配电台区的智能配电终端采集的信息进行分析，并根据分析结果对各配电台区的用电负荷调整控制；智能配电终端，设置在配电台区的配电箱中，智能配电终端用于采集配电变压器运行状态信息、剩余电流动作保护器运行状态信息、配网各支路用电负荷信息以及配电台区各电气设备的运行状态信息；智能换相开关，设置在配电台区各支路末端的户表箱内并串联连接在户表箱进线与户表之间，用于根据智能配电终端的指令进行换相操作；所述监控子系统与智能配电终端之间以及智能配电终端与智能换相开关之间均通过无线通信网络进行数据传输。
[0007]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能配电终端包括微处理器以及分别与微处理器连接的交流采样单元、开关量模块、本地通讯单元、以太网通信单元、存储模块和电源管理单元；所述交流采样单元用于采集配电台区各支路的电压电流信息以及配电变压器的运行状态信息，并根据微处理器的控制信号控制电气设备的运行状态实现电能质量控制；开关量模块用于采集配电台区开关设备的开关量信号，并根据微处理器的控制信号控制开关设备的投切；本地通讯单元用于与配电台区内各电气设备进行相互通信；以太网通信单元用于通过无线网络分别与监控子系统和智能换相开关进行通信。
[0008]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述电源管理单元包括电源模块、后备电池以及电池充放电管理模块，所述电源模块分别与本地通信模块和微处理器的电源端连接，后备电池用于为以太网通信单元和微处理器做后备电源使用，电池充放电管理模块用于在微处理器的控制下对后备电池的充放电进行管理。
[0009]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能配电终端还包括与微处理器连接的人机交互模块。
[0010]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能换相开关包括主控模块、无线模块以及自动换相机构，自动换相机构包括三组驱动模块和永磁动触头，其中无线模块与智能配电终端相互通信，无线模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接永磁动触头受控端。
[0011]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述驱动模块为IGBT过零触发电路，IGBT过零触发电路与主控模块之间设置有光电隔离电路。
[0012]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述IGBT过零触发电路的输入端还连接有分合闸储能电容，合闸储能电容通过充电模块进行充电。
[0013]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能换相开关还包括手动分合闸操作机构。
[0014]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能换相开关还设置有漏电保护机构，漏电保护机构包括用于采集负载电流、电压和剩余电流的信号采集电路以及信号转换处理电路，信号转换处理电路的输出端连接主控模块的输入端。
[0015]上述配网三相负荷不平衡调整控制系统，所述智能换相开关中设置有电子互锁电路和机械三相触头互锁机构。
[0016]由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0017]本发明能够实时采集配电台区中配电变压器及三相四线分支线路和单相负荷的电流、电压信息，通过计算获得配网三相电流的不平衡度，并针对不平衡负荷进行在线调相，从而达到调整配网三相负荷不平衡的目的，有效降低了线损，改善了供电质量。本发明中的智能配电终端和智能换相开关具有自诊断及故障处理能力，并通过数字通信将相关信息送往监控子系统，用户可实时监测及查询所有设备的运行，及时了解维护信息，以便早期分析与排除故障，缩短维护停工时间。另外，设备的智能化、数字化，与传统设备的模拟信号相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差，提高了系统的准确性和可靠性，为配网的可靠供电提供了保障。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的拓扑图；
图2为本发明所述智能配电终端的原理框图；
图3为本发明所述智能配电终端和智能换相开关在线路中的连接图；
图4为本发明所述智能换相开关的结构框图。
[0019]其中:1.智能配电终端，1-1.三相负荷计算分析部分，1-2.配电终端通信部分，2.智能换相开关，2-1.换相开关通信部分，2-2.机械切换开关部分，2-3.开关切换控制电路。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0021]一种配网三相负荷不平衡调整控制系统，其拓扑结构如图1所示，主要包括监控子系统、智能配电终端和智能换相开关，监控子系统与智能配电终端之间以及智能配电终端与智能换相开关之间均通过无线通信网络进行数据传输。本发明实现配网三相负荷不平衡调整的原理为:智能配电终端通过采集的数据信息进行分析判断，并结合监控子系统的调控指令，控制智能换相开关动作，将电流较大相别的部分负载转移到电流较小的相别，实现对三相负荷的调整，使配网三相负荷的平衡度随时处于最佳状态。
[0022]智能配电终端和智能换相开关设置在配电台区，其中智能换相开关设置在配电台区各支路末端的户表箱内，并串联连接在户表箱进线与户表之间，即每个用户的进线端均设置一个智能换相开关；智能配电终端设置在配电台区的配电箱中，通常状况下，一个配电台区会设置一个智能配电终端；一个智能配电终端与该配电台区内的所有智能换相开关相互通信。监控子系统设置在主站控制室内，对所辖范围内的所有配电台区完成智能配变终端的全覆盖，实现对配电台区用电状况的监控和控制。监控子系统与各配电台区中的智能配电终端之间通过无线通信网络相互通信。
[0023]本发明中，监控子系统用于对各配电台区的智能配电终端采集的信息进行分析，并根据分析结果对各配电台区的用电负荷调整控制。监控子系统主要包括工作站、交换机以及打印机等设备，工作站的主控机内嵌装有监控平台软件，监控平台软件主要采用J2EE技术架构、Web Logic、WebSphere、TomCat 等中间件技术设计，支持 Oracle、SQL Server、SysBase等数据库，该平台采用MVC的设计思想，面向服务的SOA服务架构，是一个稳定、可靠、由先进数据库支撑的多层应用体系，满足配电网运行过程中的数据处理要求。
[0024]智能配电终端主要用于采集配电变压器运行状态信息、剩余电流动作保护器运行状态信息、配网各支路用电负荷信息以及配电台区各电气设备的运行状态信息，并将采集的信息通过无线通信网络传输给监控子系统，进行综合分析调控。
[0025]智能配电终端包括微处理器以及与微处理器连接的交流采样单元、开关量模块、本地通讯单元、以太网通信单元、存储模块、电源管理单元、人机交互模块、存储模块、以及直流量采集模块，各模块与微处理器之间的连接关系如图2所示，具体如下所述。
[0026]其中，微处理器采用主流32位RISC微处理器，Linux嵌入式操作系统，以保证数据转发、终端通信、数据管理等复杂功能的要求。
[0027]交流采样单元用于采集配电台区各支路的电压电流信息以及配电变压器的运行状态信息，并根据微处理器的控制信号控制电气设备的运行状态实现电能质量控制；交流采样单元与微处理器之间通过SPI信号线连接，微处理器的控制信号可通过采用秒信号和脉冲信号输出模式。
[0028]直流量采集模块