一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法
【专利摘要】一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，包括如下步骤：(1)给换相器设置数据窗口(2)根据是否到达24小时延时时间来判断是否提取换相器数据，调用平衡算法；(3)调用平衡算法后，根据预调后的效果是否好于设定值判断是否需要换相；本发明解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题，提出一种以支路为调节对象，以天为调节周期，以台区平衡为目标的平衡方案，从而达到台区三相平衡，有效提升配变供电能力，降低低压线路损耗，改善用户供电电压质量。
【专利说明】
一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法
技术领域
[0001]本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法。
【背景技术】
[0002]三相不平衡:是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。
[0003]三相不平衡导致的危害如下:
1.增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。
[0004]2.增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
[0005]3.配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。
[0006]4.配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高甚至发热。配变的绕组绝缘也可能因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗。
[0007]5.影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。
[0008]假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。
[0009]6.电动机效率降低。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。
【发明内容】
[0010]为解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题，提出一种以支路为调节对象，以24小时为调节周期，以台区平衡为目标的平衡方案，从而达到台区三相平衡。本发明目的在于提供一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法。
[0011]本发明提供如下技术方案:
一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，包括如下步骤:
(I)给换相器设置数据窗口，每I分钟计算一次这I分钟内的平均电流，然后填入数据窗口；(2)当中控器上电初始化后就开始累加每分钟的平均电流，当到达第一个半小时后就计算这半个小时的平均电流并记录，接下来的每半个小时和上一个半小时的记录对比，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流小，则记录当前这个时刻并获取换相器当前时刻往前半个小时数据并存储，若换相器在之前有未成功发送的数据都在这时刻一同发送给中控器，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流大，则判断是否到达24小时延时时间，如果没到达，则中控器继续累加每分钟的电流数据，如果到达24小时延时时间，则提取换相器数据，算出24小时平均电流，调用平衡算法；
(3)调用平衡算法后，根据预调后的效果是否好于设定值判断是否需要换相，如果不好于设定值则不需要换相并重新启动24小时延时，如果好于设定值则需要换相，根据半小时数据算出最小电流时刻，算出换相器换相时间，发送换相器动作时间和动作相位，判断是否到达换相器的换相时间，如果没有达到则一直延时等待判断是否到达换相器的换相时间，如果到达则重新启动24小时延时。
[0012]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的平衡算法如下:
不可调节电流Mx表示如下:
Mx = Ix-ZffIx;
其中，X为A、B、C;
Σ WIx:某相上挂的所有换相器总电流；
IX:某支路中控器采集的各相总电流；
Ip:三相平均电流Ip= (Ia+Ib+Ic)/3 各相需补偿电流△ Ix表示如下:
Λ Ιχ = Ιχ-Ιρ； 根据Mx和Ip比大小的结果分析:
当Mx>Ip:切除本相所有换相器后的不可调节电流还比平均电流大，说明即使切完这相所有的换相器，这相也不能达到平衡，即可推算出此支路换相器选择点不对或者换相器太少，从算法上此相应该切除所有换相器补偿其他相；
当Mx〈Ip:切除本相所有换相器后的不可调节电流比平均电流小，说明本相可以通过调整换相器达到此相的最佳平衡；
当三相中有两相的Mx>Ip则使用调整算法1，当只有一相Mx>Ip则使用调整算法2，当三相都为Mx< Ip则使用调整算法3;
不平衡度=(最大电流-最小电流)/最大电流X100%;
所述的不平衡度和所述调整算法1、2、3计算出的预调后的不平衡度进行对比。
[0013]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的调整算法I如下:
有两相满足Mx>Ip，这两相为A相和B相，只有一相满足Mx〈Ip，此相为C相，
(1)把A相和B相换相器全部换到C那一相，这时候A和B相电流都为不可调节电流Ma和
Mb；
(2)C相为所有换相器电流加上自己的不可调节电流Mc，然后进行预调后的不平衡度计算，返回此值供算法流程计算出预调后的不平衡度。
[0014]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的调整算法2如下:
只有一相满足Mx>Ip，此相为A相，其他两相满足Mx〈Ip，这两相为B相和C相；
(1)计算A相的换相器的总电流SWIA，需要把A相的换相器换掉，留作备用；
(2)求出B相和C相的平均电流，需加上A相的换相器总电流即Ip2=(Ib+Ic+2WIA)/2;
(3)求出ΔΙχ，Δ Ix = Ip2_Ix，得出每相要补偿的电流，贝Ij用递归算法算出最接近AIb的电流Ibmin的换相器组合，用递归算法算出最接近AIc的电流Icmin的换相器组合；
(4)当Icmin〈Ibmin时先补偿C相，否则先补偿B相，先补偿C相时把满足的换相器组合换至IjC相，其余的换相器换到B相；
(5)算出预调后的不平衡度。
[0015]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的调整算法3如下:
三相都满足Mx〈Ip；假设ΣWlx-(Ip-Mx)的值为A>B>C;
(1)求出各相在不可调电流基础上需补偿的电流，补偿的电流=Ip-Mx；
(2)用递归算法算出A相的换相器组合的电流Iamin，用递归算法算出B相的换相器组合的电流I bm i η，用递归算法算出C相的换相器组合的电流I cm i η;
(3)比较Iamin、Ibmin和Icmin那一相电流更接近目标电流则优先补偿哪一相，比如Iamin更接近补偿电流，则先把对应的换相器组合给A相，Ibmin为第二接近的，则把对应的换相器组合给B相，剩余的换相器组合给C相；
(4)计算出预调后的不平衡度。
[0016]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的换相器的数据窗口为i，24 < i < 30。
[0017]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的中控器设置有中控器数据存储区和换相器数据存储区。
[0018]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的中控器每半个小时至少进行一次通信，获取换相器的数据。
[0019]进一步说明，所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，所述的设定值为2 %。
[0020]综上所述，本发明的有益效果如下:
本发明解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题，提出一种以支路为调节对象，以天为调节周期，以台区平衡为目标的平衡方案，从而达到台区三相平衡，有效提升配变供电能力，降低低压线路损耗，改善用户供电电压质量。
【附图说明】
[0021 ]图1是中控器的工作流程图；
图2是不平衡策略的流程图；
图3是调整算法I的流程图；
图4是调整算法2的流程图；
图5是调整算法3的流程图；
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]实施例1
一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，包括如下步骤:
(I)给换相器设置数据窗口，数据窗口大小为24小时，每I分钟计算一次这I分钟内的平均电流，然后填入数据窗口。
[0024](2)当中控器上电初始化后就开始累加每分钟的平均电流，当到达第一个半小时后就计算这半个小时的平均电流并记录，接下来的每半个小时和上一个半小时的记录对比，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流小，则记录当前这个时刻并获取换相器当前时刻往前半个小时数据并存储，若换相器在之前有未成功发送的数据都在这时刻一同发送给中控器，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流大，则判断是否到达24小时延时时间，如果没到达，则中控器继续累加每分钟的电流数据，如果到达24小时延时时间，则提取换相器数据，算出24小时平均电流。
[0025](3)不平衡度=(最大电流-最小电流)/最大电流X100%。
[0026](4)计算A相上所有换相器的总电流SWIA，Ia为A相平均电流，计算B相上所有换相器的总电流SWIB，Ib为B相平均电流，计算C相上所有换相器的总电流SWIC，Ic为C相平均电流。
[0027](5)IA为A支路中控器采集的各相总电流，IB为B支路中控器采集的各相总电流，IC为C支路中控器采集的各相总电流，M A: A支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MB: B支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MC: C支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MA=IA-2WIA，MB = IB-2WIB，MC=IC-SWIC。
[0028](6)Ip:三相平均电流Ip=(Ia+Ib+Ic)/3，Δ IA为A相需补偿电流，其中Δ IA=IA-Ιρ，Δ IB为B相需补偿电流，其中Δ IB = IB-1p, Δ IC为C相需补偿电流，其中Δ IC=IC-1p0
[0029](7)此时MA>Ip，MB>Ip，MC〈Ip。把A相和B相换相器全部换到C那一相，这时候A和B相电流都为不可调节电流Ma和Mb，C相为所有换相器电流加上自己的不可调节电流Mc，然后进行预调后的不平衡度计算，返回此值供算法流程计算出预调后的不平衡度。
[0030](8)根据步骤(7)算出的预调后的不平衡度与步骤(3)的不平衡点度进行对比，效果好于2%判断，根据半小时数据算出最小电流时刻，算出换相器换相时间，发送换相器动作时间和动作相位，此时到达换相器的换相时间，重新启动24小时延时。
[0031]实施例2
一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，包括如下步骤:
(I)给换相器设置数据窗口，数据窗口大小为30小时，每I分钟计算一次这I分钟内的平均电流，然后填入数据窗口。
[0032](2)当中控器上电初始化后就开始累加每分钟的平均电流，当到达第一个半小时后就计算这半个小时的平均电流并记录，接下来的每半个小时和上一个半小时的记录对比，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流小，则记录当前这个时刻并获取换相器当前时刻往前半个小时数据并存储，若换相器在之前有未成功发送的数据都在这时刻一同发送给中控器，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流大，则判断是否到达24小时延时时间，如果没到达，则中控器继续累加每分钟的电流数据，如果到达24小时延时时间，则提取换相器数据，算出24小时平均电流。
[0033](3)不平衡度=(最大电流-最小电流)/最大电流X100%。
[0034](4)计算A相上所有换相器的总电流SWIA，Ia为A相平均电流，计算B相上所有换相器的总电流SWIB，Ib为B相平均电流，计算C相上所有换相器的总电流SWIC，Ic为C相平均电流。
[0035](5)IA为A支路中控器采集的各相总电流，IB为B支路中控器采集的各相总电流，IC为C支路中控器采集的各相总电流，MA: A支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MB: B支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MC: C支路总电流减去各相的换相器总电流后的不可调节电流，MA=IA-2WIA，MB = IB-2WIB，MC=IC-SWIC。
[0036](6)Ip:三相平均电流Ip=(Ia+Ib+Ic)/3，Δ IA为A相需补偿电流，其中Δ IA=IA-Ιρ，Δ IB为B相需补偿电流，其中Δ IB = IB-1p, Δ IC为C相需补偿电流，其中Δ IC=IC-1p0
[0037](7)此时MA>Ip，MB<Ip，MC〈Ip。计算A相的换相器的总电流SWIA，需要把A相的换相器换掉，留作备用，求出B相和C相的平均电流，需加上A相的换相器总电流即Ip2=(Ib+Ic+ 2WIA)/2，求出Δ Ιχ，Δ Ix = Ip2-1x，这就知道每相要补偿的电流，用递归算法算出最接近AIb的电流Ibmin的换相器组合，用递归算法算出最接近Λ Ic的电流Icmin的换相器组合，当IcmirKIbmin时先补偿C相，否则先补偿B相，先补偿C相时把满足的换相器组合换到C相，其余的换相器换到B相，算出预调后的不平衡度。
[0038](8)根据步骤(7)算出的预调后的不平衡度与步骤(3)的不平衡点度进行对比，效果不优于好于5%，不需要换相并重新启动24小时延时。
[0039]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于，包括如下步骤: (1)给换相器设置数据窗口，每I分钟计算一次这I分钟内的平均电流，然后填入数据窗P； (2)当中控器上电初始化后就开始累加每分钟的平均电流，当到达第一个半小时后就计算这半个小时的平均电流并记录，接下来的每半个小时和上一个半小时的记录对比，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流小，则记录当前这个时刻并获取换相器当前时刻往前半个小时数据并存储，若换相器在之前有未成功发送的数据都在这时刻一同发送给中控器，若当前半小时的平均电流比上一个半小时的平均电流大，则判断是否到达24小时延时时间，如果没到达，则中控器继续累加每分钟的电流数据，如果到达24小时延时时间，则提取换相器数据，算出24小时平均电流，调用平衡算法； (3)调用平衡算法后，根据预调后的效果是否好于设定值判断是否需要换相，如果不好于设定值则不需要换相并重新启动24小时延时，如果好于设定值则需要换相，根据半小时数据算出最小电流时刻，算出换相器换相时间，发送换相器动作时间和动作相位，判断是否到达换相器的换相时间，如果没有达到则一直延时等待判断是否到达换相器的换相时间，如果到达则重新启动24小时延时。2.根据权利要求1所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于，所述的平衡算法如下: 不可调节电流Mx表示如下:Mx = Ix-ZffIx; 其中，X为A、B、C; Σ WIx:某相上挂的所有换相器总电流； IX:某支路中控器采集的各相总电流； Ip:三相平均电流Ip= (Ia+Ib+Ic)/3 各相需补偿电流△ Ix表示如下:Λ Ιχ = Ιχ-Ιρ； 根据Mx和Ip比大小的结果分析: 当Μχ>Ιρ:切除本相所有换相器后的不可调节电流还比平均电流大，此相应该切除所有换相器补偿其他相； 当Μχ〈Ιρ:切除本相所有换相器后的不可调节电流比平均电流小，通过调整换相器达到此相的最佳平衡； 当三相中有两相的Μχ>Ιρ则使用调整算法I，当只有一相Μχ>Ιρ则使用调整算法2，当三相都为Mx< Ip则使用调整算法3; 不平衡度=(最大电流-最小电流)/最大电流Χ100%; 所述的不平衡度和所述调整算法1、2、3计算出的预调后的不平衡度进行对比。3.根据权利要求2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于，所述的调整算法I如下: 有两相满足Μχ>Ιρ，这两相为A相和B相，只有一相满足Μχ〈Ιρ，此相为C相， (I)把A相和B相换相器全部换到C那一相，这时候A和B相电流都为不可调节电流Ma和Mb； (2)C相为所有换相器电流加上自己的不可调节电流Mc，然后进行预调后的不平衡度计算，返回此值供算法流程计算出预调后的不平衡度。4.根据权利要求2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于，所述的调整算法2如下: 只有一相满足Mx>Ip，此相为A相，其他两相满足Mx〈Ip，这两相为B相和C相； (1)计算A相的换相器的总电流SWIA，需要把A相的换相器换掉，留作备用； (2)求出B相和C相的平均电流，需加上A相的换相器总电流即Ip2=(Ib+Ic+2WIA)/2; (3)求出ΔΙχ，Δ Ix = Ip2_Ix，得出每相要补偿的电流，贝Ij用递归算法算出最接近AIb的电流Ibmin的换相器组合，用递归算法算出最接近AIc的电流Icmin的换相器组合； (4)当Icmin〈Ibmin时先补偿C相，否则先补偿B相，先补偿C相时把满足的换相器组合换至IjC相，其余的换相器换到B相； (5)算出预调后的不平衡度。5.根据权利要求2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于，所述的调整算法3如下: 三相都满足Mx〈Ip；假设ΣWlx-(Ip-Mx)的值为A>B>C; (1)求出各相在不可调电流基础上需补偿的电流，补偿的电流=Ip-Mx； (2)用递归算法算出A相的换相器组合的电流Iamin，用递归算法算出B相的换相器组合的电流I bm i η，用递归算法算出C相的换相器组合的电流I cm i η; (3)比较Iamin、Ibmin和Icmin那一相电流更接近目标电流则优先补偿哪一相； (4)计算出预调后的不平衡度。6.根据权利要求1或2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于:所述的换相器的数据窗口为i，24 < i < 30。7.根据权利要求1或2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于:所述的中控器设置有中控器数据存储区和换相器数据存储区。8.根据权利要求1或2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于:所述的中控器每半个小时至少进行一次通信，获取换相器的数据。9.根据权利要求1或2所述的一种用于低压配电网的三相电流不平衡自动调节算法，其特征在于:所述的设定值为2 %。
【文档编号】H02J3/26GK105870945SQ201610303364
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】麦景松, 刘海峰, 李茂锋
【申请人】广西星宇智能电气有限公司