一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置的制作方法

本实用新型涉及一种低电压供电系统治理，特别涉及一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置。

背景技术：

在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中用电负荷多为单相、三相混用，并且负荷大小不同，用电时间也不同，所以电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，这种用电不平衡状况无规律性，导致了低压供电系统三相电流长期处于不平衡状态运行，同时低压供电系统受供电半径大、负荷季节性强等因素的影响，长期以来存在着电压质量差、功率因数低和线损大等问题。当前处理三相不平衡问题的普遍做法是根据配变低压侧的监测数据对线路负荷进行人工调相，这种方式工作量大，且费时、费力、时效性差，且调相后无法及时的监测系统的功率因数，并进行无功补偿，造成电能的浪费，现有的治理装置无法实时动态的对三相负荷进行有载调整，使三相的负荷趋向均衡，而且无法有效地解决低压配电系统三相电流不平衡。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置，以解决上述背景技术中提出的调相后无法及时的监测系统的功率因数，并进行无功补偿，造成电能的浪费，现有的治理装置无法实时动态的对三相负荷进行有载调整，使三相的负荷趋向均衡，而且无法有效地解决低压配电系统三相电流不平衡的问题为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置，包括总台区主控单元，所述台区主控单元内部安装有集成电路主板，所述集成电路主板的表面搭载有处理器，所述处理器的底部的若干个处理器的针脚分别与电路板表面锡接的若干条集成电路对应锡焊固定，若干个条集成电路分为载波无线双模安装区、光耦安装区、零点触发驱动电路锡接区以及晶闸管阵列区，所述载波无线双模安装区表面安装有载波无线双模块、所述光耦安装区表面锡接有光耦，所述零点触发驱动电路锡接区的表面锡焊有若干条零点触发驱动电路，所述晶闸管阵列区的表面由若干个双向可控硅组成晶闸管阵列，所述晶闸管阵列的底部针脚处与若干条零点触发驱动电路对应锡接固定，所述集成电路主板表面还分设有电源安装区，所述电源安装区表面安装有第一电源模块，所述集成电路主板与第一电源模块电性连接，所述电源安装区均与外接电源电性连接；

所述载波无线双模块还包括plc控制电路板，所述plc控制电路板的表面通过电路刻录机锡接有智能换向驱动电路，所述智能换向驱动电路的表面由晶闸管阵列、电容器阵列、电能质量采集模块的各区块锡焊组成，且所述晶闸管阵列、电容器阵列和电能质量采集模块的底部锡接设有的若干个针脚均分别与智能换向驱动电路对应锡接固定。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述台区主控单元的底部通过电性连接的电缆线连接有配网变压器，所述配网变压器与集成电路主板表面锡接的第一电源模块电性连接，所述配网变压器的数据处理端分别与各不同低压供电系统控制的三相电流电网分支线路电性连接，所述电网分支线路的各线路的表面均分别电性连接设有若干个智能换向终端，所述智能换向终端内部分别安装有终端主板、智能换向处理器、第二电源模块、电力载波通讯模块、智能换向驱动电路、晶闸管阵列、电流互感器ct、接线柱，所述智能换向终端的盒体内部表面通过固定螺栓螺纹固定安装有终端主板，所述终端主板的表面设有驱动电路，所述驱动电路的表面与智能换向处理器的底部若干个针脚锡接，所述智能换向处理器通过驱动电路与分别与终端主板上锡焊设有的第二电源模块、电力载波通讯模块、驱动电路、晶闸管阵列、电流互感器ct电性连接，所述第二电源模块通过接线柱与外接电源电性连接，所述晶闸管阵列和电容器阵列采用“”组合逻辑电路编码运算方式，所述电能质量采集模块通过接线柱与电流互感器ct电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述配网变压器与台区主控单元之间供电处理范围亦称台区，且控制区域为区域性连接，所述台区不止一台。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述台区主控单元的一端通过gprs无线传输模块与电网的主从机运算后台无线连接，所述电网主从机运算后台由若干个子服务器和若干个母服务器构成，若干个子服务器与母服务器均为若干个数据交互节点，且若干个所述数据交互节点之间的运算数据通过网络无线交互串接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)通过设有的电力载波通讯模块和换向驱动电路，利用电力载波通讯模块将指令破译配置分别发送到各智能换向终端进行接收，并由各智能换向终端内部的智能换向处理器控制智能换向驱动电路，自动完成负荷的相间带载切换，从而使三相负荷趋向于平衡，在完成换相工作后，台区主控单元经电能质量采集模块，采集配网变压器的二次侧电流、电压以及功率因数等数据，并通过处理器进行分析系统的无功功率，自动生成电容器的投切最优配置，接着通过处理器控制各相零点触发驱动电路驱动相应的晶闸管阵列，随后晶闸管阵列采用过零触发方式，可实现电容器阵列的无涌流无冲击投切，晶闸管阵列和电容器阵列采用的是“08421”的编辑编码方式，以便提高了无功功率补偿控制器的精度，达到稳定系统电压，补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。

2)通过设有的智能换向终端和台区主控单元能够实时动态的对三相负荷进行有载调整，使三相的负荷趋向均衡，而且可以有效地解决低压配电系统三相电流不平衡问题，同时通过电容器的投切提高功率因数，以达到降损节能、延长变压器寿命、提高配电网供电质量，提高供电企业的经济效益，这是电力系统迫切需要解决的问题，也是城乡电网规划和建设改造的主要目标之一，设有的智能换向终端终端分布于每个分支线路处，能实时有效的收集各分支处各单相负荷的实时电流数据，智能换相终端的分布密度越高，对底层的数据收集越详细，主控单元通过对底层的数据分析结合变压器二次侧的电流、电压、功率因数的实时监测，计算出最优换相方案同时通知换相终端完场换相，真正的完成三相不平衡的治理，同时台区主控单元对换向后的用电系统电流、电压、功率因数的分析，再通过主从机运算后台计算出最优的电容器投切方案，通过电容器的精准投切提高功率因数，该装置有拓扑结构清晰，控制的时效性和准确度高等特点，方便使用者通过gprs无线传输模块对将数据打包传送至主从机运算后台，实现遥测，遥信和遥控以及分析的功能。

附图说明

图1为本实用新型原理结构示意框图；

图2为本实用新型的台区主控单元原理结构示意图；

图3为本实用新型的智能换向终端原理的结构示意图；

图4为本实用新型的主从机运算后台连接的结构示意图；

图5为本实用新型的主从机运算后台的运算处理结构示意图。

图中：1、智能换向终端；2、电网分支线路；3、主从机运算后台；4、台区主控单元；5、配网变压器；6、第一电源模块；7、处理器；8、电力载波通讯模块；9、零点触发驱动电路；10、电容器阵列；11、晶闸管阵列；12、接线柱；13、第二电源模块；14、智能换向处理器；15、智能换向驱动电路；16、电能质量采集模块；17、电流互感器ct。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供了一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置，包括总台区主控单元4，台区主控单元4内部安装有集成电路主板，集成电路主板的表面搭载有处理器，处理器的底部的若干个处理器7的针脚分别与电路板表面锡接的若干条集成电路对应锡焊固定，若干个条集成电路分为载波无线双模安装区、光耦安装区、零点触发驱动电路9锡接区以及晶闸管阵列区，载波无线双模安装区表面安装有载波无线双模块、光耦安装区表面锡接有光耦，零点触发驱动电路9锡接区的表面锡焊有若干条零点触发驱动电路9，晶闸管阵列区的表面由若干个双向可控硅组成晶闸管阵列11，晶闸管阵列11的底部针脚处与若干条零点触发驱动电路9对应锡接固定，集成电路主板表面还分设有电源安装区，电源安装区表面安装有第一电源模块6，集成电路主板与第一电源模块6电性连接，电源安装区均与外接电源电性连接；

载波无线双模块还包括plc控制电路板，plc控制电路板的表面通过电路刻录机锡接有智能换向驱动电路15，智能换向驱动电路15的表面由晶闸管阵列11、电容器阵列10、电能质量采集模块16的各区块锡焊组成，且晶闸管阵列11、电容器阵列10和电能质量采集模块16的底部锡接设有的若干个针脚均分别与智能换向驱动电路15对应锡接固定。

优选的，台区主控单元4的底部通过电性连接的电缆线连接有配网变压器5，配网变压器5与集成电路主板表面锡接的第一电源模块6电性连接，配网变压器5的数据处理端分别与各不同低压供电系统控制的三相电流电网分支线路2电性连接，电网分支线路2的各线路的表面均分别电性连接设有若干个智能换向终端1，智能换向终端1内部分别安装有终端主板、智能换向处理器14、第二电源模块13、电力载波通讯模块8、智能换向驱动电路15、晶闸管阵列11、电流互感器ct17、接线柱12，智能换向终端1的盒体内部表面通过固定螺栓螺纹固定安装有终端主板，终端主板的表面设有驱动电路，驱动电路的表面与智能换向处理器14的底部若干个针脚锡接，智能换向处理器14通过驱动电路与分别与终端主板上锡焊设有的第二电源模块13、电力载波通讯模块8、驱动电路③、晶闸管阵列11、电流互感器ct17电性连接，第二电源模块13通过接线柱12与外接电源电性连接，晶闸管阵列11和电容器阵列10采用“08421”组合逻辑电路编码运算方式，电能质量采集模块16通过接线柱12与电流互感器ct17电性连接，通过设有的配网变压器5，通过载波无线双模块、电力载波通讯模块8收集各智能换向终端1采集到的各单相负荷的电流值，经过三相负荷数据的综合分析，由处理器7计算采用特殊算法自动生成最优配置指令，该指令通过载波无线双模发送到各智能换向终端1，由各智能换向终端1自动完成负荷的相间带载切换，从而使三相负荷趋向于平衡的效果。

优选的，配网变压器5与台区主控单元4之间供电处理范围亦称台区，且控制区域为区域性连接，台区不止一台，通过范围性的控制易于增强各个台区主控单元4与配网变压器5测算结果的准确性。

优选的，台区主控单元4的一端通过gprs无线传输模块与电网的主从机运算后台3无线连接，电网主从机运算后台3由若干个子服务器和若干个母服务器构成，若干个子服务器与母服务器均为若干个数据交互节点，且若干个数据交互节点之间的运算数据通过网络无线交互串接，若干个子服务器通过特定的程序算法将数据计算分析，并将计算结果通过无线模块发母服务器可以提升计算性能容错处理，可以提升计算的可靠性计算精度，以提高计算的精确程度，方便使用者通过gprs无线传输模块对将数据打包传送至主从机运算后台3，实现遥测，遥信和遥控以及分析的功能。

具体使用时，本实用新型一种用于低压供电系统的具有无功补偿的三相不平衡治理装置，具体使用时，使用人员将台区主控单元4安装于配网变压器5附近，随后在电网分支线路2的各线路的表面均分别安装上若干个智能换向终端1，随后智能换向终端1内部的电力载波通讯模块8收集采集电网分支线路2表面所产生的各单相负荷的电流值，并通过智能换向处理器14进行分析并检测计算出检测数据，接着将检测到的数据通过电力载波通讯模块8放射出的无线电力波形方式统一发送给台区主控单元4而台区主控单元4将各检测出的数据再经过型号为stm32f407zg处理器7的运算，将数据进行打包整合，再通过gprs无线传输模块与电网的主从机运算后台3无线建立连接，主从机运算后台3接收到整合过后的庞大数据包后进行主仆式的算法，即：将庞大的数据量，进行细化，层层拆包，层层运算，通过若干个子服务器和若干个母服务器进行运算，核心思想是基于分而治之的思想，将一个原始任务分解为若干个语义等同的子任务，并由专门的工作者线程来并行执行这些任务，原始任务的结果是通过整合各个子任务的处理结果形成的，主要的使用场景是并行计算，优点是可以提升计算性能容错处理，提升计算的可靠性计算精度，提高计算的精确程度，整个过程是自动化处理并采用特定算法的，数据量与吞吐量是整合式，最后运算出结果即：自动选择出最优配置指令，该选择出的最优配置令再通过gbrs无线数据打包发送给台区主控单元4，通过台区主控单元4内部型号为esds53-61载波无线双模进行指令破译转换，接着再利用电力载波通讯模块8将指令破译配置分别发送到各智能换向终端1进行接收，并由各智能换向终端1内部的智能换向处理器14控制智能换向驱动电路15，自动完成负荷的相间带载切换，从而使三相负荷趋向于平衡，在完成换相工作后，台区主控单元4经电能质量采集模块16，采集配网变压器5的二次侧电流、电压以及功率因数等数据，并通过处理器7进行分析系统的无功功率，自动生成电容器的投切最优配置，接着通过处理器7控制各项由光耦moc3061组成的零点触发驱动电路9，驱动相应的晶闸管阵列11，随后晶闸管阵列11采用过零触发方式，可实现电容器阵列10的无涌流无冲击投切，晶闸管阵列11和电容器阵列10采用的是“8421”的编辑编码方式，以便提高了无功功率补偿控制器的精度，达到稳定系统电压，补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的；

而且智能换向终端1安装于供电线路的电网分支线路2分支线处，经过接线柱12的引入电源，智能换向终端1结合电流互感器ct17，即可实时采集所带各单相负荷的电流值，并通过电力载波通讯模块8与台区主控单元4建立通讯并且上传数据获取台区主控单元4下发的切换开关指令，当需要换相时通过零点触发驱动电路9和90a双向可控硅组成的晶闸管阵列11，切换相应晶闸管，切换时当前相晶闸管电流过零自动关断，关断后目标相晶闸管导通，整个切换过程控制时间在一毫秒以内，且换相过程中无机械触点，不产生电弧，换相时间精准可控，完成带载的相间切换；

台区主控单元4实时监测变压器二次侧的三相电流、电压、无功功率等，智能换向终端1实时采集各电网分支线路2处的各单相负荷的电流、电压值，台区主控单元4与智能换向终端1通过电力载波通讯模块8交互数据，各智能换向终端1将其采集到的各单相负荷的电流和电压值通过电力载波上报给台区主控单元4，由台区主控单元4完成三相负荷数据的次要分析破译，随后自动生成最优配置指令，该指令通过电力载波发送到各智能换向终端1，由各智能换向终端1自动完成负荷的相间切换，从而使三相负荷趋向于平衡，台区主控单元4在完成智能换相操作后通过分析系统的无功功率，生成电容器投切最优配置，控制晶闸管的投切组合，达到稳定系统电压，补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的，台区主控单元4可通过gprs将数据打包传送至主从机运算后台3，实现遥测，遥信和遥控以及分析的功能。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。