台区负荷转移智能开关系统及方法与流程

本公开涉及电力控制领域，特别是涉及一种台区负荷转移智能开关系统及方法。

背景技术：

随着国民经济的迅速发展，居民用电量大幅增加，电网规模也随之扩大。对电力系统而言，供电系统是系统的重要一环，中低压配电网作为电力系统的末梢，其运行质量的好坏直接决定消费用户的电能质量。目前随着用电负荷越来越大，在低压供电台区常存在变压器负荷超过设计容量的现象。增加台区存在征地困难、投资增加等诸多难点。但在运维中常常存在一个台区满负荷运行，而相邻台区变压器却处于低负载率运行的状况。如果采取人工方式将一部分重载台区负荷切换到轻载台区固然可以解决问题，但往往带来以下操作上的难题：

1、需停电作业。将一部分负荷调整到底负载率台区需要申请停电，导致用户用电短时中断。

2、重载台区负载率检测不及时。人工调整只能通过分析配变终端或集抄系统的历史数据做出判断，然后经过申请停电计划、派工等一系列繁琐手续才能实施，因此不能作为常态例行运检工作。

因此，现有技术在进行负荷调节方面灵活性较差、不能针对问题提前进行预防与调节；协同能力低，难以及时配合实现整体的优化调节。造成配电网稳定运行问题变得越发突出，配电网调节性能急需优化。

技术实现要素：

针对存在的问题，一方面，本公开提供了一种台区负荷转移智能开关系统，实时监测相邻台区变压器负载率，在两台区负载率差异较大时，自动将一部分预定负荷从重载台区切换到轻载台区。通过相邻台区两两相连，形成一个区域性的负荷台区间自动分配系统。这样最大程度上发挥存量台变的利用率，提高设备利用率、提高设备安全运行能力、减少运检工作人员工作量、减少停电运检次数、提高供电质量。同时台区变压器负荷密度均衡分配，也有利使变压器运行于最佳经济运行状态，减少变压器损耗。

该系统包括：多个台区，每个台区至少包括一个变压器，用于连接一个或多个负荷；智能切换开关，所述智能切换开关可切换连接于所述多个台区中的第一台区的变压器和第二台区的变压器；其中，所述智能切换开关连接可切换负荷；所述第一台区和第二台区分别设置台区负荷检测装置，用于检测所属台区的变压器的负荷状况，并将所述负荷状况传输给所述智能切换开关；所述智能切换开关根据所述负荷状况，动态将所述智能切换开关连接的可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

进一步，其中所述检测所属台区的负荷状况包括检测所属台区的电力参数。

进一步，所述电力参数包括负荷的电流，台区各相瞬时电流，有功功率，无功功率或功率因数中的任意项。

进一步，其中所述第一台区和第二台区相邻。

进一步，其中所述多个台区任意两个台区均共享连接有所述智能切换开关。

进一步，其中所述智能切换开关根据接收的所述负荷状况来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况下，进行负荷切换。

进一步，其中所述负荷切换条件包括当前连接的所述第一台区负荷大于第一阈值，而所述第二台区负荷小于第二阈值。

进一步，其中所述智能切换开关在进行负荷切换前，向所述智能切换开关连接的两个负荷检测装置发送切换允许请求；在接收到所述两个负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；向所述两个负荷检测装置发送切换完成。

进一步，其中所述系统包括户变识别装置，用于存储台区的负荷信息，所述负荷信息包括户变关系；负荷切换完成后，所述户变识别装置接收户变关系重组指令，进行信息更新。

进一步，其中所述智能切换开关包括控制单元，用于执行切换逻辑；电源单元，用于为所述智能切换开关供电；通信单元，用于与外部装置通信连接，传输信息；功率主回路单元，用于将连接的可切换负荷在所述第一台区和第二台区之间切换。

进一步，所述功率主回路单元包括晶闸管和继电器，用于实现所述切换。

另一方面，本公开提供一种智能切换开关，用于在台区间智能进行负荷切换，包括：控制单元，用于执行切换逻辑；电源单元，用于为所述智能切换开关供电；通信单元，用于与外部装置通信连接，传输信息；功率主回路单元，用于将连接的可切换负荷在第一台区和第二台区之间切换；其中，所述控制单元根据所述第一台区和第二台区的负荷状况，向所述功率主回路单元发出切换指令，响应于所述切换指令，所述功率主回路单元动态将所述可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

进一步，其中，所述功率主回路单元包括晶闸管和继电器，用于实现所述切换。

进一步，其中所述负荷状况由所述第一台区和第二台区的负荷检测装置检测获得；所述负荷状况包括所属台区的电力参数。

进一步，其中所述第一台区和第二台区相邻。

进一步，其中所述控制单元根据所述负荷状况来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况下，发出所述切换指令。

进一步，其中所述负荷切换条件包括当前连接的所述第一台区负荷大于第一阈值，而所述第二台区负荷小于第二阈值。

进一步，其中所述智能切换开关在进行负荷切换前，向所述智能切换开关连接的负荷检测装置发送切换允许请求；在接收到所述负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；向所述负荷检测装置发送切换完成。

进一步，其中所述智能切换开关切换负荷完成后，向户变识别装置发送户变关系重组指令，以便所述户变识别装置进行信息更新。

通过上述系统和智能切换开关，实时监测相邻台区变压器负载率，在两台区负载率差异较大时，自动将一部分预定负荷从重载台区切换到轻载台区。通过相邻台区两两相连，形成一个区域性的负荷台区间自动分配系统。这样最大程度上发挥存量台变的利用率，提高设备利用率、提高设备安全运行能力、减少运检工作人员工作量、减少停电运检次数、提高供电质量。同时台区变压器负荷密度均衡分配，也有利使变压器运行于最佳经济运行状态，减少变压器损耗。

另一方面，本公开提供一种台区负荷转移智能开关方法，包括：通过智能切换开关可切换连接于第一台区的变压器和第二台区的变压器，实现可切换负荷的动态切换；在第一台区和第二台区分别设置台区负荷检测装置，分别检测第一台区和第二台区中每一个台区的变压器的负荷状况；将所述负荷状况传输给所述智能切换开关；所述智能切换开关根据所述负荷状况，动态将所述智能切换开关连接的可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

另一方面，本公开提供一种智能切换开关的方法，用于在台区间智能进行负荷切换，其中所述智能切换开关包括控制单元，用于执行切换逻辑；电源单元，用于为所述智能切换开关供电；通信单元，用于与外部装置通信连接，传输信息；功率主回路单元，用于将连接的可切换负荷在第一台区和第二台区之间切换，其中：根据第一台区和第二台区的负荷状况，所述智能切换开关的所述控制器向所述功率主回路单元发出切换指令，响应于所述切换指令，所述功率主回路单元动态将所述可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

通过上述方法，实时监测相邻台区变压器负载率，在两台区负载率差异较大时，自动将一部分预定负荷从重载台区切换到轻载台区。通过相邻台区两两相连，形成一个区域性的负荷台区间自动分配系统。这样最大程度上发挥存量台变的利用率，提高设备利用率、提高设备安全运行能力、减少运检工作人员工作量、减少停电运检次数、提高供电质量。同时台区变压器负荷密度均衡分配，也有利使变压器运行于最佳经济运行状态，减少变压器损耗。

上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本公开的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为根据本公开一个实施例的台区负荷转移智能开关系统；

图2为根据本公开又一个实施例的台区负荷转移智能开关系统，其中供电网络包括多个台区，任意的两个台区均共享连接一个智能切换开关；

图3为根据本公开一个实施例的单相负荷切换开关的示意图；

图4为图3所示单相负荷切换开关的异相切换的相位示意图；

图5根据本公开一个实施例的三相负荷切换开关的示意图；

图6为图5所示三相负荷切换开关的异相切换的相位示意图；

图7为根据本公开一个实施例的智能切换开关的结构图；

图8为根据本公开一个实施例的台区负荷转移智能开关方法的流程图；

图9为根据本公开又一个实施例的用于在台区间智能进行负荷切换台区的负荷转移智能开关方法的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

实施例1

为了解决如何平衡台区负荷的技术问题。以下实施例提供一种台区负荷转移智能开关系统。如图1所示，该台区负荷转移智能开关系统包括：多个台区t1，t2，每个台区至少包括一个变压器，用于连接一个或多个负荷；智能切换开关，可切换连接于所述多个台区中的第一台区t1的变压器和第二台区t2的变压器；其中，所述智能切换开关连接可切换负荷；

第一台区t1和第二台区t2分别设置台区负荷检测装置，用于检测所属台区的变压器的负荷状况，并将所述负荷状况传输给所述智能切换开关；

所述智能切换开关根据所述负荷状况，动态将所述智能切换开关连接的可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。两台区变压器零线可以直接相接，且相连变压器接线方式相同。

在一个实施例中，系统中的台区负荷检测装置实时监测该台区的负荷运行状况，例如，负荷电流，台变容量，各相瞬时电流，有功功率，无功功率，功率因数等电力参数，所有能够表征负荷特征的参数均能够监测，监测技术均属于现有技术，这里不做限定。将监测的所述电力参数发送至智能切换开关。

在一种实施方式中，上述台区负荷检测装置与智能切换开关之间的通信既可以是有线连接通信，例如利用即有电力连接实现有线连接通信；也可以是无线连接通信，例如wifi、蓝牙、4g、5g等无线通信技术，使用现有无线通信技术实现二者的通信互联，这里不做限定。

在一种实施方式中，智能切换开关收到所连接的两个台区的负荷运行状况，即两个台区的电力参数后，根据这些电力参数来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况下，进行负荷切换。其中预设的负荷切换条件例如是其中一个台区的电力参数反映该台区的负荷大于给定阈值，例如该给定阈值体现最大允许负荷，而另一个台区的负荷小于给定阈值，则进行负荷切换，以将智能切换开关连接的可切换负荷从负荷大的台区切换到负荷小的台区。通过这种操作动态实现台区变压器负荷密度均衡分配，有利于使变压器运行于最佳经济运行状态，减少变压器损耗。具体的预设负荷切换条件存在多种形式，以满足负荷的动态调节，有利于两台区的负荷均衡即可。

实施例2

在另一个实施例中，供电网络包括多个台区，如图2所示，任意的两个台区均共享连接一个智能切换开关，该智能切换开关连接有一个或多个可切换负荷，接收其连接的台区的负荷检测装置发送的台区负荷运行状况的电力参数，并进行如上所述的负荷切换条件判断，在满足条件的情况下，进行负荷切换，进而实现整个供电网络的负荷动态调节，实现供电网络的负荷均衡。

在一种实施方式中，智能切换开关在进行负荷切换前，向所述智能切换开关连接的负荷检测装置发送切换允许请求；在接收到两个负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；向所述负荷检测装置发送切换完成信息。如图1所示，智能切换开关根据接收的台区t1和t2的电力参数来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况进行负荷切换之前，向台区t1和t2的负荷检测装置分别发送切换允许请求；在接收到两个负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；然后向两个负荷检测装置发送切换完成信息。

在一种实施方式中，系统进一步包括户变识别装置，用于存储台区的负荷信息，所述负荷信息包括户变关系；负荷切换完成后，所述户变识别装置接收户变关系重组指令，进行信息更新。所述智能切换开关切换负荷完成后，向户变识别装置发送户变关系重组指令，以便所述户变识别装置进行信息更新。

在一种实施方式中，智能切换开关的结构，如图5所示，包括：控制单元，例如cpu单元和/或控制逻辑电路，用于执行切换逻辑；电源单元，用于为所述智能切换开关供电，例如双电源电路；通信单元，用于与外部装置通信连接，传输信息，例如可以是实现无线通信的lora无线通信单元；功率主回路单元，用于将连接的可切换负荷在连接的两个台区之间切换；该功率主回路单元包括切换控制电路，用于通过所包括的晶闸管和继电器来实现可切换负荷在不同的变压器的相线路上切换连接。其中，所述控制单元根据所连接的两个台区的负荷状况，向所述功率主回路单元发出切换指令，响应于所述切换指令，所述功率主回路单元动态将所述可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。此智能切换开关是台区负荷转移智能开关系统的重要部件，能够实现0毫秒切换。针对电力网络中存在三相负荷线路和单相线路的切换需求，智能切换开关实现两种类型的切换：

1.单相负荷切换

将一段单相线路负荷作为相邻两台区间的可切换负荷进行控制，并且能够实现在两台区的a、b、c三相上的任意切换。单相负荷切换功率主回路为，如图所示，两台区变压器零线n直接相接，且相连的变压器接线方式相同。

在一个实施例中，智能切换开关的切换控制电路将其连接的可切换负荷，在两变压器火线l的任一相之间动态切换，即所述可切换负荷能够任一切换连接于两台区的变压器的a-c相之一。通过实时监测两台区的变压器的a-c相任一单相上的负荷运行状况，实现动态的负荷调节。

在一个实施例中，实现同相切换。如图3所示，由于两台区变压器零线直接相接，且相连变压器接线方式相同，因此其同相相位相同，切换时在过零点处控制两侧晶闸管导通，然后释放当前连接继电器，待下一个过零点吸合另一侧继电器，10毫秒后关闭晶闸管触发信号，完成无中断切换。

在一个实施例中，实现异相切换。图4为图3所示单相负荷切换开关的异相切换的相位示意图。如图3和图4所示，以分属于不同台区的t1变压器a相切换至另一台区的t2变压器b相位例，在t1变压器a相负半周向正半周过渡的过零点t1，释放其继电器，同时发出t1变压器的a相、t2变压器b相的scr的触发信号，由于scr为半控型器件，其两端电压正向偏置时导通，反向偏置时截止，因此，此时t1变压器a相晶闸管导通，t2变压器b相晶闸管截止；在l线电压过零点t2，由于b相电压高于a相电压，t2变压器b相晶闸管导通，t1变压器a相晶闸管截止，此时已切换至t2变压器的b相；然后在t2变压器b相峰值时将t2变压器b相继电器吸合，至此完成由t1变压器a相至t2变压器b相的切换，切换过程无中断供电。

2.三项负荷切换

将一段三相负荷线路作为两台区间的可切换负荷进行控制，实现a->a、b->b、c->c的切换。如图5所示，两台区变压器零线n直接相接，且相连的变压器接线方式相同。智能切换开关的切换控制电路将其连接的可切换负荷，在两变压器火线l的相同相之间动态切换，即a相与a相，b相与b相，c相与c相。通过实时监测两台区的变压器的三相上的负荷运行状况，实现动态的负荷调节。

在一个实施例中，三相负荷线路切换时，由于负荷可能有三相电机类设备，因此切换时必须同相位线路切换，以免造成电机反转发生用电事故。智能切换开关执行切换时，首先要判断对应相是否同相，否则不执行切换动作。图6为图5所示三相负荷切换开关的异相切换的相位示意图。如图5和图6所示，在t1变压器a相过零点释放当先连接侧接触器，同时发处t1变压器a相、t2变压器a相晶闸管触发信号，两侧电压较高的一侧晶闸管导通，在a相电压峰值处吸合另一侧接触器，由此完成了a相切换；b、c相的控制序列与此类似，只是各滞后120度启动，13.33毫秒后三相完全切换完成。整个切换过程无中断供电。

在上文中，虽然按照上述描述了台区负荷转移智能开关系统实施例中的相应结构，本领域技术人员应清楚，在上述结构的基础上，本领域技术人员也可以再加入其他结构，这些明显变型或等同替换的方式也应包含在本公开的保护范围之内，在此不再赘述。

下面为本公开方法实施例，本公开方法实施例由上述系统执行本公开方法实施例实现的步骤，为了便于说明，仅示出了与本公开实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本公开系统实施例。

实施例3

为了解决如何平衡台区负荷的技术问题。如图8所示，提供了一种台区负荷转移智能开关方法。

一种台区负荷转移智能开关方法，包括：通过智能切换开关可切换连接于第一台区的变压器和第二台区的变压器，实现可切换负荷的动态切换；在第一台区和第二台区分别设置台区负荷检测装置，分别检测第一台区和第二台区中每一个台区的变压器的负荷状况；将所述负荷状况传输给所述智能切换开关；所述智能切换开关根据所述负荷状况，动态将所述智能切换开关连接的可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

在一种实施方式中，如图1所示，智能切换开关可切换连接于第一台区t1的变压器和第二台区t2的变压器，实现可切换负荷的在台区t1，t2之间的动态切换；其中台区t1的负荷检测装置，检测第一台区t1变压器的负荷状况，台区t2的负荷检测装置，检测第一台区t2变压器的负荷状况；两个负荷检测装置将所述负荷状况传输给所述智能切换开关；所述智能切换开关根据所述负荷状况，动态将所述智能切换开关连接的可切换负荷从所述第一台区t1和第二台区t2中的一个台区切换连接于另一个台区。

在一种实施方式中，智能切换开关收到所连接的两个台区的负荷运行状况，即两个台区的电力参数后，根据这些电力参数来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况下，进行负荷切换。其中预设的负荷切换条件例如是其中一个台区的电力参数反映该台区的负荷大于给定阈值，例如该给定阈值体现最大允许负荷，而另一个台区的负荷小于给定阈值，则进行负荷切换，以将智能切换开关连接的可切换负荷从负荷大的台区切换到负荷小的台区。通过这种操作动态实现台区变压器负荷密度均衡分配，有利于使变压器运行于最佳经济运行状态，减少变压器损耗。具体的预设负荷切换条件存在多种形式，以满足负荷的动态调节，有利于两台区的负荷均衡即可。

在一种实施方式中，如图2所示，供电网络包括多个台区，任意的两个台区均共享连接一个智能切换开关，在整个供电网络上实现台区负荷转移智能开关方法，该智能切换开关连接有一个或多个可切换负荷，接收其连接的台区的负荷检测装置发送的台区负荷运行状况的电力参数，并进行如上所述的负荷切换条件判断，在满足条件的情况下，进行负荷切换，进而实现整个供电网络的负荷动态调节，实现供电网络的负荷均衡。

在一种实施方式中，智能切换开关在进行负荷切换前，向所述智能切换开关连接的负荷检测装置发送切换允许请求；在接收到两个负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；向所述负荷检测装置发送切换完成信息。如图1所示，智能切换开关根据接收的台区t1和t2的电力参数来判断是否满足预设的负荷切换条件，在满足条件的情况进行负荷切换之前，向台区t1和t2的负荷检测装置分别发送切换允许请求；在接收到两个负荷检测装置答复的允许指令后，执行所述负荷切换；然后向两个负荷检测装置发送切换完成信息。

在一种实施方式中，系统进一步包括户变识别装置，用于存储台区的负荷信息，所述负荷信息包括户变关系；方法进一步包括智能切换开关切换负荷完成后，向户变识别装置发送户变关系重组指令，以便所述户变识别装置进行信息更新。

在一种实施方式中，提供一种智能切换开关的方法，如图7所示，用于在台区间智能进行负荷切换，其中所述智能切换开关，如图5所示，包括相同的结构，实现的方法包括：根据第一台区和第二台区的负荷状况，所述智能切换开关的所述控制器向所述功率主回路单元发出切换指令，响应于所述切换指令，所述功率主回路单元动态将所述可切换负荷从所述第一台区和第二台区中的一个台区切换连接于另一个台区。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“a、b或c的至少一个”的列举意味着a或b或c，或ab或ac或bc，或abc(即a和b和c)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。