一种基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统及方法与流程

本发明属于电力三相不平衡治理技术领域，具体涉及一种基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统及方法。

背景技术：

从保障度冬度夏供电方面，台区接户不均，以及煤改电、空调等大功率负载的启停随机性，会造成配变台区三相不平衡，导致台区单相或两相过载停电，严重影响供暖用户正常用电。

从快速恢复供电抢修方面，常规的低压均负荷每次需要停电，而均负荷效果仍不佳。从规范低压接户方面，架空低压接户分散接入，在电杆上大量飞线、大量布管，接户线抢修、均负荷等需要频繁上杆，而繁杂的线管布置给上杆检修造成诸多不便。从电网资产成效发挥方面，国网公司2019年以来投入大量资金加装台区智能融合终端，接口开放等待低压各方面的中和应用的接入。

当前应用的三相不平衡治理装置主要为svg、换相开关和前二者的综合应用。其中svg能完美实现变压器出口电流三相平衡，但本身存在3％左右的功耗，会导致三相不平衡电流线路上产生大量线损，且装置运行存在较大噪音；目前的换相开关在一定程度上实现三相平衡，其采取就地补偿，也能减少电流在低压导线损耗，但需要额外在变压器出口增设控制装置，换相开关安装地点也需要通过电流核测选定，安装难度较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统及方法，以解决现有技术中，配变台区三相不平衡时，人工均负荷效率低、自动均负荷产生大量线损的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统，包括智能融合终端和三相不平衡综合治理接户箱；

所述三相不平衡综合治理接户箱内部包括进线电缆、人工调整接户出线、换相开关自动调整接户出线、进线隔离开关、人工调整接户出线隔离开关、换相开关和连接母排；

所述连接母排分为进线连接区域、人工调整接户连接区域和换相开关连接区域；

所述进线电缆一端连接低压线路进线，另一端经过进线隔离开关连接在进线连接区域上；

所述人工调整接户出线一端经人工调整接户出线隔离开关连接所述人工调整接户连接区域，另一端用于连接单相用户用电进线侧，能够人工进行人工调整接户出线在所述人工调整接户连接区域的接线调整，重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡；

所述换相开关自动调整接户出线一端经换相开关连接换相开关连接区域，另一端用于连接用户用电进线侧；

所述智能融合终端用于采集变压器低压侧的3相出线电流和电压，依据变压器低压侧的3相出线电流和电压判断是否三相不平衡，当三相不平衡时，控制三相不平衡综合治理接户箱中的换相开关重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡。

进一步的，所述三相不平衡综合治理接户箱内部还包括出线电缆，所述连接母排还包括出线连接区域；所述出线电缆一端连接出线连接区域，另一端与低压线路出线连接。

进一步的，所述进线电缆包括4根芯线，一端分别连接低压线路进线a、b、c、n四相，另一端接入进线隔离开关的a、b、c、n四相进线；所述进线连接区域的a、b、c、n四相各设置有一个连接点，用于和进线隔离开关的a、b、c、n四相出线直接连接。

进一步的，所述人工调整接户出线包括2根芯线，一端分别连接单相用户l、n两相，另一端和人工调整接户出线隔离开关的l、n两相出线直接连接；所述人工调整接户连接区域中a、b、c、n四相各设置有连接点，其中n相连接点直接连接人工调整接户出线隔离开关的n相进线；人工调整接户出线隔离开关的l相进线，采用活动接线506连接a、b、c三相上的任意一个连接点。

进一步的，所述换相开关自动调整接户出线包括2根芯线，一端分别连接单相用户l、n两相，另一端和换相开关的l、n两相出线直接连接；所述换相开关连接区域中a、b、c、n四相各设置有和换相开关数相等的连接点，换相开关的四相进线连接所述换相开关连接区域的连接点。

进一步的，所述出线电缆包括4根芯线，一端分别连接低压线路出线a、b、c、n四相，另一端连接出线连接区域中a、b、c、n四相的连接点。

进一步的，所述智能融合终端采用工业级交流采集测量芯片att7022e，具备变压器出口三相电流、三相电压计量功能。

进一步的，所述智能融合终端包括主控模块、无线通信模块和电力线载波通信模块，主控模块通过无线通信模块或电力线载波通信模块与换相开关进行数据交互，控制换相开关动作。

进一步的，所述主控模块采用cortex-a7架构单芯4核处理器、主频1.2ghz，外围集成2gbddr3和8gbflash存储器。

本发明实施例提供的另一个技术方案是：

一种利用所述基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统的方法，包括如下步骤：

智能融合终端采集变压器低压侧的3相出线电流和电压，依据变压器低压侧的3相出线电流和电压判断是否三相不平衡；

当变压器处于静态稳定的三相不平衡时，进行人工调整接户出线在所述人工调整接户连接区域的接线调整，重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡；

当变压器处于动态随机的三相不平衡时，控制三相不平衡综合治理接户箱中的换相开关重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡。

本发明的有益效果如下：

1、本发明实施例提供的三相不平衡综合治理系统，基于智能融合终端控制+换相开关，实现三相负荷实时动态调节，并集成了方便的用户接入及调整功能，能够用于380v/220v系统中用户相对集中接入点，在同一个点3户及以上用户接入，可通过改造和综合考虑新装，具有明显的三相不平衡治理的集中规范接户优势，降低了换相开关型三相负荷自动调节装置的成本。

2、本发明实施例提供的三相不平衡综合治理系统，智能融合终端计算能力强大，既能支持集中控制换相开关实现三相不平衡自动调节，也能支持紧急状况下强制换相避免单相过负荷跳闸。

3、本发明实施例提供的三相不平衡综合治理系统，三相不平衡综合治理接户箱同时具备人工调整接线和自动换相两种三相不平衡治理方式，对于静态稳定的三相不平衡可以采用人工调整接线这种更经济的方式，对于动态随机的三相不平衡采用自动调节，通过就地负荷平衡减少不平衡电流在低压回路造成的电能损耗。

4、本发明实施例提供的三相不平衡综合治理系统，三相不平衡综合治理接户箱通过下引电缆接户，规范化接户布置，避免架空低压接户分散接入，避免在电杆上大量飞线、大量布管，精简随杆敷设导线护管，便于检修工作开展，实现配网低压电杆高效管理，接户抢修作业无需上杆。

5、本发明实施例提供的三相不平衡综合治理系统，三相不平衡综合治理接户箱支持多箱体之间扩展级联，支持计量表计安装和显示等多种功能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中基于智能融合终端的三相不平衡综合接户系统结构图；

图2是本发明实施例中三相不平衡综合治理接户箱结构图；

图3是本发明实施例中三相不平衡综合治理方法流程图。

其中：101变压器；201智能融合终端；202三相不平衡综合治理接户箱；301进线电缆；302人工调整接户出线；303换相开关自动调整接户出线；304出线电缆；401进线隔离开关；402人工调整接户出线隔离开关；403换相开关；500连接母排；501进线连接区域；502人工调整接户连接区域；503换相开关连接区域；504出线连接区域；505连接点；506活动接线。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

本发明实施例提供了一种基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统及方法，基于智能融合终端控制+换相开关，实现三相负荷实时动态调节，并集成了方便的用户接入及调整功能，能够用于380v/220v系统中用户相对集中接入点，在同一个点3户及以上用户接入，可通过改造和综合考虑新装，具有明显的三相不平衡治理的集中规范接户优势，降低了换相开关型三相负荷自动调节装置的成本。每个台区安装6～8套三相不平衡综合接户系统即可基本实现三相不平衡综合治理。

请参阅图1和图2所示，本发明基于智能融合终端的三相不平衡综合接户系统，包括：智能融合终端201和三相不平衡综合治理接户箱202。

1、智能融合终端201，通过运行在智能融合终端上的三相不平衡综合治理应用软件app，采集变压器101出口的a、b、c3相出线电流和电压，主动进行三相不平衡度计算，与三相不平衡度阈值进行比较，判断低压配电台区是否满足三相不平衡治理条件，当三相不平衡度超出阈值时，判定需要进行三相不平衡治理；同时收集各个节点的换相开关的电压、负载电流及所在相，根据变压器出口各相电流，确定调出相及调出负荷大小、调入相及调入负荷大小(调出相和调入相均可能是1-2个)，从而确定参与调节的换相开关及切换相别，例如，将某一相的负荷调节到其余两相上，或者调节到其余两相中的一相上，遥控相应的三相不平衡综合治理接户箱202中的换相开关403动作，重新选择单相用户所在相别，自动调节三相负载趋于平衡。

智能融合终端201采用工业级交流采集测量芯片att7022e，具备变压器出口三相电流、三相电压计量功能，同时安装有无线通信模块和电力线载波通信模块，可以和换相开关403进行数据交互。

智能融合终端的主控模块基于“国网芯”scm70主控芯片设计，采用cortex-a7架构单芯4核处理器、主频1.2ghz，外围集成2gbddr3和8gbflash存储器，为硬件平台化奠定坚强基础，同时采用实时嵌入式linux操作系统linux3.10，搭建了一个可靠性高、速度快、存储容量大、开放性强的智能配用电台区终端平台。

本实施例中，三相不平衡综合治理系统通过智能融合终端app来实现三相不平衡综合治理，不仅仅能够智能换相终端，同时依托智能融合终端高精度、高频率采样数据和强大的计算能力，实现对变压器出口电流实时监控，在三相不平衡度低于三相不平衡阈值，而最大相电流超过变压器出口开关长延时整定电流值时，即强制控制换相开关进行换相调节，避免变压器出口开关长时间单相过载跳闸，确保低压配电台区可靠运行。

2、如图2所示，三相不平衡综合治理接户箱202内部结构包括：进线电缆301、人工调整接户出线302、换相开关自动调整接户出线303、出线电缆304、进线隔离开关401、人工调整接户出线隔离开关402、换相开关403和连接母排500。

连接母排500分成4个区域，包括：进线连接区域501、人工调整接户连接区域502、换相开关连接区域503和出线连接区域504。进线电缆301包括4根芯线，人工调整接户出线302包括2根芯线，换相开关自动调整接户出线303包括2根芯线，出线电缆304包括4根芯线。进线电缆301、人工调整接户出线302、换相开关自动调整接户出线303和出线电缆304分别连接低压线路出线a、b、c、n四相。

上述结构之间的连接关系如下：

进线电缆301中的4根芯线，分别连接低压线路进线(变压器(101)低压侧)a、b、c、n四相，接入进线隔离开关401的a、b、c、n四相进线。本实施例中，低压线路进线指变压器101的低压侧。线连接区域501中a、b、c、n四相各设置有一个连接点505，和进线隔离开关401的a、b、c、n四相出线直接连接。

人工调整接户出线302的2根芯线，分别连接单相用户l、n两相，即俗称的火线l和零线n，和人工调整接户出线隔离开关402的l、n两相出线直接连接。人工调整接户连接区域502中a、b、c、n四相各设置有和人工调整接户数相等的连接点505，其中n相连接点直接连接人工调整接户出线隔离开关402的n相进线，人工调整接户出线隔离开关402的l相进线，可以在a、b、c三相连接点上人工选择一个，采用活动接线506进行连接，能够人工进行人工调整接户出线302在人工调整接户连接区域502的接线调整，重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡。

换相开关自动调整接户出线303的2根芯线，分别连接单相用户l、n两相，即俗称的火线l和零线n，和换相开关403的l、n两相出线直接连接。换相开关连接区域503中a、b、c、n四相各设置有和换相开关数相等的连接点505，连接换相开关403的四相进线。本实施例中，换相开关403采用新型无拉弧长寿命换相开关，机械开关和电力电子开关相结合，实现换相过程中机械开关零电压、零电流开通关断，无拉弧、无涌流，对用户用电设备无影响。

出线电缆304中的4根芯线，分别连接低压线路出线a、b、c、n四相。出线连接区域504中a、b、c、n四相各设置有一个连接点505，和出线电缆的a、b、c、n四相芯线直接连接。如图1所示，本发明的三相不平衡综合治理接户箱202，在箱体内设置了外接4芯电缆连接端子，用于多个三相不平衡综合治理接户箱之间的级联，可以实现多个三相不平衡综合治理接户箱共用一条从4线配电线路到箱体的4芯连接电缆。既能够进行人工调整接户，也能够通过换相开关进行自动调整接户。

本实施例中，三相不平衡综合治理接户箱202在箱体内同时设置了调整接线操作区和自动换相操作区，支持调整接线和自动换相两种三相不平衡治理技术手段；对于稳定的静态三相不平衡，通过调整接线方式，重新分配单相负荷在三相上的分布；通过自动换相开关连接合适的单相负载，用于随机动态三相不平衡的调节。

本实施例中，在三相不平衡综合治理接户箱202内的调整接线操作区设置小型低压断路器作为人工调整接户出线隔离开关，实现可靠切断单相负载，可在停电情况下进行调整接线作业，调整接线作业通过连接母排的端子接线完成，调整接线作业无需登杆直接连接线路作业，在三相不平衡综合治理接户箱内即可完成，作业过程安全、便捷，端子接线满足标准化要求。

本实施例中，在三相不平衡综合治理接户箱202内的自动换相操作区采用的是长寿命无拉弧换相开关，采用机械开关和电力电子开关相结合，实现换相过程中机械开关零电压、零电流开通关断，无拉弧、无涌流，对用户用电设备无影响。换相过程中可以原理级保证换相过程不会产生短路，实现稳定、可靠、长寿命的自动换相。

本实施例中，三相不平衡综合治理接户箱202支持扩展安装换相开关所接单相用户的单相电表，可以集成外部表箱功能，可以节省外部表箱及其安装作业。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种利用基于智能融合终端的三相不平衡综合治理系统的方法，包括如下步骤：

智能融合终端201采集变压器101低压侧的3相出线电流和电压，依据变压器101低压侧的3相出线电流和电压判断是否三相不平衡；

当变压器处于静态稳定的三相不平衡时，进行人工调整接户出线302在人工调整接户连接区域502的接线调整，重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡；

当变压器处于动态随机的三相不平衡时，控制三相不平衡综合治理接户箱202中的换相开关403重新选择单相用户所在相别，调节三相负载趋于平衡。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。