一种低压负荷并行在线自动换相装置及其操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种低压负荷并行在线自动换相装置，包括控制电路、输入模块、换相开关模块和输出模块；控制电路接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算换相开关模块的操作指令，实现低压负荷在线换相；本发明专利技术还提供了该装置的操作方法，包括步骤1：采集电网的三相电压、低压负荷的电流和低压负荷接入电网的相序状态；步骤2：计算换相相序状态指令；步骤3：计算该装置的操作指令，实现低压负荷进行在线换相。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种低压负荷并行在线自动换相装置及其操作方法，利用智能优化算法对配电台区低压负荷的相序状态组合进行优化选择，将低压负荷在A、B、C三相之间随意切换，从而使配电台区三相负荷达到平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种负荷换相装置，具体涉及一种低压负荷并行在线自动换相装置及其操作方法。
技术介绍
农村地域广阔、电力用户众多且较分散，农村配电台区低压线路较长，且存在大量的时空分布很不平衡的单相用电负荷，导致低压电网都存在着不同程度的三相负荷不平衡问题。三相电流不相等使中性线上存在不平衡电流，造成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，并容易造成重负荷相上的用户电压偏低，无法满足农村居民的正常生产与生活用电需求。如何进行三相负荷不平衡治理使配电台区三相负荷不平衡度最小，减少电能损耗，提高配电台区电压质量和经济运行水平是目前急需解决的问题。通过采用三相不平衡管理措施尽管在一定程度上能够降低配电台区三相负荷不平衡的严重程度，但由于用电负荷的随机性和不确定性，三相负荷不平衡情况的发生具有较强的实时性，依靠人工无法根据实际负荷不平衡状况进行在线频繁调整，且在一定程度上存在安全隐患，离线调整低压线路各相上的负荷分配就会不可避免地影响对用户的供电可靠性。部分农村地区采用在配变低压侧进行相间无功补偿的方式调整三相负荷不平衡状况，但该方式只能在一定程度上调整配变自身问题，而不能够解决低压线路的三相负荷不平衡情况。目前针对三相负荷不平衡问题主要有三种解决方案：一是加强负荷管理，通过人工离线调整负荷相序，将低压线路各相上的负荷进行平衡分配，该方案尽管在一定程度上能够降低配电台区三相负荷不平衡的严重程度，但由于用电负荷的随机性和不确定性，依靠人工无法根据实际负荷不平衡状况进行在线实时调整，不可避免地影响用户供电可靠性，且在一定程度上存在安全隐患；二是在配电变压器低压侧通过相间无功补偿方式调整三相负荷不平衡状况，该方案只能在一定程度上改善配变自身问题，而不能够解决配电台区低压线路的三相负荷不平衡情况；三是对用电负荷进行不对称调补，通过将一个理想补偿网络与负载相并联，把
不平衡、线性及中性点不接地的三相负载变换成单位功率因数且平衡的三相有功负荷，在进行无功补偿的同时补偿三相负荷不平衡，该方案需要增加并联补偿装置，费用较高、控制难、可靠性低，主要是针对大用电负荷。因此，需要提供一种能够对低压负荷进行并行在线自动换相方法。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种低压负荷并行在线自动换相装置，所述装置包括控制电路，以及依次连接的输入模块、换相开关模块和输出模块；所述输入模块包括A相端子面板、B相端子面板和C相端子面板，每个端子面板均包括一个进线端子和N个出线端子，N为所述低压负荷的个数；所述输出模块包括N个负荷出线端子；所述换相开关模块包括N个换相开关单元，所述换相开关单元包括主回路和辅助回路；所述控制电路，接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算所述换相开关模块中换相开关单元的操作指令，实现所述低压负荷在线换相。优选的，所述主回路包括A相端子、B相端子、C相端子、负荷端子、A相可控开关、B相可控开关、C相可控开关、三相电压互感器和单相电流互感器；A相可控开关连接于A相端子与负荷端子之间，B相可控开关连接于B相端子与负荷端子之间，C相可控开关连接于C相端子与负荷端子之间；所述三相电压互感器，将A相电压、B相电压和C相电压发送到所述控制电路；所述单相电流互感器，将所述低压负荷的电流发送到所述控制电路；第i个所述换相开关单元中的A相端子与所述输入模块的A相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的B相端子与所述B相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的C相端子与所述C相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的负荷端子与所述输出模块中的第i个负荷出线端子连接；i＝1，...，N；优选的，所述辅助回路包括并联的第一过渡电路和第二过渡电路；所述第一过渡电路由第一相序选择开关和第一晶闸管单元串联组成，所述第一相序选择开关包括A相的可控开关FL1KA、B相的可控开关FL1KB和C相的可控开关FL1KC，所述第一晶闸管单元包括反向并联的晶闸管T1L和晶闸管T1U，所述晶闸管T1L的阳极与所述主回路的负荷端子连接；所述第二过渡电路由第二相序选择开关和第二晶闸管单元串联组成；所述第二相序选择
开关包括A相的可控开关FL2KA、B相的可控开关FL2KB和C相的可控开关FL2KC，所述第二晶闸管单元包括反向并联的晶闸管T2L和晶闸管T2U，所述晶闸管T2L的阳极与所述主回路的负荷端子连接；优选的，所述控制电路包括数据采集单元、换相指令计算单元、换相指令输出单元、数据存储单元、通信单元和电源；所述数据采集单元，采集所述换相开关模块中三相电压互感器输出的A相电压、B相电压和C相电压，采集所述换相开关模块中单相电流互感器输出的低压负荷的电流，以及采集低压负荷的相序状态，并将所述电压、电流和相序状态发送到所述配电终端；所述换相指令计算单元，通过通信单元接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算所述换相开关模块中换相开关单元的操作指令；所述配变终端，依据所述控制电路发送的数据计算换相相序状态指令；所述换相指令输出单元，包括晶闸管触发脉冲产生电路和可控开关开断指令产生电路；所述晶闸管触发脉冲产生电路，依据所述操作指令向所述换相开关模块中的辅助回路发送晶闸管触发脉冲，导通或者闭锁晶闸管；所述可控开关开断指令产生电路，依据所述操作指令向所述换相开关模块中的主回路发送A相可控开关开断信号、B相可控开关开断信号、C相可控开关开断信号，以及辅助回路发送第一相序选择开关开断信号和第二相序选择开关开断信号。为了满足现有技术的需要，本专利技术还提供了一种低压负荷并行在线自动换相装置的操作方法，所述方法包括：步骤1：所述装置中控制电路采集电网的三相电压、低压负荷的电流和低压负荷接入电网的相序状态；步骤2：所述装置中配变终端依据所述电压、电流和相序状态，计算换相相序状态指令；步骤3：所述控制电路依据所述换相相序状态指令，计算所述装置中换相开关模块中换相开关单元的操作指令，实现所述低压负荷在线换相。优选的，所述步骤2计算换相相序状态指令包括：步骤1-1：设定对三相电流不平衡度进行检测的时间间隔t1，设定轻载对应的三相电流不平衡度b1的统计周期t21，设定正常负载对应的三相电流不平衡度b2的统计周期t22，设定重载对应的三相电流不平衡度b3的统计周期t23，所述周期t21＞t22＞t23；设置三相电流不平衡度b1的检测计时器t31、三相电流不平衡度b2的检测计时器t32和三相电流不平衡度b3的检测计时器t33的初始值均为零；设置三相电流不平衡度b1的超限次数计时器t41、三相电流不平衡度b2的超限次数计时器t42和三相电流不平衡度b3的超限次数计时器t43的初始值均为零；步骤1-2：依据所述电压、电流和相序状态，计算三相电流不平衡度和负载率；步骤1-3：判断所述输出模块的第i个负荷出线是否发生轻载；若发生轻载且三相电流不平衡度b1超过限值，则设置三相电流不平衡度b1的超限次数计时器t41的计数值加1后执行步骤1-5；若没有发生轻载则执行步骤1-4判断所述第i个负荷出线是否发生重载；步骤1-4：当所述第i个负荷出线发生重载且三相电流不平衡度b3超过限值，则设置三相电流不平衡度b3的超限次数计时器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压负荷并行在线自动换相装置，其特征在于，所述装置包括控制电路，以及依次连接的输入模块、换相开关模块和输出模块；所述输入模块包括A相端子面板、B相端子面板和C相端子面板，每个端子面板均包括一个进线端子和N个出线端子，N为所述低压负荷的个数；所述输出模块包括N个负荷出线端子；所述换相开关模块包括N个换相开关单元，所述换相开关单元包括主回路和辅助回路；所述控制电路，接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算所述换相开关模块中换相开关单元的操作指令，实现所述低压负荷在线换相。

【技术特征摘要】
1.一种低压负荷并行在线自动换相装置，其特征在于，所述装置包括控制电路，以及依次连接的输入模块、换相开关模块和输出模块；所述输入模块包括A相端子面板、B相端子面板和C相端子面板，每个端子面板均包括一个进线端子和N个出线端子，N为所述低压负荷的个数；所述输出模块包括N个负荷出线端子；所述换相开关模块包括N个换相开关单元，所述换相开关单元包括主回路和辅助回路；所述控制电路，接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算所述换相开关模块中换相开关单元的操作指令，实现所述低压负荷在线换相。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主回路包括A相端子、B相端子、C相端子、负荷端子、A相可控开关、B相可控开关、C相可控开关、三相电压互感器和单相电流互感器；A相可控开关连接于A相端子与负荷端子之间，B相可控开关连接于B相端子与负荷端子之间，C相可控开关连接于C相端子与负荷端子之间；所述三相电压互感器，将A相电压、B相电压和C相电压发送到所述控制电路；所述单相电流互感器，将所述低压负荷的电流发送到所述控制电路；第i个所述换相开关单元中的A相端子与所述输入模块的A相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的B相端子与所述B相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的C相端子与所述C相端子面板的第i个出线端子连接；第i个所述换相开关单元中的负荷端子与所述输出模块中的第i个负荷出线端子连接；i＝1，...，N。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助回路包括并联的第一过渡电路和第二过渡电路；所述第一过渡电路由第一相序选择开关和第一晶闸管单元串联组成，所述第一相序选择开关包括A相的可控开关FL1KA、B相的可控开关FL1KB和C相的可控开关FL1KC，所述第一晶闸管单元包括反向并联的晶闸管T1L和晶闸管T1U，所述晶闸管T1L的阳极与所述主回路的负荷端子连接；所述第二过渡电路由第二相序选择开关和第二晶闸管单元串联组成；所述第二相序选择开关包括A相的可控开关FL2KA、B相的可控开关FL2KB和C相的可控开关FL2KC，所述第二晶闸管单元包括反向并联的晶闸管T2L和晶闸管T2U，所述晶闸管T2L的阳极与所述主回路的负荷端子连接。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括数据采集单元、换相指令
\t计算单元、换相指令输出单元、数据存储单元、通信单元和电源；所述数据采集单元，采集所述换相开关模块中三相电压互感器输出的A相电压、B相电压和C相电压，采集所述换相开关模块中单相电流互感器输出的低压负荷的电流，以及采集低压负荷的相序状态，并将所述电压、电流和相序状态发送到所述配电终端；所述换相指令计算单元，通过通信单元接收配变终端下发的换相相序状态指令，计算所述换相开关模块中换相开关单元的操作指令；所述配变终端，依据所述控制电路发送的数据计算换相相序状态指令；所述换相指令输出单元，包括晶闸管触发脉冲产生电路和可控开关开断指令产生电路；所述晶闸管触发脉冲产生电路，依据所述操作指令向所述换相开关模块中的辅助回路发送晶闸管触发脉冲，导通或者闭锁晶闸管；所述可控开关开断指令产生电路，依据所述操作指令向所述换相开关模块中的主回路发送A相可控开关开断信号、B相可控开关开断信号、C相可控开关开断信号，以及辅助回路发送第一相序选择开关开断信号和第二相序选择开关开断信号。5.一种如权利1所述的低压负荷并行在线自动换相装置的操作方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：所述装置中控制电路采集电网的三相电压、低压负荷的电流和低压负荷接入电网的相序状态；步骤2：所述装置中配变终端依据所述电压、电流和相序状态，计算换相相序状态指令；步骤3：所述控制电路依据所述换相相序状态指令，计算所述装置中换相开关模块中换相开关单元的操作指令，实现所述低压负荷在线换相。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2计算换相相序状态指令包括：步骤1-1：设定对三相电流不平衡度进行检测的时间间隔t1，设定轻载对应的三相电流不平衡度b1的统计周期t21，设定正常负载对应的三相电流不平衡度b2的统计周期t22，设定重载对应的三相电流不平衡度b3的统计周期t23，所述周期t21＞t22＞t23；设置三相电流不平衡度b1的检测计时器t31、三相电流不平衡度b2的检测计时器t32和三相电流不平衡度b3的检测计时器t33的初始值均为零；设置三相电流不平衡度b1的超限次数计时器t41、三相电流不平衡度b2的超限次数计时器t42和三相电流不平衡度b3的超限次数计时器t43的初始值均为零；步骤1-2：依据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：方恒福，盛万兴，王金丽，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11