一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于电网装备技术领域，具体涉及一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置，包括监控主机和换相装置，监控主机安装在配电变压器的三相线路上，三相线路下有N条分线路与用户连接，且与用户连接的每条分线路设有换相装置；所述换相装置包括换相开关、放大电路、通讯电路、采集电路和控制电路，所述换相开关的一端可换相地连接在每条分线路的A相线、B相线和C相线上，所述采集电路、放大电路和通讯电路依次连接，所述换相开关的另一端负载侧还设有电流互感器，所述电流互感器的输出端与采集电路连接，所述控制电路与换相开关和通讯电路导通连接。这样，本装置即可提高功率因素，降低线路损耗，为配电网经济运行水平和供电质量提供选择。

A three-phase unbalanced commutation device for single-phase load

【技术实现步骤摘要】
一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置
本技术属于电网装备
，具体涉及一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置。
技术介绍
电能质量的监测是世界各国供电部门对低压配电网系统评估的一个十分重要的组成部分，是评估一个系统的运行水平、以及国家经济水平的重要举措。通过相关仪器设备对低压侧电能质量进行高精度、高密度的监测和分析，电力管理部门能够及时对影响电力系统运行的诸多原因进行准确、高效的分析判断并做出合理的解决方案。方便人们及时发现并解决问题，及时的改善电网的电能质量，避免电能的浪费，使电网的运行更加经济。对电能的质量进行有效的管理和监督，使最大限度的将评估电能质量的各项参数控制在规定的范围，以保证用户用电的稳定性，供电部门也必须时刻防止干扰源对电能质量的影响，使其各项参数都能够保持在允许的范围内，这是世界各国电力公司适应市场竞争以及实现可持续发展都必须解决的重要难题。针对三相不平衡的危害，国内外很多学者都进行了大量的研究分析，变压器不平衡现象一旦发生，其对电力系统造成的危害主要有：①导致变压器单相或两相过负荷，因此变压器不平衡会降低变压器的利用率。②绕组长时间处在过热状态，导致配电变压器的寿命缩短，甚至有可能会燃烧。③变压器不平衡还会造成用户端的三相电压偏差较大，使用户端电压不稳定。④变压器l0KV△形绕组中产生的环流和负荷电流不均匀的因素会造成变压器损耗大大增加。近10年来，随着配网系统中居民和商业负荷的大幅增加，配电线路中的三相电流不平衡问题越发严重，成为配网运行中亟待解决的突出问题。配网三相不平衡运行经常引起三相电压不对称，降低配电变压器的出力，增加线路损耗等问题，而且由三相不平衡电流分解出来的负序电流和零序电流也会对计量仪表的精度产生影响，这些都给电力系统的安全、稳定运行带来负面影响。除此之外，不平衡系统还可能会使中性线的电流超过容量限制，为解决此问题则需要投入巨大的成本升级中性线或者馈线。目前解决三相不平衡问题主要有3种方法：负载补偿、配网重构和换相策略。负载补偿的缺点是设备投入成本大、设备投入运行时间长、运行维护成本高、易与电网发生谐振和增加电网谐波；配网重构受可用分段开关数目的限制一般很难达到三相平衡，而且重构会改变原有网络的结构；换相能克服以上两种方法的缺点，能有效改善配电网的三相不平衡，提高电网的功率因素和降低电网损耗，对配电网的经济运行有重要意义。针对不平衡问题进行无功补偿是目前世界各国在治理三相不平衡问题上主要采取的措施，因为采用无功补偿装置进行无功的补偿能够极大的改善系统的功率因数，不仅可以降低线路及变压器损耗，还能增加系统的稳定性。传统的补偿设备如同步调节相位装置、由开关调节参数的并联电抗等，它们虽在一定程度上能够满足无功补偿的需求，但有一个很致命的缺点就是响应速度过慢，运行过程中带来的损耗也较大，管理者不能连续的对其进行很好的调控并且容易与输电线路发生谐振，这会威胁到电网的安全运行。自动转换器的特点主要是利用机械自动化原理，同时结合现代电力电子技术而研制出的一种自动化产品，具有过电压、欠电压、缺相/断相等比较普遍的电气故障的保护功能，除此之外，同时还具有对故障进行识别、对故障进行指示、合闸前对故障进行全面检测等功能。缺点是价格较贵，同时不能保证能够获取最优的负荷分配方案，后期还需不断完善。针对配电变压器带来的三相不平衡问题，通过对负荷量数据的统计分析，然后对负荷重和负荷轻的相序进行换相，使其尽可能的接近三相平衡，但是用户端单相用电设备同时率较低，同时用户的用电情况受季节因素影响较大，用电客户每个月或者每个季节的用电通常存在较大的差异，这将会进一步导致配电变压器的三相负荷更加处于一个不平衡的状态下，同时因为单相负荷的频繁间断，治理起来效果很不理想。人工换相是比较古老的一种解决三相不平衡问题的方法，使负荷的相尽可能平衡，它需要操作人员首先采集庞大数据，并且对数据进行无休止的计算，通过分析，最后根据计算结果和经验对负载轻、重的相序合理分配，对电力工作人员要求较高，必须具有非常丰富的实战经验。而单相用电设备比较随意，用电的同时率较低，受人员、天气、温度、季节等因素影响，每个用户的用电率存在非常大的差异，这必将导致系统更加的不平衡，缺乏对各户人家负荷特征的分析了解，也没有规律可循，所以这种方法比较笨拙、繁琐，同时结果还不理想，管理起来非常不便。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置。本技术的目的是这样实现的：一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置，包括监控主机和换相装置，所述监控主机安装在配电变压器的三相线路上，所述三相线路下有N条分线路与用户连接，且与用户连接的每条分线路设有换相装置；所述换相装置包括换相开关、放大电路、通讯电路、采集电路和控制电路，其中所述换相开关的一端可换相地连接在每条分线路的A相线、B相线和C相线上，所述采集电路、放大电路和通讯电路依次连接，且所述换相开关的另一端负载侧还设有电流互感器，所述电流互感器的输出端与采集电路连接，所述控制电路与换相开关和通讯电路导通连接。优选地，所述换相开关包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管，而且第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管的一端分别连接在A相线、B相线和C相线上，另一端接到负载侧，同时所述第一双向晶闸管的控制极、第二双向晶闸管的控制极和第三双向晶闸管的控制极分别接到控制电路上。优选地，所述通讯电路包括LUFFTWS300-UMB芯片、MAX485芯片和STM32F103C8芯片；其中所述的LUFFTWS300-UMB芯片的第一引脚接地，第二引脚连接12V电压，第三引脚和第四引脚分别与MAX485芯片的第六引脚和第七引脚连接；所述MAX485芯片的第五引脚接地，第八引脚连接5V电压，第二引脚和第三引脚短接后分布连接第一电阻R7和STM32F103C8芯片的DIR端，所述第一电阻的另一端接地；所述MAX485芯片的第四引脚和STM32F103C8芯片的TXD端连接，所述MAX485芯片的第一引脚和STM32F103C8芯片的RXD端连接，所述STM32F103C8芯片的输入端与放大电路的输入端连接。优选地，所述放大电路的组成为：12V电压与第一电容C8连接，所述第一电容C8的另一端接放大电路输入端连接；12V电压同时与线性稳压器连接，所述线性稳压器输出端分别连接第二电容C7和桥式整流器连接，所述桥式整流器与放大变压器连接，所述放大变压器连接输出端；所述桥式整流器和第二电容的另一端与放大电路输入端连接。优选地，所述采集电路为电压采集电路或电流采集电路。本技术的主要具有以下有益效果：本技术通过上述技术方案即可提高功率因素，降低线路损耗，为配电网经济运行水平和供电质量提供选择。通过该系统进行调整之后，系统三相不平衡问题得到了极大的改善，调整之后各项评价电能质量的参数都得到了非常显著改善，最终更好的实现了三相负荷的平衡；而且采用本装置即可保证不购置昂贵的电容补本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置，包括监控主机和换相装置，其特征在于：所述监控主机安装在配电变压器的三相线路上，所述三相线路下有N条分线路与用户连接，且与用户连接的每条分线路上设有换相装置；所述换相装置包括换相开关、放大电路、通讯电路、采集电路和控制电路，其中所述换相开关的一端可换相地连接在每条分线路的A相线、B相线和C相线上，所述采集电路、放大电路和通讯电路依次连接，且所述换相开关的另一端负载侧还设有电流互感器，所述电流互感器的输出端与采集电路连接，所述控制电路与换相开关和通讯电路导通连接；其中，所述换相开关包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管，而且第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管的一端分别连接在A相线、B相线和C相线上，另一端接到负载侧，同时所述第一双向晶闸管的控制极、第二双向晶闸管的控制极和第三双向晶闸管的控制极接到控制电路上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置，包括监控主机和换相装置，其特征在于：所述监控主机安装在配电变压器的三相线路上，所述三相线路下有N条分线路与用户连接，且与用户连接的每条分线路上设有换相装置；所述换相装置包括换相开关、放大电路、通讯电路、采集电路和控制电路，其中所述换相开关的一端可换相地连接在每条分线路的A相线、B相线和C相线上，所述采集电路、放大电路和通讯电路依次连接，且所述换相开关的另一端负载侧还设有电流互感器，所述电流互感器的输出端与采集电路连接，所述控制电路与换相开关和通讯电路导通连接；其中，所述换相开关包括第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管，而且第一双向晶闸管、第二双向晶闸管和第三双向晶闸管的一端分别连接在A相线、B相线和C相线上，另一端接到负载侧，同时所述第一双向晶闸管的控制极、第二双向晶闸管的控制极和第三双向晶闸管的控制极接到控制电路上。


2.根据权利要求1所述的一种用于单相负荷的三相不平衡换相装置，其特征在于：所述通讯电路包括LUFFTWS300-UMB芯片、MAX485芯片和STM32F103C8芯片；其中所述的LUFFTWS300-UMB芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许慧铭，朱志伟，李波，符祖云，
申请(专利权)人：珠海万力达电气自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44