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CN109510221A - 基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法 - Google Patents

基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法 Download PDF

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郭其锋
郑新
张健
林琳
赵艳兵
王义军
高杨霞
李登峰
鲁杰
王睿
马治国
徐珊珊
曹来军
陈有为
潘翊
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Abstract

本发明公开了一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，包括若干个单相换相装置，在每个入户电表支线路L与配电电表箱主干线路的连接处均安装一个单相换相装置；所述每个单相换相装置与安装在配电电表箱内的采集器、集中器以及后台用电信息采集系统组成一个低压三相不平衡调整系统；所述每个单相换相装置用于负责每个入户电表支线路L的A、B、C三相电源的调整。本发明还公开了一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的方法。本发明对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此调整方案；数据可靠，分析计算方法成熟，可以有效地控制末端的三相不平衡度。

Description

基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法
技术领域
本发明涉及低压配网三相不平衡调整的问题，具体是一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法。
背景技术
低压台区由于大量单相负载的存在，三相负荷很难保持平衡，特别是随着用电量增加，低压台区的三相不平衡矛盾日益突出。三相不平衡会增加线路电能损耗，增加配电变压器的电能损耗；降低变压器出力，缩短配电变压器寿命；还会造成局部低电压；也会降低感应电动机出力和使用寿命。
对于三相不平衡调节，目前还没有较为理想的解决方案，常用的方法有人工手动调相和加装静止无功发生器SVG。其中人工手动调相效率低下，需要对台区进行停电，影响居民用户用电，而且由于用户用电的不确定性，无法经常性进行手动调相，效果很不理想；SVG主要用于无功补偿，并且具有一定的三相不平衡调节功能，但只能将设备的前端电流调整至平衡状态，无法调整设备后端线路电流，治标不治本。
目前解决三相不平衡的主要方法是人工定期或不定期调相，工作量巨大，且不能跟随负载的变化及时调整，需要停电调相。用户相序调整可以从根本上解决三相不平衡问题，如果将单相装置安装在支路末端单相线路处对调整三相负荷起着事半功倍的效果。
据此，目前急需一种在配电电表箱中通过对三相负荷的电流统计在线自动换相的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法，解决了现有三相不平衡调整问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能解决现有三相不平衡调整问题的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置及方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，包括若干个单相换相装置，在每个入户电表支线路L与配电电表箱主干线路的连接处均安装一个单相换相装置；所述每个单相换相装置与安装在配电电表箱内的采集器、集中器以及后台用电信息采集系统组成一个低压三相不平衡调整系统；所述每个单相换相装置用于负责每个入户电表支线路L的A、B、C三相电源的调整。
作为本发明的优选方式之一，所述单相换相装置包括采样电路、处理电路、通讯电路、控制电路、控制开关；所述采样电路通过通讯电路与配电电表箱内采集器、集中器通讯并采集单相换相装置的进线电压、出线电压、出线电流的参数，所述处理电路用于计算采样电路进线电压、出线电压、出线电流的参数制定出调相指令；所述控制电路用于执行调相指令对控制开关进行入户电表支线路L的A、B、C三相电源的调整。
作为本发明的优选方式之一，所述通讯电路为GPRS通讯电路、485通讯电路、载波通讯电路或小无线通讯电路其中之一。
作为本发明的优选方式之一，所述控制开关为三路控制开关K1、K2、K3，所述三路控制开关K1、K2、K3的进线端分别与线路A、B、C三相相连；所述控制开关K1、K2、K3的出线端并接后与支线路L相连。
作为本发明的优选方式之一，所述三路控制开关K1、K2、K3通过硬件互锁驱动电路实现任何时刻只有1路的控制开关闭合，另外2路控制开关断开。
作为本发明的优选方式之一，所述三路控制开关K1、K2、K3采用可控硅、磁保持继电器或者可控硅、磁保持继电器相结合的方式。
作为本发明的优选方式之一，所述单相换相装置的处理电路通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统的指令调相工作。
本发明还公开了一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、后台用电信息采集系统通过集中器、采集器给单相换相装置发来的支线路L需要更换的相序连接信息后，即是接通ABC连接信息；
S2、单相换相装置的处理电路根据采样电路采集的单相换相装置的进线电压、出线电压、出线电流以及控制开关遥信的参数，通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统的指令调相工作；
S3、单相换相装置通过采样电路采集到控制开关输入电压、输入电流、输出电压、输出电流及遥信值确认此路控制开关电路处于断开状态，确保每组控制开关只有1路控制开关闭合，防止A/B/C三相短路；
S4、单相换相装置通过通讯电路与配电电表箱内采集器、集中器通讯，操作人员基于已成熟的用电信息采集系统，分析系统中对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此判定三相负荷的分配、调整方案。
本发明相比现有技术的优点在于：(1)本发明可以将配电电表箱内根据每一单相用户的负荷大小调整三相接入，支路末端单相线路处对调整三相负荷起着事半功倍的效果；(2)本发明调整方便快捷，可随负荷变化增加调整次数，缩短调整周期，可随负荷变化增加调整次数；(3)本发明减少停电时间，缩小停电范围，提高了供电可能性，降低了中性线电流以及配电台区线损率；(4)本发明基于已成熟的用电信息采集系统，分析系统中对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此调整方案；数据可靠，分析计算方法成熟，可以有效地控制末端的三相不平衡度。
附图说明
图1为实施例中的单相换相装置现场应用示意图；
图2为实施例中的单相换相装置连接示意图；
图3为实施例中的单相换相装置原理示意图；
图4为实施例中的单相换相装置控制开关接线示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所述，基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置安装在入户电表支线路与主干线路的连接处，与安装在配电箱内的采集器、集中器以及后台用电信息采集系统构成一个低压三相不平衡调整系统，一台装置负责一条支路上的A/B/C三相电源的调整。
如图2所述，更加明确的表示出换相装置的连接示意图，安装在进电表分支线路前端，负责电表分支线路上的三相电的择相接入，其中N为零线。
如图3、图4所述，所述装置采用三路控制开关，每路控制开关K1\K2\K3进线端分别与线路A/B/C三相相连；每组控制开关K1\K2\K3的出线端并接后与L支线相连。通过硬件互锁驱动电路实现任何时刻只有1路的控制开关闭合，另外2路控制开关断开，其中N为零线。
实施例1
基于以上图1-4的设计原理与方法：本实施例的一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，包括若干个单相换相装置5，在每个入户电表6支线路L与配电电表箱1主干线路的连接处均安装一个单相换相装置5；所述每个单相换相装置5与安装在配电电表箱1内的采集器2、集中器3以及后台用电信息采集系统4组成一个低压三相不平衡调整系统；所述每个单相换相装置5用于负责每个入户电表6支线路L的A、B、C三相电源的调整，所述单相换相装置5包括采样电路51、处理电路52、通讯电路53、控制电路54、控制开关55；所述采样电路51通过通讯电路53与配电电表箱1内采集器2、集中器3通讯并采集单相换相装置5的进线电压、出线电压、出线电流的参数，所述处理电路52用于计算采样电路51进线电压、出线电压、出线电流的参数制定出调相指令；所述控制电路54用于执行调相指令对控制开关55进行入户电表6支线路L的A、B、C三相电源的调整，所述通讯电路53为GPRS通讯电路、485通讯电路、载波通讯电路或小无线通讯电路其中之一。本实施例基于已成熟的用电信息采集系统，分析系统中对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此调整方案；数据可靠，分析计算方法成熟，可以有效地控制末端的三相不平衡度。
实施例2
本实施例的一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其结构与实施例1基本相同，主要不同之处在于：所述控制开关(55)为三路控制开关K1、K2、K3，所述三路控制开关K1、K2、K3的进线端分别与线路A、B、C三相相连；所述控制开关K1、K2、K3的出线端并接后与支线路L相连，所述三路控制开关K1、K2、K3通过硬件互锁驱动电路实现任何时刻只有1路的控制开关闭合，另外2路控制开关断开，所述三路控制开关K1、K2、K3采用可控硅、磁保持继电器或者可控硅、磁保持继电器相结合的方式；本实施例确保每组控制开关只有1路控制开关闭合，防止A/B/C三相短路。
实施例3
本实施例的一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其结构与实施例1基本相同，主要不同之处在于：所述单相换相装置5的处理电路52通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统4的指令调相工作，本实施例调整方便快捷，可随负荷变化增加调整次数，缩短调整周期，可随负荷变化增加调整次数；减少停电时间，缩小停电范围，提高供电可能性；降低中性线电流。降低配电台区线损率。
实施例4
本发明还公开了一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、后台用电信息采集系统通过集中器、采集器给单相换相装置发来的支线路L需要更换的相序连接信息后，即是接通ABC连接信息；
S2、单相换相装置的处理电路根据采样电路采集的单相换相装置的进线电压、出线电压、出线电流以及控制开关遥信的参数，通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统的指令调相工作；
S3、单相换相装置通过采样电路采集到控制开关输入电压、输入电流、输出电压、输出电流及遥信值确认此路控制开关电路处于断开状态，确保每组控制开关只有1路控制开关闭合，防止A/B/C三相短路；
S4、单相换相装置通过通讯电路与配电电表箱内采集器、集中器通讯，操作人员基于已成熟的用电信息采集系统，分析系统中对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此判定三相负荷的分配、调整方案。
工作原理：本发明通过集中器、采集器给本单相换相装置发来的需要更换的相序连接信息后，即接通ABC连接信息，单相换相装置的处理电路根据采样电路采集的换相装置的进线电压、出线电压、出线电流以及控制开关遥信的参数，通过算法和逻辑控制实现L负荷按照后台用电信息采集系统的指令调相工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，包括若干个单相换相装置(5)，在每个入户电表(6)支线路L与配电电表箱(1)主干线路的连接处均安装一个单相换相装置(5)；所述每个单相换相装置(5)与安装在配电电表箱(1)内的采集器(2)、集中器(3)以及后台用电信息采集系统(4)组成一个低压三相不平衡调整系统；所述每个单相换相装置(5)用于负责每个入户电表(6)支线路L的A、B、C三相电源的调整。
2.根据权利要求1所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述单相换相装置(5)包括采样电路(51)、处理电路(52)、通讯电路(53)、控制电路(54)、控制开关(55)；所述采样电路(51)通过通讯电路(53)与配电电表箱(1)内采集器(2)、集中器(3)通讯并采集单相换相装置(5)的进线电压、出线电压、出线电流的参数，所述处理电路(52)用于计算采样电路(51)进线电压、出线电压、出线电流的参数制定出调相指令；所述控制电路(54)用于执行调相指令对控制开关(55)进行入户电表(6)支线路L的A、B、C三相电源的调整。
3.根据权利要求2所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述通讯电路(53)为GPRS通讯电路、485通讯电路、载波通讯电路或小无线通讯电路其中之一。
4.根据权利要求2所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述控制开关(55)为三路控制开关K1、K2、K3，所述三路控制开关K1、K2、K3的进线端分别与线路A、B、C三相相连；所述控制开关K1、K2、K3的出线端并接后与支线路L相连。
5.根据权利要求4所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述三路控制开关K1、K2、K3通过硬件互锁驱动电路实现任何时刻只有1路的控制开关闭合，另外2路控制开关断开。
6.根据权利要求4所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述三路控制开关K1、K2、K3采用可控硅、磁保持继电器或者可控硅、磁保持继电器相结合的方式。
7.根据权利要求4所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的装置，其特征在于，所述单相换相装置(5)的处理电路(52)通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统(4)的指令调相工作。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的基于用电信息采集系统的三相不平衡调整的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、后台用电信息采集系统通过集中器、采集器给单相换相装置发来的支线路L需要更换的相序连接信息后，即是接通ABC连接信息；
S2、单相换相装置的处理电路根据采样电路采集的单相换相装置的进线电压、出线电压、出线电流以及控制开关遥信的参数，通过算法和逻辑控制实现支线路L负荷按照后台用电信息采集系统的指令调相工作；
S3、单相换相装置通过采样电路采集到控制开关输入电压、输入电流、输出电压、输出电流及遥信值确认此路控制开关电路处于断开状态，确保每组控制开关只有1路控制开关闭合，防止A/B/C三相短路；
S4、单相换相装置通过通讯电路与配电电表箱内采集器、集中器通讯，操作人员基于已成熟的用电信息采集系统，分析系统中对每一末端用户的电量累计，获取预设时间段内的历史数据并预处理，根据该预处理的历史数据计算三相不平衡度并据此判定三相负荷的分配、调整方案。
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