一種用于低壓配電網(wǎng)的電力負載均衡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及低壓配電網(wǎng)三相負載均衡技術(shù)，尤其涉及一種用于低壓配電網(wǎng)三相負 載動態(tài)調(diào)整的實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)三相負載均衡的低壓配電網(wǎng)三相負載均衡系統(tǒng)，本發(fā)明屬于 低壓配電網(wǎng)配電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，低壓配電網(wǎng)的配電變壓器的負荷一般由三相負荷與單相負荷混合組 成，居民用電均為單相負載，配網(wǎng)比較復(fù)雜，尤其大量單相負載接入低壓配電網(wǎng)的配電系 統(tǒng)，并且負載大小不同和用電時間不同，所以，低壓配電網(wǎng)中的三相間的電流不平衡是客觀 存在的，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性，事先也無法預(yù)知，是一直困擾供電單位的主要 問題之一。低壓配電網(wǎng)的三相電流負載不平衡，隨之造成不少故障，如在用電高峰期變壓器 單相負載過大而導(dǎo)致燒壞，單相負載過大導(dǎo)致三相過度的不平衡、零線故障增加、大片區(qū)域 性"群燒"現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，解決低壓配網(wǎng)三相不平衡問題勢在必行、尤為重要。三相四 線制供電系統(tǒng)中三相負荷的分配不均勻，負荷的使用不同步、隨機性大，造成了配電變壓器 時刻處在三相負載不平衡運行狀態(tài)。這不僅增加線路損耗和配變損耗，還會造成線路三相 電壓的不平衡，而三相負載不平衡運行對低壓配電網(wǎng)有很大影響，如對電能質(zhì)量和供電質(zhì) 量有著嚴重的影響，同時也會加快配變設(shè)施老化，減少配電變壓器的出力等。
[0003] 國、內(nèi)外對低壓配電網(wǎng)三相負載不平衡的問題均進行了深入的研宄。如國外使用 先進電子技術(shù)把不平衡的三相電流經(jīng)過交流一直流一交流的一系列變換，然后得到穩(wěn)壓， 穩(wěn)頻、穩(wěn)相的交流電，相當于一臺三相電動機拖動一臺三相發(fā)電機，雖然可消除相應(yīng)電網(wǎng)的 不平衡電流，但成本高、價格昂貴，諧波污染比較嚴重，目前還僅適用于某些特殊小范圍。在 國內(nèi)有用單相電容器分相無功補償系統(tǒng)對負載進行補償，可以將無功電流部分補償?shù)?，?對于不對稱的有功電流部分卻無能為力，有時可以使三相電流的向量不對稱，零線上仍有 相當?shù)碾娏髁鬟^，又因單相負載變化隨機性很大，中性點位移仍然突出，效果不夠理想。因 此供電部門只能采用人工分線的方式進行負載調(diào)整，并影響正常供電。亟需開發(fā)一種可以 動態(tài)調(diào)整低壓配電網(wǎng)三相間負載實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的三相負載均衡的電力負載均衡系統(tǒng)將 低壓配電網(wǎng)的三相負載不平衡度控制在合格范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多缺點和不足，本發(fā)明目的把總負載信息大的相別上的 用電終端的負載轉(zhuǎn)移到總負載信息小的相別上，以使接入低壓配電網(wǎng)的用電終端的負載盡 可能均勻地分配在低壓配電網(wǎng)的三相線上，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的主干線路和支干線路的三相 負載分別平衡，有效降低線損，改善供電質(zhì)量。用電終端的負載從一相別上切換到另一相別 上的過程中，持續(xù)供電，使用電設(shè)備在相別切換過程中，不間斷連續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種用于低壓配電網(wǎng)的電力負載 均衡系統(tǒng)，其設(shè)計要點在于：
[0006] 包括用于控制低壓配電網(wǎng)支干線路三相負載平衡的電力負載均衡子系統(tǒng)和用于 控制所述低壓配電網(wǎng)支干線路所連接的低壓配電網(wǎng)主干線路三相負載平衡的控制總站，電 力負載均衡子系統(tǒng)和控制總站間通過通信信道進行通信連接，電力負載均衡子系統(tǒng)把所述 低壓配電網(wǎng)支干線路的每一相的相總負載信息發(fā)送到控制總站；所述相總負載信息包括該 相的電流負載、功率負載中的一種或兩種及該相的相別標識；
[0007] 控制總站根據(jù)所接收的低壓配電網(wǎng)支干線路的每一相的相總負載信息進行運算 處理，選擇需要進行三相負載調(diào)整的低壓配電網(wǎng)支干線路，在保持該低壓配電網(wǎng)支干線路 的三相負載不平衡度小于第二平衡閾值時，確定該低壓配電網(wǎng)支干線路的從相總負載信息 大的相別向相總負載信息小的相別需要調(diào)整的負載信息的第二調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng) 主干線路的三相負載不平衡度小于第一平衡閾值，所述相總負載信息大的相別、相總負載 信息小的相別及第二調(diào)整量值構(gòu)成支干線路調(diào)整信息，控制總站把所述支干線路調(diào)整信息 發(fā)送到與低壓配電網(wǎng)支干線路相對應(yīng)的電力負載均衡子系統(tǒng)；
[0008] 電力負載均衡子系統(tǒng)根據(jù)接收的支干線路調(diào)整信息操縱內(nèi)置的換相裝置切換用 電終端接入該低壓配電網(wǎng)支干線路的接入相別。
[0009] 本發(fā)明在應(yīng)用中，還有如下進一步優(yōu)化的技術(shù)方案。
[0010] 作為優(yōu)選地，所述控制總站根據(jù)所接收的低壓配電網(wǎng)支干線路的每一相的相總負 載信息進行運算處理，具體包括：
[0011] 主干線路相負載計算，根據(jù)所述低壓配電網(wǎng)支干線路的每一相的相總負載信息經(jīng) 計算獲得該低壓配電網(wǎng)主干線路的每一相的相總負載信息及主干線路的三相負載不平衡 度；
[0012] 主干線路相別切換確定，若低壓配電網(wǎng)主干線路的三相負載不平衡度大于第一平 衡閾值，則計算確定從低壓配電網(wǎng)主干線路的總負載信息大的源相別切換到低壓配電網(wǎng)主 干線路的總負載信息小的目標相別的主干線路相別切換信息以及所述總負載信息大的源 相別與總負載信息小的目標相別間需要調(diào)整的負載信息的第一調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng) 主干線路的三相負載不平衡度小于第一平衡閾值；所述總負載信息大的源相別、總負載信 息小的目標相別和第一調(diào)整量值構(gòu)成主干線路調(diào)整信息；
[0013] 低壓配電網(wǎng)支干線路確定，根據(jù)所述主干線路調(diào)整信息在低壓配電網(wǎng)支干線路中 選擇需要進行三相負載調(diào)整的低壓配電網(wǎng)支干線路，所選擇的低壓配電網(wǎng)支干線路的相總 負載信息大的相別、相總負載信息小的相別與所述主干線路調(diào)整信息的總負載信息大的源 相別、總負載信息小的目標相別分別對應(yīng)；在保持所述低壓配電網(wǎng)支干線路三相負載不平 衡度小于第二平衡閾值時，確定該低壓配電網(wǎng)支干線路上從相總負載信息大的相別向相總 負載信息小的相別間需要調(diào)整的負載信息的第二調(diào)整量值，使所述第二調(diào)整量值之和與所 述第一調(diào)整量值相當，以使低壓配電網(wǎng)主干線路的三相負載不平衡度小于第一平衡閾值。
[0014] 作為優(yōu)選地，所述主干線路相別切換確定步中的主干線路相別切換信息指從低壓 配電網(wǎng)主干線路的總負載信息大于相平均總負載信息的源相別切換到低壓配電網(wǎng)主干線 路的總負載信息小于相平均總負載信息的目標相別；
[0015] 所述主干線路相別切換確定步中的第一調(diào)整量值為低壓配電網(wǎng)主干線路的相平 均總負載信息與所述主干線路相別切換信息的總負載信息小的目標相別的總負載信息的 差值及所述主干線路相別切換信息的總負載信息大的源相別的總負載信息與低壓配電網(wǎng) 主干線路的相平均總負載信息的差值中的最小值。
[0016] 作為優(yōu)選地，所述低壓配電網(wǎng)支干線路確定步，具體包括：
[0017] 在低壓配電網(wǎng)支干線路中選擇需要進行三相負載調(diào)整的低壓配電網(wǎng)支干線路，所 選擇的低壓配電網(wǎng)支干線路的總負載信息最大的相別、總負載信息最小的相別和低壓配電 網(wǎng)主干線路的總負載信息最大的相別、總負載信息最小的相別分別對應(yīng)；保持所述低壓配 電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度小于第二平衡閾值，確定該低壓配電網(wǎng)支干線路上從相 總負載信息大的相別向相總負載信息小的相別間需要調(diào)整的第二調(diào)整量值；
[0018] 若所述第二調(diào)整量值之和小于所述第一調(diào)整量值，低壓配電網(wǎng)主干線路的三相負 載不平衡度仍大于第一平衡閾值，則在低壓配電網(wǎng)未被選擇的支干線路中選擇需要進行三 相負載調(diào)整的低壓配電網(wǎng)支干線路，所述低壓配電網(wǎng)支干線路的相總負載信息大的相別、 相總負載信息小的相別與所述主干線路調(diào)整信息的總負載信息大的源相別、總負載信息小 的目標相別分別對應(yīng)；在保持該低壓配電網(wǎng)支干線路三相負載不平衡度小于第二平衡閾值 時，確定該低壓配電網(wǎng)支干線路上從相總負載信息大的相別向相總負載信息小的相別間需 要調(diào)整的負載信息的第二調(diào)整量值；
[0019] 使所述第二調(diào)整量值之和與所述第一調(diào)整量值相當，以使低壓配電網(wǎng)主干線路的 三相負載不平衡度小于第一平衡閾值。
[0020] 作為優(yōu)選地，所述電力負載均衡子系統(tǒng)：
[0021] 包括電連接在低壓配電網(wǎng)支干線路上的用于向用電終端輸送電力的換相裝置和 用于控制該支干線路三相負載平衡的控制主站，換相裝置和控制主站間通過通信信道進行 通信連接，用于實現(xiàn)換相裝置和控制主站之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0022] 換相裝置，其三相輸入端用于和所述低壓配電網(wǎng)的三相線分別電連接，單相輸出 端用于和用電終端電連接，換相裝置用于實現(xiàn)用電終端接入低壓配電網(wǎng)的接入相別的切換 操作，并將用電終端的負載信息發(fā)送到控制主站，及接收控制主站發(fā)送的相別切換信息；
[0023] 控制主站根據(jù)所接收的換相裝裝置發(fā)送的用電終端的負載信息及控制總站發(fā)送 的支干線路調(diào)整信息進行計算處理，產(chǎn)生需要進行相別切換的用電終端和該用電終端的接 入低壓配電網(wǎng)支干線路的接入相別從當前相別切換到目標相別的相別切換信息，以使低壓 配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度小于第二平衡閾值，并把所述用電終端的相別切換信 息發(fā)送到與其相對應(yīng)的用電終端的換相裝置；
[0024] 換相裝置根據(jù)所接收的用電終端的相別切換信息將用電終端接入低壓配電網(wǎng)支 干線路的接入相別由當前相別切換到所述相別切換信息的目標相別。
[0025] 作為優(yōu)選地，所述控制主站根據(jù)所接收的用電終端的負載信息進行計算處理具體 包括：
[0026] 支干線路相負載計算，根據(jù)所述用電終端的負載信息計算低壓配電網(wǎng)支干線路的 每一相的相總負載信息和低壓配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度；
[0027] 支干線路相別切換確定，若低壓配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度大于第二平 衡閾值，則計算確定該低壓配電網(wǎng)支干線路的從總負載信息大的相別切換到總負載信息小 的目標相別的支干線路相別切換信息以及所述總負載信息大的相別與總負載信息小的目 標相別之間需要調(diào)整的負載信息的第三調(diào)整量值；
[0028] 支干線路用電終端確定，在該低壓配電網(wǎng)支干線路的總負載信息大的相別上的用 電終端中選擇需要進行相別切換的用電終端，所選擇的用電終端的負載信息之和與所述第 三調(diào)整量值相當，以使該低壓配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度小于第二平衡閾值。
[0029] 作為優(yōu)選地，所述控制主站根據(jù)所接收的控制總站發(fā)送的支干線路調(diào)整信息進行 計算處理，具體包括：在該低壓配電網(wǎng)支干線路的與支干線路調(diào)整信息的相總負載信息大 的相別對應(yīng)的相別上選擇用電終端，使所選擇的用電終端的負載信息之和與所述支干線路 調(diào)整信息的第二調(diào)整量值相當，并保持該低壓配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度小于第 二平衡閾值，所述支干線路調(diào)整信息的相總負載信息小的相別為所選擇用電終端的相別切 換信息的目標相別。
[0030] 作為優(yōu)選地，所述支干線路相別切換確定步，具體包括：
[0031] 若低壓配電網(wǎng)支干線路的三相負載不平衡度大于第二平衡閾值，則計算確定該低 壓配電網(wǎng)支干線路的從總負載信息大的相別切換到總負載信息小的目標相別的支干線路 相別切換信息以及所述總負載信息大的相別與