三相不平衡治理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種=相不平衡治理系統(tǒng)及方法，可使=相供電線路相間負(fù)荷均衡分 配，屬于低壓配電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于低壓電網(wǎng)是S相生產(chǎn)用電與單相負(fù)載混合用電的供電網(wǎng)絡(luò)，低壓電網(wǎng)的S相 平衡一直就是困擾供電單位的主要問題之一，造成變壓器損耗和線路損耗大幅增加。=相 不平衡問題給低壓電網(wǎng)運(yùn)行和電氣設(shè)備造成較大的不良影響。
[0003] 有關(guān)規(guī)程規(guī)定:配電變壓器出口處的負(fù)荷電流不平衡度應(yīng)小于10%，中性線電流 不應(yīng)超過低壓側(cè)額定電流的25%，低壓主干線及主要分支線的首端電流不平衡度應(yīng)小于 20%。
[0004] 現(xiàn)在的=相不平衡治理方法一般采用換相開關(guān)或者有源治理裝置，傳統(tǒng)的換相開 關(guān)系統(tǒng)存在著單相負(fù)荷過大時(shí)，調(diào)相后可能會形成新的不平衡狀況，純晶閩管電路存在發(fā) 熱量高的缺點(diǎn)，且治理效果達(dá)不到國家有關(guān)要求，而傳統(tǒng)的有源治理裝置又存在著容量小， 高容量設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)。
[000引技術(shù)方案
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種=相不平衡治理系統(tǒng)及方法，克服了晶閩 管換相開關(guān)發(fā)熱、治理效果達(dá)不到要求，有源治理裝置容量低、設(shè)備昂貴的問題。
[0007] 為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種=相不平衡治理系統(tǒng)，包 括粗調(diào)部分與精細(xì)調(diào)整部分，所述粗調(diào)部分連接于配變與用戶之間，粗調(diào)部分包括換相開 關(guān)、換相開關(guān)控制模塊W及支路檢測單元，支路檢測單元檢測支路的電流，支路檢測單元的 輸出端與換相開關(guān)控制模塊的輸入端相連接，換相開關(guān)控制模塊的輸出端連接換相開關(guān)； 所述精細(xì)調(diào)整部分包括主機(jī)檢測單元、主機(jī)控制單元和不平衡治理單元，主機(jī)檢測單元檢 測總路的電流，主機(jī)檢測單元的輸出端與主機(jī)控制單元的輸入端相連，主機(jī)控制單元的輸 出端與不平衡治理單元輸入端相連，換相開關(guān)控制模塊與主機(jī)控制單元之間通過通訊模塊 通訊連接，主機(jī)控制單元接收支路檢測單元和主機(jī)檢測單元檢測的電信號并向換相開關(guān)和 不平衡治理電路發(fā)送控制信號。
[0008] 本發(fā)明所述=相不平衡治理系統(tǒng)，所述換相開關(guān)為晶閩管與繼電器并聯(lián)的復(fù)合開 關(guān)，=相電網(wǎng)的每一相都連接一個(gè)換相開關(guān)，晶閩管的輸入端與繼電器輸入端相連接為輸 入端，晶閩管輸出端與繼電器輸出端相連接成輸出端，換相開關(guān)控制模塊的輸出端連接晶 閩管的口極及繼電器控制端，換相開關(guān)控制模塊根據(jù)主機(jī)控制單元發(fā)出的信號控制=相開 關(guān)的輸出位置。
[0009] 本發(fā)明所述S相不平衡治理系統(tǒng)，所述不平衡治理單元包括IGBT電路、IGBT驅(qū)動(dòng) 電路、第一電抗器、第二電抗器、第S電抗器和母線電容，所述IGBT電路包括IGBTic, IGBT2C， IGBTiB, IGBT2B，IGBTiA, IGBT2A六個(gè)IGBT，IGBTic的發(fā)射集與IGBT2C的集電極相連接，連接點(diǎn)經(jīng) 第；電抗器與討目負(fù)載端進(jìn)行連接，IGBTiB的發(fā)射集與IGBT2B的集電極相連接，連接點(diǎn)經(jīng)第 二電抗器與B相負(fù)載端進(jìn)行連接，IGBTiA的發(fā)射集與IGBT2A的集電極相連接，連接點(diǎn)經(jīng)第一 電抗器與A相負(fù)載端進(jìn)行連接，IGBTic、IGBTiB JGBTiA的集電極與母線電容正極相連，IGBT2C、 IGBT2b、IGBT2A的發(fā)射集與母線電容的負(fù)極連接，主機(jī)檢測單元的輸出端連接到主機(jī)控制單 元輸入端，主機(jī)控制單元的輸出端連接IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與 分別與IGBTiG，IGBT2G，IGBTiB，IGBT2B，IGBTiA, IGBT2A六個(gè)IGBT的口極相連，主機(jī)控制單元根 據(jù)主機(jī)檢測單元采集到的數(shù)據(jù)來控制IGBT的導(dǎo)通與截止對S相電流進(jìn)行控制。
[0010] 本發(fā)明所述=相不平衡治理系統(tǒng)，所述換相開關(guān)控制模塊與主機(jī)控制單元之間通 過GPRS通訊模塊通訊連接。
[0011] 本發(fā)明所述=相不平衡治理系統(tǒng)，所述主機(jī)檢測單元和支路檢測單元采用電流互 感器義集二相電流。
[0012] 本發(fā)明還公開了一種=相不平衡治理方法，支路檢測單元和主機(jī)檢測單元檢測支 路和總路=相電流的大小，當(dāng)出現(xiàn)=相不平衡狀態(tài)時(shí)，主機(jī)控制單元首先控制換相開關(guān)進(jìn) 行=相交流電相位切換進(jìn)行粗調(diào)，然后通過不平衡治理單元進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，調(diào)整=相不平 衡度。
[0013] 本發(fā)明所述=相不平衡治理方法，換相開關(guān)粗調(diào)=相交流電的具體過程為：主機(jī) 控制單元接收支路電流互感器的檢測信號后，將A、B、C =相的換相開關(guān)各種狀態(tài)下的=相 電流全部列出，其第N支路電流為1。，4、8、(：；相總電流分別為14、18山己相總電流有3"種可 能狀態(tài)，計(jì)算每種狀態(tài)的不平衡度
其中Imax為S相電流最大值，Imin為S相電 流最小值，第X種狀態(tài)不平衡度為Tx，選取最小不平衡度狀態(tài)下的換相開關(guān)對應(yīng)位置為輸出 位置，實(shí)現(xiàn)對=相不平衡度的粗調(diào)。
[0014] 本發(fā)明所述=相不平衡治理方法，不平衡治理單元精細(xì)調(diào)整=相交流電的具體過 程為，主機(jī)控制單元根據(jù)主機(jī)檢測單元檢測的電流值將=相不平衡的電流分解為平衡的正 序、負(fù)序和零序，利用矩陣法計(jì)算A、B、C =相的正序、負(fù)序和零序電流，然后將計(jì)算出的正 序、負(fù)序和零序電流輸出至IGBT電路，IGBT電路根據(jù)正負(fù)零序的幅值與相角調(diào)整IGBT的充 放電，使=相電平衡。
[0015] 本發(fā)明所述=相不平衡治理方法，不平衡治理單元精細(xì)調(diào)整=相交流電的具體過 程為:計(jì)算出S相電的平均電流，當(dāng)某相電流高于平均電流時(shí)，通過控制此相2號IGBT的通 斷，將過電流充電至母線電容，使該相電流減至平均電流，當(dāng)某相電流低于平均電流，則控 制該相1號IGBT的通斷，控制電容器放電至該相，使該相增加至平均電流。
[0016] 本發(fā)明所述有載=相不平衡治理方法，=相平均電流為I，A、B、C =相的電流分別 為Ia、Ib、Ic，
[0017] 當(dāng)Ia>I>IbMc時(shí)，主機(jī)控制單元根據(jù)A相負(fù)載電流的偏移量A Ia，控制IGBT2A的 導(dǎo)通及截止，為所述的母線電容充電至A相負(fù)載端電流A=I;完成后，主機(jī)根據(jù)B相負(fù)載端 電流及C相負(fù)載端電流的偏移量A Ib、A Ic,分別控制IGBTib、IGBTic的導(dǎo)通及截止，將母線電 容放電至B相負(fù)載端及C相負(fù)載端，至B相負(fù)載端及C相負(fù)載端電流C均為I;當(dāng)Ib>I> Ia > Ic或Ic> I > Ib > Ia時(shí)均按上述過程進(jìn)行調(diào)整；
[001引當(dāng)Ia > Ib> I > Ic時(shí)，主機(jī)控制單元根據(jù)A相負(fù)載端及B相負(fù)載端的偏移量A Ia、A IB，控制IGBT2A、IGBT2B的導(dǎo)通及截止，為所述的母線電容充電至A相負(fù)載端電流I/A=I，B相 負(fù)載端電流I^B = I;完成后，控制單元根據(jù)C相負(fù)載端電流的偏移量A Ic，控制IGBTiC的導(dǎo)通 及截止，將母線電容放電至討目負(fù)載端，討目負(fù)載端電流1/誠1;當(dāng)1[^8>1>14、14^長1 > Ib時(shí)均按上述過程進(jìn)行調(diào)整；
[0019] 當(dāng)Ia>Ib=I>Ic時(shí)，主機(jī)控制單元根據(jù)A相負(fù)載電流的偏移量AIA，控制IGBT2A的 導(dǎo)通及截止，為所述的母線電容充電至A相負(fù)載端電流A=I;完成后，控制單元根據(jù)C相負(fù) 載端電流的偏移量A Ic,控制IGBTic的導(dǎo)通及截止，將母線電容放電至C相負(fù)載端，C相負(fù)載 端電流C為I;當(dāng)一相與平均電流相等，剩余兩相不相同的情況執(zhí)行上述過程；
[0020] 當(dāng)S相均與I相同，則IBGT均為截止?fàn)顟B(tài)。
[0021] 本發(fā)明所述=相不平衡治理系統(tǒng)發(fā)揮換相開關(guān)低損耗及不平衡治理單元基于移 相技術(shù)S相不平衡的優(yōu)勢，換相開關(guān)與主機(jī)之間通過GPRS進(jìn)行通信。由換相開關(guān)在末端支 路粗調(diào)，通過不平衡治理單元在干路進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，將臺區(qū)治理=相不平衡度控制在5% W 內(nèi)，系統(tǒng)兼具功能性及經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為發(fā)明的