[發(fā)明專利]一種混合型用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011441306.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN112636371A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余伙慶;陳益栓;沈順德;紀(jì)小勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東正誠電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26;H02J3/18
• 代理公司: 汕頭興邦華騰專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44547
• 代理人: 張樹峰;梁鳳德

本發(fā)明公開了一種混合型用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括配電變壓器、智能控制器、4G模塊/智能網(wǎng)關(guān)、TTU計(jì)量模塊、有源型三相不平衡調(diào)節(jié)模塊、無源型三相不平衡調(diào)節(jié)及無功補(bǔ)償模塊、智能配電模塊和換相開關(guān)，所述配電變壓器分別連接智能控制器、4G模塊/智能網(wǎng)關(guān)、TTU計(jì)量模塊、有源型三相不平衡調(diào)節(jié)模塊、無源型三相不平衡調(diào)節(jié)及無功補(bǔ)償模塊和智能配電模塊，智能配電模塊還連接換相開關(guān)，換相開關(guān)還連接單相負(fù)載，本發(fā)明可以可實(shí)現(xiàn)三相不平衡的平滑調(diào)整；可兼顧無功補(bǔ)償和三相不平衡調(diào)節(jié)；響應(yīng)速度快，無電壓閃變和波動(dòng)；無諧波電流污染，安全性更高，可靠性更好等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種混合型用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

低壓配電臺(tái)區(qū)主要面向居民用電，以單相用戶為主，由于用戶用電時(shí)段的隨機(jī)性、單相與三相負(fù)載混用等原因，導(dǎo)致配電臺(tái)區(qū)在實(shí)際運(yùn)行中普遍存在著比較嚴(yán)重的三相不平衡。

三相電壓或電流不平衡會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)和用戶造成一系列的危害：首先，加大線路損耗，三相四線制系統(tǒng)當(dāng)工作在三相不平衡情況時(shí)，中性線就會(huì)有電流，增加了線路損耗；其次，增加變壓器損耗，當(dāng)變壓器工作在不平衡狀態(tài)時(shí)，其產(chǎn)生的零序電流會(huì)導(dǎo)致零序磁通的出現(xiàn)，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱，減小使用壽命；最后，產(chǎn)生低電壓?jiǎn)栴}，無法保證用電安全。三相不平衡會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部三相不等的壓降，重載的一相電壓降低，造成低電壓，輕載的一相則會(huì)電壓升高，損壞用電設(shè)備，發(fā)生不安全事故，用電可靠性降低。

為了全面貫徹建設(shè)智能電網(wǎng)“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、試點(diǎn)先行、整體推進(jìn)”的工作方針，提升農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)工程建設(shè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，滿足農(nóng)網(wǎng)智能化發(fā)展需要和客戶對(duì)供電能力、供電質(zhì)量和供電服務(wù)的新要求，提高供電能力和供電可靠性，提升運(yùn)行管理水平和服務(wù)能力，農(nóng)網(wǎng)智能低壓配電臺(tái)區(qū)建設(shè)已是必然趨勢(shì)。

三相不平衡的危害性：在低壓配網(wǎng)系統(tǒng)中，一般采取三相四線制，用電終端多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用，并且負(fù)荷大小不同、用電時(shí)間不固定。電網(wǎng)中廣泛存在著三相電流不平衡，并且不平衡狀況具有無規(guī)律性，它對(duì)配電和用電設(shè)備的主要危害如下：額外增加了線路的功率損耗，造成用戶不必要的電費(fèi)支出；增加了配電變壓器的銅損，減少其出力程度，影響其長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；降低了電動(dòng)機(jī)的輸出功率，使其繞組溫度升高，危機(jī)其安全運(yùn)行；可能進(jìn)一步造成三相電壓不平衡，致使電壓高的一相上掛載的用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相上掛載的用電設(shè)備無法正常使用。

傳統(tǒng)三相不平衡調(diào)節(jié)方式及其特點(diǎn)：

1)換相開關(guān)技術(shù)：

換相開關(guān)技術(shù)是由一個(gè)智能換相終端(負(fù)責(zé)負(fù)荷監(jiān)測(cè)與自動(dòng)換相控制)和若干個(gè)換相開關(guān)單元(負(fù)責(zé)執(zhí)行負(fù)荷換相的操作機(jī)構(gòu))組成。智能換相終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配變低壓出線的三相電流，如果在一定監(jiān)測(cè)周期內(nèi)配變低壓側(cè)三相負(fù)荷不平衡度超限，智能換相終端讀取配變低壓出線和所有換相開關(guān)單元各負(fù)荷支路的電流、相序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，發(fā)出最優(yōu)換相指令，使各換相開關(guān)根據(jù)指令進(jìn)行換相動(dòng)作，調(diào)整用戶負(fù)載，使得配電臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷均衡分配。需要按照ABC三相，把所有的單相或兩相負(fù)荷分成若干組，每組用一個(gè)電子開關(guān)進(jìn)行換相控制。從一定程度上緩解了三相不平衡，但當(dāng)每組內(nèi)負(fù)荷發(fā)生動(dòng)態(tài)變化或分組不夠精確時(shí)，系統(tǒng)始終會(huì)存在三相不平衡。另外，在換相過程中，還存在電壓閃變和跌落。

2)純無源型補(bǔ)償技術(shù)：

根據(jù)wangs定理(王氏定理)，投切分相電容器，調(diào)節(jié)每相無功電流，投切相間電容器，轉(zhuǎn)移相間有功電流。三相不平衡的具體調(diào)節(jié)效果，取決于相間電容器和分相電容器的分組數(shù)量和容量級(jí)差。在實(shí)際使用過程中，由于電容容量的離散性，系統(tǒng)仍然在一定程度上存在著不平衡，并且當(dāng)負(fù)荷快速變化時(shí)，電容往返投切頻繁，會(huì)加速其老化。另外，在一些應(yīng)用場(chǎng)合，無法同時(shí)兼顧無功補(bǔ)償和三相不平衡電流調(diào)節(jié)。

3)純有源型補(bǔ)償技術(shù)：