本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及支持配電網(wǎng)動態(tài)負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置和經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的發(fā)展，不平衡非線性負(fù)荷，單相用戶用電同樣與日俱增。然而這種用電方式極大程度的會導(dǎo)致三相負(fù)荷的不平衡，增加線路損耗，影響電能質(zhì)量，降低用戶端電壓。故國內(nèi)外對于三相負(fù)荷不平衡的調(diào)整研究早已開展。

目前，對于三相電流不平衡處理措施主要有：(1)采用人工調(diào)控的方法。運(yùn)行維護(hù)人員定時(shí)監(jiān)測，隨時(shí)調(diào)控。一旦發(fā)現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)象，針對負(fù)載手動換相。但此種方法需要大量的人力物力，并且換相時(shí)延長，可靠性低。(2)在用戶端與線路中增加無功補(bǔ)償裝置。無功補(bǔ)償以無功補(bǔ)償裝置為主體，就傳統(tǒng)技術(shù)而言，可分為以下六大類：同步調(diào)相機(jī)、固定補(bǔ)償電容器、飽和電抗器(SR)、機(jī)械投切電容器(MSC)、靜止無功補(bǔ)償器(SVC)和靜止無功發(fā)生器(SVG)。隨著近幾年IGBT的出現(xiàn)以及大量應(yīng)用，脈寬調(diào)制技術(shù)與相控技術(shù)等的出現(xiàn)，使得無功補(bǔ)償技術(shù)快速發(fā)展。電力無源濾波器，電力有源濾波器和單位功率因數(shù)變流器等應(yīng)運(yùn)而生。但因價(jià)格昂貴，易出現(xiàn)諧波等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到很大限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置和經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器。

本實(shí)用新型技術(shù)方案包括一種配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置，包括A相的換相開關(guān)、B相的換相開關(guān)、C相的換相開關(guān)，由接觸器K₁、K₂、K₃，二極管V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇、V₈、V₉、V₁₀、V₁₁、V₁₂，以及電源功率控制器KA₁、KA₂、KA₃、KA₄、KA₅、KA₆組成；

所述A相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₁的陽極與一個二極管V₁陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₁的陰極與一個二極管V₁陽極都連接二極管V₇的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₂的陰極與一個二極管V₂陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₂的陽極與一個二極管V₂陰極都連接二極管V₈的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₁并聯(lián)；

所述B相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₃的陽極與一個二極管V₃陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₃的陰極與一個二極管V₃陽極都連接二極管V₉的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₄的陰極與一個二極管V₄陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₄的陽極與一個二極管V₄陰極都連接二極管V₁₀的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₂并聯(lián)；

所述C相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₅的陽極與一個二極管V₅陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₅的陰極與一個二極管V₅陽極都連接二極管V₁₁的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₆的陰極與一個二極管V₆陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₆的陽極與一個二極管V₆陰極都連接二極管V₁₂的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₃并聯(lián)，共同構(gòu)成C相的換相開關(guān)。

而且，所述電源功率控制器采用可控硅整流器。

本實(shí)用新型相應(yīng)提出一種經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器，由換相開關(guān)模塊和中央控制區(qū)模塊組成，在配電網(wǎng)中各條負(fù)載支路上分別設(shè)置換相開關(guān)模塊，所有換相開關(guān)模塊集中連接到中央控制區(qū)模塊；三相電流輸入端與三相線路相連接，換相開關(guān)模塊的三相電流輸出端與用戶相連接；

所述中央控制區(qū)模塊包含控制模塊和載波模塊，控制模塊和載波模塊連接；所述換相開關(guān)模塊包含配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置和選相開關(guān)控制器單元，配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置連接選相開關(guān)控制器單元；

所述配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置包括A相的換相開關(guān)、B相的換相開關(guān)、C相的換相開關(guān)，由接觸器K₁、K₂、K₃，二極管V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇、V₈、V₉、V₁₀、V₁₁、V₁₂，以及電源功率控制器KA₁、KA₂、KA₃、KA₄、KA₅、KA₆組成；

所述A相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₁的陽極與一個二極管V₁陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₁的陰極與一個二極管V₁陽極都連接二極管V₇的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₂的陰極與一個二極管V₂陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₂的陽極與一個二極管V₂陰極都連接二極管V₈的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₁并聯(lián)；

所述B相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₃的陽極與一個二極管V₃陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₃的陰極與一個二極管V₃陽極都連接二極管V₉的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₄的陰極與一個二極管V₄陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₄的陽極與一個二極管V₄陰極都連接二極管V₁₀的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₂并聯(lián)；

所述C相的換相開關(guān)中，電源功率控制器KA₅的陽極與一個二極管V₅陰極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₅的陰極與一個二極管V₅陽極都連接二極管V₁₁的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個電源功率控制器KA₆的陰極與一個二極管V₆陽極都連接三相電流輸入端，電源功率控制器KA₆的陽極與一個二極管V₆陰極都連接二極管V₁₂的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₃并聯(lián)，共同構(gòu)成C相的換相開關(guān)。

而且，所述電源功率控制器采用可控硅整流器。

而且，在配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置的出線端串聯(lián)設(shè)置電流互感器。

而且，中央控制區(qū)模塊的控制模塊在遠(yuǎn)程設(shè)置，載波模塊設(shè)置在負(fù)載端附近，各換相開關(guān)模塊中的選相開關(guān)控制器分別連接到載波模塊。

而且，所述選相開關(guān)控制器與載波模塊通過RS485或射頻相連接，載波模塊通過載波通訊與控制模塊建立通信連接。

而且，所述選相開關(guān)控制器使用饋線終端裝置FTUSY20。

而且，所述中央控制區(qū)模塊的控制模塊采用數(shù)字信號處理芯片TMS320LF2407A。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型所提供的配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置，在使用時(shí)性能優(yōu)良：電壓為零時(shí)電力電子開關(guān)動作，且單相用戶負(fù)荷基本為阻性時(shí)，電流與電壓為同相位。故同樣是在電流為零時(shí)切換，無動作時(shí)的大電流產(chǎn)生，所以開關(guān)不存在長期發(fā)熱現(xiàn)象，有利于保護(hù)電路，極大的延長使用壽命，減小維護(hù)費(fèi)用。進(jìn)一步提供的經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器支持通過中央控制區(qū)模塊監(jiān)測負(fù)荷不平衡度并發(fā)出選相切換命令，與鏈接于低壓配電網(wǎng)三相線路的換相開關(guān)模塊進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的信息交流，通過采用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行載波通訊，支持用戶使用時(shí)遠(yuǎn)程控制換相開關(guān)模塊，有效地降低傳輸消耗和成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。并且，所需裝置體積小，便于在配電網(wǎng)中安裝使用，應(yīng)用前景廣泛，具有重要的市場價(jià)值。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型技術(shù)方案。

本實(shí)用新型實(shí)施例的電源功率控制器優(yōu)選采用可控硅整流器。參見圖1，所述換相開關(guān)模塊的配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置包含接觸器K₁、K₂、K₃、二極管V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇、V₈、V₉、V₁₀、V₁₁、V₁₂、可控硅整流器KA₁、KA₂、KA₃、KA₄、KA₅、KA₆。

三相分別的換相開關(guān)結(jié)構(gòu)相同，例如所述可控硅整流器KA₃分別與一個二極管V₃反向并聯(lián)，并再串聯(lián)一個與可控硅整流器方向相同的二極管V₉，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)P₁；所述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)P₁與另一個結(jié)構(gòu)相同但電力電子器件方向完全反向的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)P₂、接觸器K₂并聯(lián)，共同構(gòu)成一相的換相開關(guān)。

即可控硅整流器KA₃的陽極與一個二極管V₃陰極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₃的陰極與一個二極管V₃陽極都連接二極管V₉的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)P₁；另一個可控硅整流器KA₄的陰極與一個二極管V₄陽極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₄的陽極與一個二極管V₄陰極都連接二極管V₁₀的陰極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)P₂；P₁、P₂和接觸器K₂并聯(lián)，共同構(gòu)成一相的換相開關(guān)；

同理，可控硅整流器KA₃的陽極與一個二極管V₃陰極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₃的陰極與一個二極管V₃陽極都連接二極管V₉的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個可控硅整流器KA₄的陰極與一個二極管V₄陽極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₄的陽極與一個二極管V₄陰極都連接二極管V₁₀的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₂并聯(lián)，共同構(gòu)成一相的換相開關(guān)；

可控硅整流器KA₅的陽極與一個二極管V₅陰極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₅的陰極與一個二極管V₅陽極都連接二極管V₁₁的陽極，構(gòu)成一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一個可控硅整流器KA₆的陰極與一個二極管V₆陽極都連接三相電流輸入端，可控硅整流器KA₆的陽極與一個二極管V₆陰極都連接二極管V₁₂的陰極，構(gòu)成另一個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩個電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接觸器K₃并聯(lián)，共同構(gòu)成一相的換相開關(guān)。

以上配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置可以在配電網(wǎng)構(gòu)建時(shí)配合安裝，具體實(shí)施時(shí)可以支持進(jìn)一步集成使用。參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種經(jīng)濟(jì)型三相不平衡調(diào)節(jié)器，包括換相開關(guān)模塊(如圖2中M)和中央控制區(qū)模塊(如圖2中N)，換相開關(guān)模塊與中央控制區(qū)模塊連接，三相電流輸入端與三相線路相連接，換相開關(guān)模塊的三相電流輸出端與用戶相連接。具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)具體負(fù)載線路情況，在配電網(wǎng)中每條負(fù)載支路上分別設(shè)置換相開關(guān)模塊，所有換相開關(guān)模塊集中連接到中央控制區(qū)模塊。

所述中央控制區(qū)模塊包含控制模塊、載波模塊，控制模塊和載波模塊連接；所述換相開關(guān)模塊包含配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置、選相開關(guān)控制器單元，配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置連接選相開關(guān)控制器單元。選相開關(guān)控制器單元可被簡稱為SCU。

所述換相開關(guān)模塊的選相開關(guān)控制器可采用現(xiàn)有的饋線終端裝置實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，實(shí)施例使用FTUSY20裝置。

所述中央控制區(qū)模塊的控制模塊可采用現(xiàn)有的數(shù)字信號處理芯片實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，實(shí)施例使用TMS320LF2407A芯片。

具體實(shí)施時(shí)，中央控制區(qū)模塊的控制模塊可在遠(yuǎn)程設(shè)置，載波模塊設(shè)置在負(fù)載端附近，各換相開關(guān)模塊中的選相開關(guān)控制器分別連接到載波模塊。所述選相開關(guān)控制器與載波模塊通過RS485或射頻相連接，載波模塊通過載波通訊與控制模塊建立通信連接，進(jìn)行信息交換。實(shí)施例中，所述換相開關(guān)模塊的選相開關(guān)控制器與中央控制區(qū)模塊中的載波模塊通過串口RS485相連接，所述換相開關(guān)模塊(M)的選相開關(guān)控制器和換相開關(guān)模塊(M)的三相的換相開關(guān)通過低壓線路相連接。例如，配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置通過A、B、C三相低壓導(dǎo)線與380V低壓配電輸電線路相連接，并同樣通過A、B、C三相低壓導(dǎo)線與選相開關(guān)控制器相連接，支持通過信號傳輸進(jìn)行接觸器KA₁、KA₂、KA₃的通斷控制。因電力電子開關(guān)的快速性，進(jìn)行換相時(shí)可將動作時(shí)間控制在5ms以內(nèi)。

中央控制區(qū)模塊中的載波模塊收到配電變壓器低壓側(cè)的三相電流數(shù)據(jù)后，通過載波通訊發(fā)給控制模塊，具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以自行采用現(xiàn)有選相技術(shù)等通過軟件方式設(shè)定控制模塊進(jìn)行分析計(jì)算，形成不平衡調(diào)節(jié)命令，并將命令下發(fā)到換相開關(guān)模塊，控制開關(guān)選相進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型只提供硬件方面的設(shè)計(jì)，只要求進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

本實(shí)用新型進(jìn)一步提出，配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置的出線端串聯(lián)設(shè)置電流互感器TA。所述換相開關(guān)模塊中的選相開關(guān)控制器分別連接配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置、載波模塊以及電流互感器TA。電流互感器TA在配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置的電力電子開關(guān)出線端串聯(lián)，并與選相開關(guān)控制器通過低壓線路相連，電流互感器TA監(jiān)測負(fù)荷電流的結(jié)果經(jīng)選相開關(guān)控制器上傳到中央控制區(qū)模塊的控制模塊，支持進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)判斷。具體實(shí)施時(shí)，也可以利用其它現(xiàn)有的電流采集設(shè)備。

為便于實(shí)施參考起見，使用配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置進(jìn)行換相操作時(shí)，建議的工作流程是：假設(shè)從M相換相到N相(為了敘述方便以M、N相代替A、B、C相中的一相，且M和N表示不同的相)，換相前M相接觸器導(dǎo)通，M相晶閘管和二極管組合拓?fù)潆娐窋嚅_，N相接觸器和N相晶閘管、二極管組合拓?fù)潆娐窋嚅_。進(jìn)行換相時(shí)，只需首先給M相的兩個晶閘管觸發(fā)信號使其導(dǎo)通，并斷開M相接觸器，此時(shí)因電壓與電流的正負(fù)均可通過M相的兩個方向相反的晶閘管和二極管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證用電的連續(xù)性；此時(shí)再觸發(fā)N相兩個晶閘管使其導(dǎo)通，并不對M相兩個晶閘管提供觸發(fā)脈沖使其關(guān)斷，此時(shí)便將負(fù)荷換相到N相中，且電流由N相的兩個方向相反的晶閘管和二極管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)流通。為保證用電穩(wěn)定性并減少發(fā)熱時(shí)間，導(dǎo)通N相的接觸器，且不再給N相的晶閘管發(fā)觸發(fā)信號，此時(shí)電流由N相的接觸器導(dǎo)通，至此，完成換相任務(wù)。

例如從A相換相到B相：換相前A相接觸器(K₁)導(dǎo)通，A相晶閘管、二極管組合拓?fù)潆娐?、B相接觸器(K₂)和B相晶閘管、二極管組合拓?fù)潆娐肪鶖嚅_。進(jìn)行換相時(shí)，首先給KA₁，KA₂觸發(fā)信號使其導(dǎo)通，并斷開接觸器K₁，此時(shí)因電壓與電流的正負(fù)均可通過不同通路KA₁，V₁或KA₂，V₂，保證用電的連續(xù)性；此時(shí)再觸發(fā)KA₃，KA₄使其導(dǎo)通，并不再給KA₁，KA₂提供觸發(fā)信號使其關(guān)斷，此時(shí)便將負(fù)荷換相到B相中。為保證用電穩(wěn)定性并減小發(fā)熱時(shí)間，控制接觸器K₂導(dǎo)通，此時(shí)便可以完成換相操作。

這樣當(dāng)三相負(fù)荷不平衡需要進(jìn)行換相操作時(shí)，在配電網(wǎng)三相開關(guān)裝置的電力電子開關(guān)動作的過程中，用戶端不會感覺到停電的發(fā)生，提高了供電可靠性，因?yàn)殡娏﹄娮娱_關(guān)具有較大的開關(guān)速度，其動作時(shí)間遠(yuǎn)小于人的視覺反應(yīng)時(shí)間；同時(shí)，避免了在進(jìn)行換相操作時(shí)使兩相同時(shí)接通而導(dǎo)致相間短路，對電網(wǎng)造成不利影響，二極管具有單向?qū)ㄐ浴?/p>

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。