一種用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù)載均衡方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載均衡技術(shù)，尤其涉及一種用于低壓配電網(wǎng)三相負(fù) 載動態(tài)調(diào)整的實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載均衡的用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù)載均衡方法，及用 于實(shí)現(xiàn)該方法的一種用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù)均衡裝置，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)的三相電流不平衡一直都困擾供電單位的主要問題之一， 低壓配網(wǎng)的安全與可靠性直接影響著電力用戶的生產(chǎn)與生活，也影響電力部門配網(wǎng)供電設(shè) 備的安全與自身經(jīng)濟(jì)效益。低壓配電網(wǎng)的配電變壓器的負(fù)載一般由三相負(fù)載與單相負(fù)載 混合組成，居民用電均為單相負(fù)載，配網(wǎng)比較復(fù)雜，尤其大量單相負(fù)載接入低壓配電網(wǎng)的配 電系統(tǒng)，并且負(fù)載大小不同和用電時(shí)間不同，所以，電網(wǎng)中三相間的不平衡電流是客觀存在 的，并且這種用電不平衡狀況無規(guī)律性，也無法事先預(yù)知。導(dǎo)致了低壓供電系統(tǒng)三相負(fù)載的 長期性不平衡，使配網(wǎng)三相電流更加地不平衡，隨之造成不少故障，如在用電高峰期變壓器 單相負(fù)載過大而導(dǎo)致燒壞，單相負(fù)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(shí)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。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(fù)載不平衡運(yùn)行對低 壓配電網(wǎng)有很大影響，對電能質(zhì)量和供電質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響，同時(shí)也會加快配變設(shè)施的 老化，減少配電變壓器的出力情況。
[0003] 由上述可知，用電系統(tǒng)的三相負(fù)載不平衡對變壓器、電氣設(shè)備以及用電系統(tǒng)的危 害和影響是十分嚴(yán)重的，尤其是對電力能源的充分有效利用構(gòu)成極大的障礙。在電力供應(yīng) 緊缺的今天，解決用電系統(tǒng)的三相不平衡問題已經(jīng)是迫在眉睫的任務(wù)了。
[0004] 國、內(nèi)外對低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載不平衡的問題均進(jìn)行了深入的研宄。如國外使用 先進(jìn)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(dāng)于一臺三相電動機(jī)拖動一臺三相發(fā)電機(jī)，雖然可消除相應(yīng)電網(wǎng)的 不平衡電流，但成本高、價(jià)格昂貴，諧波污染比較嚴(yán)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(bǔ)償系統(tǒng)對負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償，可以將無功電流部分補(bǔ)償?shù)?，?對于不對稱的有功電流部分卻無能為力，有時(shí)可以使三相電流的向量不對稱，零線上仍有 相當(dāng)?shù)碾娏髁鬟^，又因單相負(fù)載變化隨機(jī)性很大，中性點(diǎn)位移仍然突出，效果不夠理想。因 此供電部門常常只能采用人工分線的方式進(jìn)行負(fù)載調(diào)整，從而影響持續(xù)供電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明目的是提供一種用于低壓配電網(wǎng) 的可以實(shí)時(shí)變換用電終端接入相別的低壓配電網(wǎng)電力負(fù)載均衡方法。用電終端通過換相裝 置接入低壓配電網(wǎng)的其中一相，換相裝置內(nèi)置有相別切換模塊、通信模塊和采集模塊，采集 模塊用于采集用電終端的電流、電壓、功率等負(fù)載信息；控制主站內(nèi)置有數(shù)據(jù)處理模塊和通 信模塊，數(shù)據(jù)處理模塊用于計(jì)算處理來自用電終端的負(fù)載信息，計(jì)算接入低壓配電網(wǎng)的每 一相的總負(fù)載信息、相平均總負(fù)載息及低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度，獲取從總負(fù)載信 息大的相別切換到總負(fù)載信息小的相別的相別對和需要進(jìn)行相別切換的用電終端。換相裝 置的通信模塊和控制主站的通信模塊進(jìn)行通信連接，實(shí)現(xiàn)換相裝置和控制主站間的數(shù)據(jù)傳 輸。換相裝置根據(jù)收到的控制主站發(fā)送的相別切換信號，實(shí)時(shí)進(jìn)行接入低壓配電網(wǎng)的用電 終端的接入相別的切換，使接入低壓配電網(wǎng)的用電終端的負(fù)載盡可能均勻地分配在低壓配 電網(wǎng)的三相線上，實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載平衡，有效降低線損，改善供電質(zhì)量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，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(fù)載 均衡方法，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)于，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，采集接入低壓配電網(wǎng)的各個(gè)用電終端的負(fù)載信息；
[0008] 步驟2,根據(jù)所述用電終端的負(fù)載信息計(jì)算低壓配電網(wǎng)的每一相的總負(fù)載信息及 低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度；
[0009] 步驟3,若低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡閾值，則執(zhí)行步驟7;若不小 于平衡閾值，則執(zhí)行步驟4;
[0010] 步驟4,確定低壓配電網(wǎng)的相間需要進(jìn)行相負(fù)載調(diào)整的相別對和所述相別對的兩 相別之間需要調(diào)整的負(fù)載信息的調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡 閾值；所述相別對由總負(fù)載信息大的相別和總負(fù)載信息小的相別構(gòu)成；
[0011] 步驟5,在所述相別對的總負(fù)載信息大的相別上的用電終端中選擇用電終端，且所 選擇的用電終端的負(fù)載信息之和與所述調(diào)整量值相當(dāng)，以使低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡 度小于平衡閾值；
[0012] 步驟6,把所選擇的用電終端的接入相別由當(dāng)前接入相別切換到所述相別對的總 負(fù)載信息小的相別；若在采樣周期內(nèi)，則執(zhí)行步驟2,若采樣周期結(jié)束，則執(zhí)行步驟7 ;
[0013] 步驟7,根據(jù)設(shè)定的采樣周期執(zhí)行步驟1進(jìn)行下一次采樣。
[0014] 在應(yīng)用中，本發(fā)明還有如下進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟4具體包括：
[0016] 經(jīng)計(jì)算確定低壓配電網(wǎng)的相間需要進(jìn)行相負(fù)載調(diào)整的相別對和所述相別對的兩 相別之間需要調(diào)整的負(fù)載信息的調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡 閾值；所述相別對由總負(fù)載信息大于相平均總負(fù)載信息的相別和總負(fù)載信息小于相平均總 負(fù)載信息的相別構(gòu)成，所述調(diào)整量值為相平均總負(fù)載信息與所述相別對的總負(fù)載信息小的 相別的總負(fù)載信息的差值及所述相別對的總負(fù)載信息大的相別的總負(fù)載信息與相平均總 負(fù)載信息的差值中的最小值。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟5具體包括：
[0018] 用電終端排序子步，根據(jù)用電終端的負(fù)載信息對所述相別對的總負(fù)載信息大的相 別上的用電終端進(jìn)行排序；
[0019] 用電終端選定子步，按序選擇用電終端，使所選擇的用電終端的負(fù)載信息之和與 所述調(diào)整量值相當(dāng)，以使接入低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡閾值，且所選擇的 用電終端的數(shù)量較小。
[0020] 進(jìn)一步地，還包括預(yù)處理步，用于在步驟4執(zhí)行之前進(jìn)行如下預(yù)操作：
[0021] 多個(gè)負(fù)載信息大的用電終端若集中接入低壓配電網(wǎng)的其中一相或二相，則計(jì)算確 定從該接入相別切換到目標(biāo)接入相別的相別對和連接在該接入相別上的需要進(jìn)行接入相 別切換的所述負(fù)載信息大的用電終端，以使該負(fù)載信息大的用電終端盡可能均勻地分配在 低壓配電網(wǎng)的每一相。
[0022] 進(jìn)一步地，所述負(fù)載信息包括相別及該相的電流和功率中的一種或兩種。
[0023] 本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述電力負(fù)載均衡方法的用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù) 載均衡裝置。
[0024] 所述用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù)載均衡裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于，包括以下模塊：
[0025] 采集模塊，采集接入低壓配電網(wǎng)的各個(gè)用電終端的負(fù)載信息；
[0026] 相負(fù)載計(jì)算模塊，根據(jù)所述用電終端的負(fù)載信息計(jì)算低壓配電網(wǎng)的每一相的總負(fù) 載信息及低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度；
[0027] 平衡判斷模塊，若低壓配電網(wǎng)的三相總負(fù)載不平衡度小于平衡閾值，則執(zhí)行采樣 觸發(fā)模塊；若不小于平衡閾值，則執(zhí)行相別對確定模塊；
[0028] 相別對確定模塊，確定低壓配電網(wǎng)的相間需要進(jìn)行相負(fù)載調(diào)整的相別對和所述相 別對的兩相別之間需要調(diào)整的負(fù)載信息的調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度 小于平衡閾值；所述相別對由低壓配電網(wǎng)的總負(fù)載信息大的相別和總負(fù)載信息小的相別構(gòu) 成；
[0029] 用電終端確定模塊，在所述相別對的總負(fù)載信息大的相別上的用電終端中選擇用 電終端，且所選擇的用電終端的負(fù)載信息之和與所述調(diào)整量值相當(dāng)，以使接入低壓配電網(wǎng) 的三相負(fù)載不平衡度小于平衡閾值；
[0030] 換相模塊，把所選擇的用電終端的接入相別由當(dāng)前接入相別切換到所述相別對的 總負(fù)載信息小的相別；若在采樣周期內(nèi)，則執(zhí)行相負(fù)載計(jì)算模塊，若采樣周期結(jié)束，則執(zhí)行 采樣觸發(fā)模塊；
[0031] 采樣觸發(fā)模塊，根據(jù)設(shè)定的采樣周期觸發(fā)采集模塊進(jìn)行下一次采樣。
[0032] 本發(fā)明裝置在應(yīng)用中，還有如下進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0033] 進(jìn)一步地，所述相別對確定模塊具體完成以下操作：
[0034] 用于確定低壓配電網(wǎng)的相間需要進(jìn)行相負(fù)載調(diào)整的相別對和所述相別對的兩相 別之間需要調(diào)整的負(fù)載信息的調(diào)整量值，以使低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡閾 值；所述相別對由總負(fù)載信息大于相平均總負(fù)載信息的相別和總負(fù)載信息小于相平均總負(fù) 載信息的相別構(gòu)成，所述調(diào)整量值為相平均總負(fù)載信息與所述相別對的總負(fù)載信息小的相 別的總負(fù)載信息的差值及所述相別對的總負(fù)載信息大的相別的總負(fù)載信息與相平均總負(fù) 載信息的差值中的最小值。
[0035] 進(jìn)一步地，所述用電終端確定模塊具體包括：
[0036] 用電終端排序子模塊，根據(jù)用電終端的負(fù)載信息對所述相別對的總負(fù)載信息大的 相別上的用電終端進(jìn)行排序；
[0037] 用電終端選擇子模塊，按序選擇經(jīng)排序操作的用電終端，使所選擇的用電終端的 負(fù)載信息之和與所述調(diào)整量值相當(dāng)，以使接入低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)載不平衡度小于平衡閾 值，且所選擇的用電終端的數(shù)量較小。
[0038] 進(jìn)一步地，所述用于低壓配電網(wǎng)的電力負(fù)載