[发明专利]一种混合型用电负荷三相不平衡调节系统

说明书

本发明公开了一种混合型用电负荷三相不平衡调节系统，包括配电变压器、智能控制器、4G模块/智能网关、TTU计量模块、有源型三相不平衡调节模块、无源型三相不平衡调节及无功补偿模块、智能配电模块和换相开关，所述配电变压器分别连接智能控制器、4G模块/智能网关、TTU计量模块、有源型三相不平衡调节模块、无源型三相不平衡调节及无功补偿模块和智能配电模块，智能配电模块还连接换相开关，换相开关还连接单相负载，本发明可以可实现三相不平衡的平滑调整；可兼顾无功补偿和三相不平衡调节；响应速度快，无电压闪变和波动；无谐波电流污染，安全性更高，可靠性更好等特点。

技术领域

本发明涉及配电网电能质量治理技术领域，具体是一种混合型用电负荷三相不平衡调节系统。

背景技术

低压配电台区主要面向居民用电，以单相用户为主，由于用户用电时段的随机性、单相与三相负载混用等原因，导致配电台区在实际运行中普遍存在着比较严重的三相不平衡。

三相电压或电流不平衡会对电力系统和用户造成一系列的危害：首先，加大线路损耗，三相四线制系统当工作在三相不平衡情况时，中性线就会有电流，增加了线路损耗；其次，增加变压器损耗，当变压器工作在不平衡状态时，其产生的零序电流会导致零序磁通的出现，使变压器严重发热，减小使用寿命；最后，产生低电压问题，无法保证用电安全。三相不平衡会导致变压器内部三相不等的压降，重载的一相电压降低，造成低电压，轻载的一相则会电压升高，损坏用电设备，发生不安全事故，用电可靠性降低。

为了全面贯彻建设智能电网“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进”的工作方针，提升农网智能配电台区工程建设规范化和标准化水平，满足农网智能化发展需要和客户对供电能力、供电质量和供电服务的新要求，提高供电能力和供电可靠性，提升运行管理水平和服务能力，农网智能低压配电台区建设已是必然趋势。

三相不平衡的危害性：在低压配网系统中，一般采取三相四线制，用电终端多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同、用电时间不固定。电网中广泛存在着三相电流不平衡，并且不平衡状况具有无规律性，它对配电和用电设备的主要危害如下：额外增加了线路的功率损耗，造成用户不必要的电费支出；增加了配电变压器的铜损，减少其出力程度，影响其长期可靠运行；降低了电动机的输出功率，使其绕组温度升高，危机其安全运行；可能进一步造成三相电压不平衡，致使电压高的一相上挂载的用电设备烧坏，而电压低的一相上挂载的用电设备无法正常使用。

传统三相不平衡调节方式及其特点：

1)换相开关技术：

换相开关技术是由一个智能换相终端(负责负荷监测与自动换相控制)和若干个换相开关单元(负责执行负荷换相的操作机构)组成。智能换相终端实时监测配变低压出线的三相电流，如果在一定监测周期内配变低压侧三相负荷不平衡度超限，智能换相终端读取配变低压出线和所有换相开关单元各负荷支路的电流、相序实时数据，进行优化计算，发出最优换相指令，使各换相开关根据指令进行换相动作，调整用户负载，使得配电台区三相负荷均衡分配。需要按照ABC三相，把所有的单相或两相负荷分成若干组，每组用一个电子开关进行换相控制。从一定程度上缓解了三相不平衡，但当每组内负荷发生动态变化或分组不够精确时，系统始终会存在三相不平衡。另外，在换相过程中，还存在电压闪变和跌落。

2)纯无源型补偿技术：

根据wangs定理(王氏定理)，投切分相电容器，调节每相无功电流，投切相间电容器，转移相间有功电流。三相不平衡的具体调节效果，取决于相间电容器和分相电容器的分组数量和容量级差。在实际使用过程中，由于电容容量的离散性，系统仍然在一定程度上存在着不平衡，并且当负荷快速变化时，电容往返投切频繁，会加速其老化。另外，在一些应用场合，无法同时兼顾无功补偿和三相不平衡电流调节。

3)纯有源型补偿技术：