本發(fā)明涉及智能配電技術領域，特別是涉及一種換相開關式三相負荷不平衡治理裝置。

背景技術：

近年來，我國配電網(wǎng)建設投入不斷加大，配電網(wǎng)發(fā)展取得顯著成效，但用電水平相對國際先進水平仍有差距，城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展不平衡，供電質量有待改善。建設城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、安全可靠、經(jīng)濟高效、技術先進、環(huán)境友好的配電網(wǎng)絡設施和服務體系一舉多得，既能夠保障民生、拉動投資，又能夠帶動相關制造業(yè)水平提升，為推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源戰(zhàn)略提供有力支撐，對于穩(wěn)增長、促改革、調(diào)結構、惠民生具有重要意義。

配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，傳輸距離長，降壓層次多，點多面廣，運行狀態(tài)受運行方式和負荷變化的影響較大，這些狀況導致配電網(wǎng)在一定區(qū)域和時段處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)，需要對電壓和無功等指標進行協(xié)調(diào)控制。在低壓三相四線制的城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中：由于用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同。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，也無法事先預知。導致了低壓供電系統(tǒng)三相負載的長期性不平衡。

針對三相負荷不平衡，目前主要的解決方案有前期配電網(wǎng)建設時針對將單相負荷均勻的分配到三相負荷上，在實際運行中查看負荷平衡情況，再進行手動調(diào)整，但是這種方式不經(jīng)濟，并且影響供電連續(xù)性。

目前，三相負荷不平衡治理設備各方面技術還未成熟，在國外的中低配電網(wǎng)中，也較少采用三相負荷不平衡治理設備。部分三相不平衡地區(qū)一般采用手動或自動投切的電容器組進行補償。但是,即使是最先進的晶閘管分相投切電容組,只能解決功率因數(shù)的補償問題,也不能有效的平衡三相負荷。

近年來出現(xiàn)了一種新的電力電子式三相不平衡治理裝置，其以igbt(絕緣柵雙極晶體管)開關為核心的無功功率補償單元，采用先進的pwm脈寬調(diào)制技術，實現(xiàn)電能變換的一種全數(shù)字化電力電子裝置。一般采用三相四線制，能夠針對波動負載進行快速有效的動態(tài)無功補償，對電壓波動與閃變、負荷不平衡、功率因數(shù)、諧波進行補償，在有效改善電能質量。但其存在自身損耗高、噪音及諧波污染等弊端。

目前主流的換相開關式三相負荷不平衡治理裝置主要采用圖1所示的方案。

本方案一共三個接觸器，三個雙向晶閘管，每相串聯(lián)快速熔斷器。雙向晶閘管并聯(lián)接觸器，利用了復合開關原理，可以使得接觸器投切時無弧無電壓，換相時間快。但該方案在實施中雙向晶閘管長期在線路中工作，如果有雷電沖擊或其它干擾進入裝置可能造成晶閘管誤導通，存在相間短路的可能性。并且接觸器線圈需要長期帶電閉合，耗能大、老化快。并且一旦控制電路掉電，接觸器斷開，影響供電連續(xù)性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種換相開關式三相負荷不平衡治理裝置。該換相開關式三相負荷不平衡治理裝置能夠避免在負荷投切瞬間產(chǎn)生的較大涌流,避免晶閘管長期運行的損耗，并且不停電進行換相。

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種換相開關式三相負荷不平衡治理裝置，其特征在于：至少包括：

控制部件和執(zhí)行機構；其中：

所述執(zhí)行機構包括至少一個換相開關；

所述控制部件包括至少一個主控制器；

用于檢測分支電網(wǎng)上電流信息的電流傳感器；所述電流傳感器的信號輸出端子與主控制器的輸入端子電連接；

所述主控制器連接于三相電網(wǎng)；每個主控制器可通過有線通信或無線通信與至少一個換相開關連接，換相開關與負載電連接；

每個主控制器檢測三相不平衡電流、該主控制器控制的換相開關的故障信息、當前相位、當前負載電流；通過對換相開關不同換相組合進行排列，取得最優(yōu)換相方案，下發(fā)換相命令。

進一步：每個換相包括兩個單刀雙執(zhí)的磁保持繼電器及一個單刀單執(zhí)的磁保持繼電器；所述兩個單刀雙執(zhí)的磁保持繼電器為第一磁保持繼電器、第二磁保持繼電器；所述一個單刀單執(zhí)的磁保持繼電器為第三磁保持繼電器；所述分支電網(wǎng)的a相接線端子和b相接線端子分別與第一磁保持繼電器的兩個輸入端子電連接；所述第一磁保持繼電器的輸出端子和分支電網(wǎng)的c相接線端子分別與第二磁保持繼電器的兩個輸入端子電連接；所述第二磁保持繼電器的輸出端子依次通過第三磁保持繼電器、電流傳感器與控制器的模擬量輸入端子電連接；所述第三磁保持繼電器的兩端并聯(lián)有晶閘管。

進一步：所述控制器和換向開關之間通過gprs移動通信、電力載波通信、無線通信，有線485通信中的一種。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

通過采用上述技術方案，本專利與傳統(tǒng)技術相比較，具有如下的優(yōu)點：

1.工作功耗低，降損節(jié)能；

2.電流過零切除，電壓過零投入，換相速度快，無沖擊，壽命長；

3.可靠硬件互鎖，避免相間短路；

4.斷電不影響供電可靠性；

5.模塊化設計，結構緊湊、靈活。

附圖說明：

圖1是傳統(tǒng)裝置的電路圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電路圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用狀態(tài)圖；

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖2至圖3，一種換相開關式三相負荷不平衡治理裝置，包括：

控制部件和執(zhí)行機構；其中：

所述執(zhí)行機構包括至少一個換相開關；

所述控制部件包括至少一個主控制器；

用于檢測分支電網(wǎng)上電流信息的電流傳感器；所述電流傳感器的信號輸出端子與控制器的輸入端子電連接；

用于檢測分支電網(wǎng)上電流信息的電流傳感器；所述電流傳感器的信號輸出端子與主控制器的輸入端子電連接；

每個主控制器檢測三相不平衡電流、該主控制器控制的換相開關的故障信息、當前相位、當前負載電流；并通過不平衡計算策略，計算得到每個開關調(diào)節(jié)目標相位，下發(fā)換相命令。

在上述優(yōu)選實施例的基礎上：每個換相開關包括兩個單刀雙執(zhí)的磁保持繼電器及一個單刀單執(zhí)的磁保持繼電器；所述兩個單刀雙執(zhí)的磁保持繼電器為第一磁保持繼電器、第二磁保持繼電器；所述一個單刀單執(zhí)的磁保持繼電器為第三磁保持繼電器；所述分支電網(wǎng)的a相接線端子和b相接線端子分別與第一磁保持繼電器的兩個輸入端子電連接；所述第一磁保持繼電器的輸出端子和分支電網(wǎng)的c相接線端子分別與第二磁保持繼電器的兩個輸入端子電連接；所述第二磁保持繼電器的輸出端子依次通過第三磁保持繼電器、電流傳感器與控制器的模擬量輸入端子電連接；所述第三磁保持繼電器的兩端并聯(lián)有晶閘管。

在上述優(yōu)選實施例的基礎上：所述控制器和換相開關之間通過gprs移動通信、電力載波通信、無線通信，有線485通信中的一種。

上述優(yōu)選實施例主要由主控制器與換相開關組成。主控制器是整個裝置的控制核心，換相開關是裝置的執(zhí)行機構，它們之間通過通訊進行信息交互，相互配合完成對配網(wǎng)三相不平衡問題的治理。

主控制器是整個裝置的控制終端，每套裝置只有一個主控制器。主控制器檢測三相不平衡電流及各個換相開關的故障信息、當前相位、當前負載電流，通過不平衡計算策略，計算得到各個開關調(diào)節(jié)目標相位，下發(fā)換相命令。

換相開關是裝置的分支和執(zhí)行機構，根據(jù)支路的容量與負載的分布情況不同可靈活選擇換相開關的容量和數(shù)量。它負責采集負載電流數(shù)據(jù)，與自身的狀態(tài)信息一起通過通訊上傳給主控制器；接收主控制器的換相命令進行換相操作；接收主控制器的故障保護命令進行相應的操作；顯示自身的運行狀態(tài)信息。

主控制器與換相開關間通信兼容多種通信方式，包括但不限于gprs移動通信、電力載波通信、無線通信，有限485通信。

本專利提出以下新的方案采用兩個單刀雙執(zhí)的磁保持繼電器，及一個單刀單執(zhí)的磁保持繼電器，該方案在換相期間除能夠做到“電流過零切除，電壓過零投入”外，三相切換相互閉鎖，不會出現(xiàn)相間短路，并且開關體積比其它方案都小，利于開關的小型化設計。

可將換相開關進行模塊化設計，三相出單相采用一個模塊，三相出三相可以采用三個模塊并聯(lián)。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。