三相智能調(diào)荷開關(guān)可行性匯報33頁

1、低壓配電網(wǎng)三相智能調(diào)荷開關(guān)的研究與應用項目的實施方案一、三相不平衡問題產(chǎn)生的原因二、三相不平衡問題的危害三、改善三相不平衡現(xiàn)象的措施四、現(xiàn)行改善措施的不足五、三相智能調(diào)荷開關(guān)項目的實施方案六、配電變壓器與三相智能開關(guān)通訊方式的選擇目錄事故性：三相系統(tǒng)中某一相或兩相斷線故障，需盡快消除；正常性：三相負載不對稱，單相大容量負荷在三相四線制系統(tǒng)中容量和電氣位置分布不合理。一、三相不平衡問題的產(chǎn)生原因1、對配電變壓器危害（1）當三相不平衡時，變壓器最大出力只能按最大相負荷電流不超過額定電流為止。偏相越嚴重變壓器利用率越低。（2）負荷較大的一相繞組過熱導致其壽命縮短，嚴重時燒毀變壓器，變壓器運行不對稱，

2、磁路不平衡造成空載和負載損耗增大；二、三相不平衡問題的危害（3）當配電變壓器的三相負載不對稱時，由于Y/YN0接線的變壓器一次側(cè)沒有零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的零序電流完全是勵磁電流，產(chǎn)生的零序磁通重疊在主磁通上，感應出零序電動勢，造成中性點電壓偏移，負荷重的相電壓降低，負荷輕的相電壓上升。2、三相不平衡導致低壓線路損耗增大。 目前普遍釆用的三相四線制接線，當各相負載處于平衡的狀態(tài)時線路損耗最??；當三相負載皆不平衡時，線路的損耗將隨著電流不平衡度的增大而增大，特別是當負載為兩相重、一相輕時，線損損耗最大。不考慮單相負荷功率因數(shù)的情況下附加線損可以按照以下公式計算： 其中，R為干線阻

3、抗， 為中性線阻抗。3、對用戶設(shè)備的不利影響 三相電壓不平衡導致電動機設(shè)備發(fā)熱和振動，出力減少，甚至危及安全運行。三相不平衡還會減少用電裝置的使用壽命，增加維護成本。 1、將不對稱負荷分散接到不同的供電點以減小集中連接造成的不平衡度超標問題。2、使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化。三、改善三相不平衡現(xiàn)象的措施1、相與相間及相與零間接入電容的方式，對功率因數(shù)的補償具有較好效果，但對三相不平衡治理不能達到理想效果，且設(shè)備投資大，技術(shù)要求髙，不利于日常維護。2、 使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化，是目前現(xiàn)場普遍釆用的手段。但缺點是手動改接線工作量大，實時性差，假若能實現(xiàn)三相負荷的自

4、動調(diào)整，就能從根本上解決三相不平衡問題。 四、現(xiàn)行改善措施的不足為解決以上調(diào)荷方式的不足，本項目就是針對該問題研究低壓配電網(wǎng)三相智能調(diào)荷的原理、方法、技術(shù)和實施方案；項目的目標是在研究的基礎(chǔ)上設(shè)計研制出三相智能調(diào)荷控制操作裝置。該裝置通過相間調(diào)節(jié)負載來達到負荷平衡的目的，實現(xiàn)三相負荷的實時調(diào)整。以市面上成熟的低壓開關(guān)為基礎(chǔ)研發(fā)一種換相開關(guān)，實現(xiàn)三相可調(diào)節(jié)負荷的快速安全動作。三相智能調(diào)荷開關(guān)調(diào)節(jié)手段是將負荷在低壓三相母線間進行調(diào)整，安裝于低壓單相支線至低壓三相四線接點處。五、三相智能調(diào)荷開關(guān)的實施方案如圖1所示，安裝于低壓集中表箱內(nèi)或 220V 線路首端，進線為三相四線，出線為單相兩線。智能換相

5、開關(guān)收到換相命令后可在帶負載狀況下完成換相工作，換相時不影響用電設(shè)備正常運行。三相智能調(diào)荷開關(guān)的基本構(gòu)成示意圖如圖2所示。三相智能開關(guān)主要由微處理器、換相開關(guān)本體、人機接口、電源模塊、控制模塊和通信模塊等元件組成。微處理器主要完成相關(guān)數(shù)據(jù)處理、故障監(jiān)測以及控制指令輸出等; 人機接口可對終端主要參數(shù)進行設(shè)定; 電源模塊可為終端提供直流電源; 控制模塊用于控制換相開關(guān)并能夠顯示開關(guān)狀態(tài); 通信模塊對內(nèi)可與微處理器通過串口連接，對外可與主站系統(tǒng)或換相開關(guān)集控。三相智能開關(guān)各部分的功能除了上述功能外，三相智能開關(guān)的可以實現(xiàn)實時在線處理，三相智能調(diào)荷開關(guān)的控制系統(tǒng)能設(shè)置程序采集運行電流值，并根據(jù)配變終端

6、的命令進行運行狀態(tài)判斷和處理。選相開關(guān)分斷系統(tǒng)可以使開關(guān)在很短的時間內(nèi)完成分斷和閉合，在用戶側(cè)用電設(shè)備不受干擾。調(diào)荷具體方法如下：主站系統(tǒng)收到各智能開關(guān)運行電流后，進行線路三相負載電流計算，得出三相不平衡度。當主站系統(tǒng)計算三相電流不平衡率值達到或超過設(shè)定值時，根據(jù)設(shè)定數(shù)學運算，確定各三相智能開關(guān)所帶單相負載是否需要調(diào)整，以及調(diào)相方案，命令指定智能換相開關(guān)的三個開關(guān)的開閉，實現(xiàn)負載由負荷較重的相轉(zhuǎn)至負荷較輕的相，使得該低壓網(wǎng)絡的三相負荷始終處于接近最佳平衡的狀態(tài)。1、自動 /手動換相切換;2、可插拔的通信模塊接口: 兼容的通信模塊3、 顯示功能: 指示燈方式顯示相別、通信狀態(tài)等信號量; 數(shù)碼顯示

7、電流、電壓等信息;4、進線端某相失電自動換相功能。5、采用大電流斥力觸頭，選相開關(guān)分合閘速度非?？?，用戶感受不到停復電過程。三相智能調(diào)荷開關(guān)滿足以下技術(shù)要求為防止多個換相開關(guān)同時動作時，設(shè)備出現(xiàn)震蕩總站需要確定開關(guān)換相終端的動作次序，并注意動作時間間隔，在規(guī)定時間間隔內(nèi)對同一支路只操作一個終端。在規(guī)定時間間隔內(nèi)( 如 5min 可設(shè)置) ，對同一設(shè)備只操作1 次。判斷上次控制設(shè)備控制是否成功，如成功，設(shè)定成功閉鎖，并累加動作次數(shù); 如失敗，設(shè)定失敗閉鎖，并累計連續(xù)失敗次數(shù)，如失敗次數(shù)達3 次，將該設(shè)備置事故閉鎖。電能質(zhì)量-三相電壓允許不平衡度中對不平衡度的概念及計算方法有明確規(guī)定。三相不平衡度

8、是指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負序分量均方根值與正序分量均方根值的比值來表示。三相不平衡度的算法選擇三相電壓不平衡度： U2:三相電壓正序分量的均方根值; U1:三相電壓負序分量的均方根值。計算三相電壓不平衡度，需知道電壓正序分量和負序分量的值。而在實際工作中，測量各個矢量的大小以及相位并不可行，且通過各矢量的大小及相位計算正序和負序分量值，運算比較復雜。兩種不平衡度計算方法的比較三相電流不平衡度是通過測量線路首端三相負荷電流的大小，利用數(shù)學方法計算得出，三相電流不平衡度的計算式為： Imax:最大相負荷電流； Iav:平均負荷電流通過對比并結(jié)合三相智能調(diào)荷開關(guān)換相調(diào)荷的原理

9、，擬選用電流不平衡度作為本項目計算三相不平衡度的方法。電力部有關(guān)規(guī)程明確指出，變壓器二次側(cè)的三相電流不平衡度不能大于10%，低壓主干線及主要分支線的首端三相負荷電流不平衡度不得大于20%。為達到規(guī)程要求，在本項目中我們選擇不平衡度閾值為10%。 每臺智能開關(guān)單獨編號為n ，三相智能開關(guān)當前狀態(tài)設(shè)為S，根據(jù)其調(diào)相閉合開關(guān)處于相序a, b, c的不同，s有a, b, c三種值，對應每臺三相智能開關(guān)當前電流一記為Ins。算法如下： 設(shè)定一個監(jiān)測周期T ，T根據(jù)需要設(shè)定時間。 基于換相原理的負荷平衡調(diào)節(jié)算法三相負荷不平衡度設(shè)目標函數(shù)f(k)=k-0.10，使f(k)0位調(diào)整的目標。在一個監(jiān)測周期T內(nèi)，

10、如果K10%，不自動調(diào)整程序；如果K10%，啟動調(diào)整程序。假若了 ，即A相負荷最大，B相負荷最小取調(diào)整參考值將Is與Ina比較，n的取值從第一個a狀態(tài)的智能開關(guān)編號，逐個增加，直到Is Ina ，假若此時取個m個Ina ，則將這m個狀態(tài)的智能開關(guān)的調(diào)相開關(guān)，由a狀態(tài)調(diào)至b狀態(tài)。此時，這m個三相智能開關(guān)控制負荷由A相調(diào)至B相。完成一輪調(diào)整。再計算當前狀態(tài)下的 IA,IB,IC ,計算三相負荷不平衡度，如果K10%本周期調(diào)整結(jié)束；如果K10%，啟動第二輪調(diào)整程序。直至K10% 。三相智能開關(guān)調(diào)相程序算法三相不平衡度算法程序流程圖如圖3所示。參照配電自動化系統(tǒng)通信，配電變壓器與智能開關(guān)的通信方式可選

11、擇光纖專網(wǎng)、配電線載波、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)。六、配電變壓器與智能開關(guān)通訊方式的選擇1、配電線載波帶寬、穩(wěn)定性和可靠性無法滿足本項目要求。2、采用無線專網(wǎng)方式需建設(shè)多個基站，建設(shè)投資大，本項目中不適用。3、采用光纖專網(wǎng)的通信方式非常理想，但是這種接入方式不具有典型性，在大面積實施時，建設(shè)投資非常大，建成后運行維護費用高。以上三種方式均不適用于該項目中的配電變壓器與智能開關(guān)的通訊。光纖專網(wǎng)、配電線載波、無線專網(wǎng)方式在配電自動化技術(shù)導則中提出：無線公網(wǎng)宜選擇 GPRS/CDMA/3G；采用無線公網(wǎng)通信方式時應符合相關(guān)安全防護和可靠性規(guī)定要求。也就是指采用無線公網(wǎng)方式時，既要考慮通信傳輸時延，又要考慮

12、安全性。無線公網(wǎng)的選擇1、在通信運營商本地網(wǎng)（地區(qū)范圍）內(nèi)，3G 移動終端到主站的時延一般在 10 ms 內(nèi)，在省網(wǎng)內(nèi)時延一般在 100 ms 內(nèi)，比 GPRS 時延低。路由器、防火墻隔離裝置的時延一般在 1 ms 內(nèi)。因此采用 3G 通信方式，延時指標有保障。2、3G技術(shù)不僅可以采用GPRS通訊的安全防護措施，而且由于 3G 技術(shù)在空中接口引入了 CDMA 機制，安全性比 GPRS 更高。同時在主站與通信運營商互連處可增加隔離裝置，進一步提高安全防護水平3G通訊方式的特點ADSL 接入方式用于智能換相開關(guān)的通信，與 3G方式類似。因為采用 3G 比采用 ADSL 方式更易實施（無需布線），建成后的運行維護也更簡單。因此智能開關(guān)與配電