低压三相不平衡调节装置的研制

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1、低压三相不平衡调节装置的研制（1、3、4国网安徽省电力公司芜湖供电公司芜湖241002;2中电普瑞科技有限公司北京102200）摘要：现代电力电子技术及相关产业的迅猛发展，促使电网和负荷的构成出现了新的变化趋势。大量非线性冲击性负荷和单相负荷的接入和运行，进一步加剧了电网电压波动、闪变、三相不平衡等现象，并严重威胁电网的安全稳定运行。因此，如何优化配电M络一直都是国内外研究的重点，而配电网络三相不平衡调节更是其中的重要内容。木文针对上述问题，并结合我国低压配电网系统的特点，研制了一套低压三相不平衡调节装置样机，进行了相关实验研究。实验结果表明这种调节装置具有出色的调整

2、三相负荷不平衡的能力，而且性能优越。关键词：电力电子；三相不平衡；换相开关；低压配电网1背景近些年来，在我国国民经济迅猛发展的大背景下，电力系统所承担的角色也越来越重要，同时也催生了许多新的技术难题，如何改善电力系统三相不平衡就其中一个较为棘手的课题［1］。目前，在国家电公司低压配电网系统中，存在着大量的单相、不对称、非线性、冲击性负荷。三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡会导致供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性［2,3］。木项目研制一种380V智能化、环保

3、型智能三相不平衡治理开关（DUS），它融合了可控硅和交流接触器的优点、将可控硅与继电器并联，采用DSP控制，在投入和切除的瞬间由可控硅承担过零投切（即电压过零时投入，电流过零时切除），然后由磁保持继电器接通运行。由于可控硅过零投切，只有无涌流特点，并且导通时间极短，不会引起发热，磁保持继电器在吸合和断开瞬间都没有涌流和火花，对电网无冲击，是理想的三相不平衡治理开关。本文的主要研究内容如下：(1＞简要介绍了三相不平衡装置的工作原理。(2)研究切换方式与控制保护策略。(3)对装置的技术特性进行了说明。2工作原理装置由主控制器与智能换相开关组成。主控制器根据各组换相开关电流

4、大小智能分配各相电流，确保三相负荷平衡。换相开关采用双相晶闸管并联接触器结构，换相过程不停电、无冲击、切换速度快，换相开关与主控制器之间通过GPRS无线通讯，易于扩展免维护，装置系统示意图如图1所示。主控制器是整个装置的控制终端，每套装置只冇一个主控制器。它负责采集整个装置的各种状态信息和数据，通过逻辑运算发出各种指令完成整个装置的操控。它检测配网总线的电压信号；接收换相开关上传的负载电流数据，计算负载平衡度及分布情况，通过分析计算给各个换相开关发出换相命令；接收换相开关上传的运行状态和故障信息，然后做出相应的控制操作。换相开关是装置的分支和执行机构，根据配变的容量与

5、负载的分布情况不同可灵活选择换相开关的容量和数量。它负责采集负载电流数据，与自身的状态信息一起通过GPRS无线通讯上传给主控制器；接收主控制器的换相命令进行换相操作；接收主控制器的故障保护命令进行相应的操作；显示自身的运行状态信息。每套三相不平衡调节装置只有一个主控制器，但换相开关的数量是不定的，根据现场应用情况的不同，配备数量不等的换相开关。换相开关与主控制器之间通过GPRS无线通讯的方式实现信息交互，这样现场应用安装灵活。因为采用的GPRS通讯方式，每套装置可定吋向用户的控制终端(如手机)发布装置运行信息。3控制策略3.1系统级控制策略系统级控制策略流程图如图2所

6、示。图2系统级控制策略流程图3.2装置级控制策略图3装置级结构图装置级结构图如图3所示。每个开关接4户负荷，根据每个换相开关的物理地址进行编组，每三个开关一组，共分为N组（若不是3的倍数，剩余负荷不参与调节），每组分别接入A、B、C三相。当主控制器检测到电压不平衡吋，计算各相电流总和，得到排序为X>Y>Z,选择每组开关X>Z部分，然后找出最接近X-Z的组别，将X与Z进行换相操作（开关未动之前可预测计算）。无论如何操作，每组内的换相开关必须分别接A、B、C中的一相。装置所采用的换相开关如图4所示，换相开关采用晶闸管阀与交流接触器并联结构，其中晶闸管采用

7、反并联结构。在配电网三相不平衡度满足国标要求吋，换相开关保持在工作相，工作相交流接触器合闸，晶闸管闭锁；非工作相交流接触器处于分闸状态，晶闸管闭锁［4】。在系统三相不平衡度超过国标要求吋，换相开关会切换至低负载相，工作过程如下：工作相晶闸管导通，工作相交流接触器分闸，工作相晶闸管关断，低负载相晶闸管过零导通，低负载相交流接触器合闸，低负载相晶闸管闭锁。图4换相开关示意图4技术特性三相不平衡治理：能够对配电网三相不平衡进行调节，使三相支路平均分配负荷，降低三相不平衡引起的三相负载及变压器损耗，提高供电质量和供电可靠性，降低用户投诉率；不停电切换技术：采