基于换相开关与能源控制器的三相不平衡治理研究

来源：华佗小知识

应用技术AppliedTechnology文章编号院1674-9146渊圆园21冤06原园62原园3

基于换相开关与能源控制器的三相不平衡治理研究于振超袁朱德良袁孟令欣袁滕培青

渊中电装备山东电子有限公司袁山东济南250109冤摘要院为落实各电力公司配电网精益化管理工作要求袁针对配电台区三相负荷不平衡问题袁提出将能源控制器与换相开关结合袁治理低压配电台区中出现的动态化尧随机性的三相负荷不平衡遥能源控制器与换相开关相结合的调节系统能够在控制端实时监控换相开关的状态并将相关数据上报至服务器袁方便主站用户查看遥换相开关能够在配电末端实时采集用户的相关电量信息袁执行能源控制器的换相策略袁从用户侧根本解决三相负荷不平衡问题遥关键词院三相负荷不平衡曰能源控制器曰换相开关曰低压配电中图分类号院TM714文献标志码院ADOI院10.3969/j.issn.1674-9146.2021.06.062随着泛在电力物联网的发展袁电力设备也在朝

衡的台区治理中曰然后进行整个三相负荷不平衡治着智能化尧移动化尧大数据化方向发展袁物联网技理系统出厂前的试验验证分析曰最后将换向开关与术在电力方面的应用给予了终端设备新的生命力遥三相不平衡能源控制器应用到现实场景中去检验整未来的中国电力必将是各种电力设备之间尧用户与

套三相调节系统的实际效果遥智能终端之间尧电网企业与设备之间的互联互通尧1换相开关的功能及应用

信息共享袁同时电力工作人员可以在任何时间尧任在三相负荷不平衡的治理中袁换相开关具有至何地点快速地排障检修所辖范围内的电力设备[1]关重要的作用袁它能够从整个台区根源部解决三相配电台区三相负荷不平衡对配电网供电安遥

全尧负荷不平衡的问题遥相比其他的调节设备袁换相开供电质量和经济运行产生不良影响袁是配电网运行关是装在用户的表箱侧袁能够实时监控台区边缘的的薄弱环节之一遥为了加快推进泛在电力物联网的用电情况并进行实时调节遥换相开关在换相过程中建设袁促进传统电力向智能电力转型袁推进落实各能够无时延切换袁不会放大谐波袁具有工作噪音电力公司对配电网精益化管理的需要袁治理低压台小尧带电功耗低等特点遥

区三相负荷不平衡已经成了迫在眉睫的工作遥能源换相开关是由三相继电器组成的换相切换器遥控制器具备信息采集尧物联代理及边缘计算功能袁在接收到能源控制器的换相指令后袁开关会将原支撑营销尧配电及新兴业务遥需要采用硬件平台有的继电器状态改变袁切换至目标继电器的命令化尧功能软件化尧结构模块化尧软硬件解耦尧通信状态[3]协议自适配设计袁满足高性能高并发尧大容量存响是一个关遥如何键保证性的换问题相过袁程为中此不对袁通相关过实电器验造来成影检验储尧多对象采集需求袁集配电台区供用电信息采换相开关的可靠性遥

集尧各采集终端或电能表数据收集尧设备状态监测在电力设备正常给各种家用电器供电的过程及通讯组网尧就地化分析决策尧协同计算等功能于中袁所有电器的用电波形是一种正弦波遥在装上换一体的智能化终端设备[2]相开关后袁换相开关在切换过程中能够在坐标的零结合是解决以上问题的关遥键所将换在相遥

开关与能源控制器点位置将相位切换袁是最佳时刻袁既可以保证用电本文首先介绍换相开关的功能特点及应用袁再安全袁又不会被用户觉察[4]将能源控制器与换相开关结合应用到三相负荷不平

的电压波动遥

遥第63页图1为换相时收稿日期院2020原11原09曰修回日期院2020原11原23

作者简介院于振超渊1992要冤袁男袁山东烟台人袁硕士袁工程师袁主要从事智能终端尧嵌入式软件和无线通信研究袁E-mail院872702434@qq.com遥

图1负载端电压波形图

以上实验结果证明袁换相开关在相序之间的切

换零误差都小于一个周波袁能够在10ms内完成切换遥同时袁在开关换相过程中需要做到的就是过零投切袁即过零投切误差不应该大于1ms遥通过波形检测的结果见图2遥

Ut2-a

过零切相时间波形图渊a冤

Ut2-b过零切相时间波形图渊b冤图2过零切相时间波形图

AppliedTechnology应用技术由上可得袁换相开关在相位切换过程中能够无视觉感受地带电工作袁准确无误地根据换相指令进行换相袁给用户一个良好的用电体验遥

智能控制器部分相当于监控整个台区用电情况的汇集单元袁能够与台区的换相开关通过LoRa或者载波等通信方式进行通信袁通过嵌入的换相策略实时监控实时调节[5]别是交采模块尧换相策遥智略能模控块制尧器数共据有汇7集模个部分块袁尧分微控制单元渊MicrocontrollerUnit袁MCU冤模块尧显示模块尧下行通信模块和4G通信模块[6]按照此方案类推袁对于其他复杂遥

台区的设备安装袁需要根据现场的环境特点有针对性地确定换相开关的安装数量和位置袁通过与智能控制器的协调袁将台区负载率和不平衡度控制在要求范围内遥2系统验证分析

通过上述安装设备的方法可以解决三相负荷不平衡的问题袁但是整个调节系统在出厂前需要做大量的试验分析来验证方案的可行性袁包括通信尧换相尧采集等遥换相调试和检验无法满足输出不同负载的要求袁尤其在大负载下进行调节袁在实验室及生成过程中会存在设备及作业人员操作不当等不安全因素遥为确保不因设备及人为故障导致不合格产品流出及保护人身尧设备的安全袁规范合理地用电袁可通过三相调节测试台来模拟各种大负载和动态化不平衡的情况袁其中试验的条件是三相负荷不平衡不是由线路严重接线不均导致的遥实验中所用的负载多为容性白炽灯[7]是通过放大电流互感器后袁采能源集而控来制[器8]所采集的电流三相不平衡度统计表遥

遥表1为换相后表1

换相后三相不平衡度统计表负载初始制造换相后组别相序负载数占比不平衡度不平衡度/%/%/%A相833.33一组B相833.33236.3C相833.33A相1041.67二组B相833.33405.4C相625A相1041.67三组B相729.1725.210.6C相729.17A相12渊固定负载8组冤50四组B相62539.811.4C相625A相12渊固定负载12组冤50五组B相62550.43.7C相625科技创新与生产力2021年6月总第329期063.com.cn. All Rights Reserved.应用技术AppliedTechnology通过表1可知袁在模拟台区安装换相开关的前

衡现象而导致以下问题院一是负载率短时内高低落提下袁在台区的固定负载数量固定的情况下袁可将差大曰二是变压器最大输出容量和利用率严重降整个台区的三相负载不平衡度降到规定标准的20%低曰三是低电压和停电等问题经常发生曰四是台区以下遥由此可知整套调节系统是可以安装挂试的遥过载能力降低遥在台区设备安装之前袁首先将相关3实际案例应用

的数据进行采集汇总袁根据现场实际统计一日不同以2019年枣木栏台区为例遥该台区位于农村时间段的三相电流的动态曲线袁并制作安装方案遥地区袁用电情况复杂袁长期以来存在严重三相不平

安装前的三相不平衡度见图3遥

50不平衡度单相最大负债率454035302520151050图3

安装前渊2019年9月4日冤的供电所三相不平衡度

通过换相开关与能源控制器相结合的三相负荷衡尧线损率等都得到了明显的改善袁台区精益化管不平衡治理方案袁现场施工安装后袁三相负荷不平

理能力得到了明显提升袁见图4遥

140120A相电流B相电流C相电流100806040200图4安装后渊2020年7月26日冤的供电所三相电流动态图同此袁其他台区的治理情况也得到了验证袁不参考文献院

同试点不同时间的复杂情况均得到了改善袁得到相[1]张志华,李今宋,周捷,等.低压三相负荷不平衡治理控制策略

关电力公司的好评袁有助于此方案的推广完善遥研究[J].电气自动化,2016,38(2):69-71.

4结束语

[2]周恒逸,齐飞,毛柳明,等.基于SVG调节配变三相不平衡

换相开关与能源控制器相结合的三相不平衡治电流的应用研究[J].高压电器,2016,52(5):48-53.

理方案能够降低三相不平衡袁进而降低线损率遥整[3]张沈习,程浩忠,邢海军,等.配电网中考虑不确定性的分布式

电源规划研究综述[J].电力自动化设备,2016,36(8):1-9.体的换相调节系统对于随机性尧动态化的台区三相[4]白磊.浅谈低压配电网故障原因及对策[J].电子世界,2018(15):

负载不平衡治理具有显著成效遥但是袁由于存在台182+184.

区用电复杂多样化尧用电设备种类复杂化尧现场施[5]程晨.低压配电网三相不平衡治理的研究[D].成都:电子

工繁琐化等问题袁对换相开关和能源控制器提出了科技大学,2017.

不少考验遥

[6]王瑶.低压开关的永磁控制技术研究[D].保定:华北电力

后期将会针对实际情况袁对换相策略模块和换大学,2014.

相模块进行产品升级袁围绕运维管控为主尧技术改[7]陈浩.基于智能换相开关的配电台区三相不平衡治理研究

造为辅的策略袁为配电台区的精益化管理作出应有与应用[D].西安:西安理工大学,2019.

的贡献遥

[8]胡正杨.农网三相不平衡控制方法的研究[D].合肥:安徽

大学,2019.

渊英渊文部责任分编下辑转第石67志荣页冤

冤

LNG冷能空分具有生产流程长尧运转设备多尧3冤LNG冷能空分工艺同时在电气尧给排水尧操作要求高的特点袁需要消耗较多的能量遥为保证建筑尧通风及空气调节尧设备选型等方面采取各种工程项目可以合理利用并节约能源袁在项目设计中节能措施袁与同等规模的常规空分相比袁电耗节省需积极采用新技术尧新工艺尧新设备以及新材料袁56%左右袁水耗节省99%以上遥使生产过程中的水尧电尧气等的消耗得到进一步的4结束语

降低袁从而进一步提高节能效果遥

对于空分产品而言袁因为产品本身差异不大袁参考文献院

所以竞争力主要集中在价格尧安全性尧供应的可靠[1]江蓉,黄震宇.LNG冷能空分技术的开发与应用[J].低温与

性和气体应用技术方面遥一般情况下袁空分装置的特气,2016,34(4):1-4.

低温环境完全由电力驱动的机械制冷产生袁随着温[2]夏鸿雁,顾燕新.LNG冷能在液体空分设备上的应用研究[J].

度的降低袁消耗的电能将急剧增加袁因而电力成本深冷技术,2014(1):12-16.

占生产成本的70%左右遥利用LNG气化的冷能冷[3]江克忠,杨学军,刘成,等.LNG冷能综合利用研究[J].低温与

特气,2008,26(2):1-5.

却液化空气来制取空分产品袁可实现空分运行机组[4]黄震宇,易希朗.一种高效利用液化天然气冷能的空分系统:

小型化袁通常可以节约电耗56%左右袁且无水耗袁200910059100.0[P].2009-09-16.

在节能上具有很大优越性袁使空分产品具有很强的[5]江克忠,李传明,贺雷,等.一种利用液化天然气冷能的空分

市场竞争力遥

系统:201020548662.X[P].2011-06-01.

ApplicationandEnergyConservationAnalysis

渊责任编辑

石志荣冤

ofLNGColdEnergyAirSeparation

XUPeng

(SinopecNanjingEngineering&ConstructionInc,Nanjing210049China)

Abstract院Thispaperintroducesthecharacteristics,advancementandapplicationofLNGcoldenergyairseparationtechnology,analyzestheenergysavingmeasuresandenergysavingeffectofLNGcoldenergyairseparation,pointsoutthattheuseofLNGcoldenergyforairliquefactionseparationtoproduceliquidnitrogen,liquidoxygenandliquidargonhasremarkableenergysavingeffect,greatlyreducesenergyconsumptionandhasstrongmarketcompetitiveness.Keywords院LNG;coldenergyairseparation;energyconservation渊上接第页冤

ResearchonThree-PhaseImbalanceTreatment

BasedonCommutationSwitchandEnergyController

YUZhen-chao,ZHUDe-liang,MENGLing-xin,TENGPei-qing

(CETShandongElectronicsCo.,Ltd,Jinan250109China)

Abstract院Inordertoimplementtherequirementsofdistributionnetworkleanmanagementofpowercompanies,thispaperproposestocombineenergycontrollerwithcommutationswitchtodealwiththedynamicandrandomthree-phaseloadimbal-anceinthelow-voltagedistributionarea.Theadjustmentsystemcombiningenergycontrollerandcommutationswitchcanmonitorthestatusofcommutationswitchinrealtimeonthecontrolendandreporttherelevantdatatotheserverforeasyviewingbythemasterstationuser.Thecommutationswitchcancollectrelevantpowerinformationofusersinrealtimeatthepowerdistributionterminal,executethecommutationstrategyofenergycontroller,andfundamentallysolvetheproblemofthree-phaseloadimbalancefromtheuserside.

Keywords院three-phaseloadimbalance;energycontroller;commutationswitch;low-voltagedistribution

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