一種配網(wǎng)低壓側(cè)智能電力負荷三相不平衡治理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配網(wǎng)低壓側(cè)智能電力負荷三相不平衡治理的方法，尤其是城市配網(wǎng)低壓側(cè)電力負荷三相不平衡治理。按本方法制作成的產(chǎn)品屬電力電子技術(shù)領(lǐng)域的節(jié)能、
安全產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)，電能的消耗主要是依靠配網(wǎng)來實現(xiàn)的，尤其是依靠配網(wǎng)低壓側(cè)來實現(xiàn)的。在我國，低壓電力負荷，通常是指交流220V/380V系統(tǒng)所帶的負荷。交流220V/380V系統(tǒng)通常由三相四線組成，即A相、B相、C相、N相(零線)，其接帶的負荷幾乎包括了現(xiàn)代家電的所有種類和工廠用電、農(nóng)業(yè)灌溉。
[0003]顯然，配網(wǎng)低壓側(cè)所接帶的負荷可能包含單相負荷和三相負荷。對于三相電機負荷而言，正常運行時，三相是處于平衡狀態(tài)的。對居民用電來說，其負荷幾乎都是單相的。由于居民負荷通常是用電纜從變壓器低壓側(cè)引出。安裝工人安裝時，很難知道進入居民用戶的相別，更不知道哪一家負荷的性質(zhì)和大小?；蛘哒f，縱然是知道所有家庭用戶負荷的大小，但由于用電的季節(jié)性、時段性以及不同時率，一定會造成三相負荷的大小不可預(yù)測，也即非常容易造成三相負荷不平衡。事實證明，在某些地方，不平衡率有點高達80%以上，可以說低壓電力系統(tǒng)三相負荷絕對平衡是理想狀態(tài)，不平衡是常態(tài)。
[0004]三相負荷不平衡，給電力系統(tǒng)帶來的第一大危害是線路損耗增大，線損增大的數(shù)值與電流的平方成正比。
[0005]假設(shè)某配變的三相負荷電阻相等且等于R，在平衡狀態(tài)，該配變的線路損耗ΛΡ =I2R,且 APa= APb= APco 三相總線損 Σ AP = 3I2R。
[0006]當(dāng)系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)時，假設(shè)A相負荷為零，而B、C兩相平均分擔(dān)了 A相的電流，則線路損耗 Λ Pa= 0，APb= (1.51) 2R = 2.251?, Δ Pc= (1.51) 2R = 2.251?, Σ Λ P=4.5I2R，線損增加量是:4.5I2R-3I2R = 1.5I2R，也即線損增加了 50%。不難算出，若三相所帶負荷由一相接帶，此時的Σ ΔΡ = (31)? = 9I2R。線損增加量是:9I2R-3I2R = 61?,線損是平衡狀態(tài)時的3倍，也即線損增加了 200%。
[0007]事實上，我們通?？吹降木€路冒火的現(xiàn)象，大部分是該線路過載引起的。對電力系統(tǒng)而言，增加了故障搶修次數(shù)，增加了運維成本，降低了供電可靠性。
[0008]三相負荷不平衡，給電力系統(tǒng)帶來的第二大危害是變壓器產(chǎn)生附加鐵損。Y/Yo接線的配網(wǎng)變壓器多采用三鐵芯柱結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生三相負荷不平衡或者出現(xiàn)接地故障時，其一次側(cè)無零序電流存在，二次側(cè)有零序電流存在，因此二次側(cè)的零序電流完全是勵磁電流，但產(chǎn)生的零序磁通不能在鐵心中閉合，需通過油箱壁閉合，從而在鐵箱等附件中發(fā)熱產(chǎn)生鐵損。
[0009]三相負荷不平衡，給電力系統(tǒng)帶來的第三大危害是產(chǎn)生附加銅損。
[0010]三相負荷不平衡，給電力系統(tǒng)帶來的第四大危害是產(chǎn)生電壓偏移，嚴重時會導(dǎo)致產(chǎn)生三相電壓不平衡，影響三相電動機的運行出力甚至燒毀電機。
[0011]當(dāng)前，電力系統(tǒng)為了解決三相不平衡問題，常用的辦法是派人到居民用電現(xiàn)場去調(diào)整負荷。但遺憾的是，三相負荷不平衡是一種動態(tài)過程，它會隨時發(fā)生變化，靠人工調(diào)整負荷的辦法只能解決暫時的問題，而絕不能解決根本問題。費工、費時，收效甚微。
[0012]本發(fā)明專注一種配網(wǎng)低壓側(cè)電力負荷三相不平衡治理的方法，尤其是城市配網(wǎng)低壓側(cè)電力負荷三相不平衡治理，具體治理系統(tǒng)另見實用新型專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在城市的居民小區(qū)，配網(wǎng)低壓側(cè)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖見附圖1。
[0014]網(wǎng)低壓側(cè)負荷產(chǎn)生不平衡的第一個途徑是:
[0015]在有三相四線通往單元樓的地方，也即單元樓處的不平衡。假設(shè)A、B、C三相所帶用戶數(shù)量一樣，且用電功率相同，若三相同時用電，這時Ia = Ib = Ic,其不平衡度Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100% = O,這是最理想的情況；
[0016]但現(xiàn)實情況是，各用戶不可能同時用電且功率相等，這時必然會動態(tài)出現(xiàn)Ia古Ib古Ic,其不平衡度可以按公式Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100%求出。從公式可以看出，當(dāng)Imax與Imin的差值越小時,不平衡度Iun越小。
[0017]為了使不平衡度隨時達到最小，應(yīng)根據(jù)目前的三相負荷情況，隨時調(diào)整本單元部分用戶的用電相別。
[0018]本發(fā)明的系統(tǒng)拓撲圖見說明書附圖。
[0019]本系統(tǒng)所述的A型換相終端(12)是一種有短距離無線數(shù)據(jù)通訊的僅帶N個可換相負荷的裝置。
[0020]本系統(tǒng)所述的B型換相終端(6)是一種既帶N個可換相負荷又帶M個固定負荷的
>J-U ρ?α裝直。
[0021]在本系統(tǒng)中，根據(jù)配變(I)容量的大小，安裝有若干臺B型換相終端(6)。B型換相終端(6)帶有部分固定用電用戶(8)和部分可換相的用戶(7)。正常運行時，B型換相終端(6)通過檢測電流互感器(5)三相電流的大小，并記錄Imax (最大電流)和Imin (最小電流)所在的相別，同時按公式Iun =【(Imax-1min)/Imax】X 100%算出當(dāng)前的不平衡度。當(dāng)Iun大于某個設(shè)定值時，也即不平衡度超過規(guī)定值時，立即通過檢測電流互感器(6)檢測各可換相用戶(7)負載的大小，并記錄存放。
[0022]假設(shè)本臺B型換相終端(6)帶有N個可換相用戶(7)，并檢測到當(dāng)前有F個可換相用戶⑵在Imax所在的相上運行(F ( N),這時程序循環(huán)執(zhí)行Iunx =【(Imax-1Mx)(Imin+IMx) / (Imax-1Mx)】X 100%,可以算出F個Iun值，同時可以找出產(chǎn)生Iun最小值的可換相用戶(7)，也即知道了當(dāng)前應(yīng)該把哪個在Imax相上運行的可換相用戶(7)切換到Imin的相上，本B型換相終端立即進行該項操作，使當(dāng)前的不平衡度Imin最小。
[0023]在不平衡度Iun超過規(guī)定值后，可能有幾種情況會發(fā)生。
[0024]1、雖然找出了 Imax所在的相別，但沒有I個可換相用戶(7)在Imax發(fā)生的相上運行，此時不進行換相操作