基于复合换相开关的配电网三...负荷不平衡智能调节方案研究_于振国.pdf

基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案研究于振国刘海李志刚（云南电网有限责任公司昆明供电局）摘要：随着我国电力系统的建设进程和电力系统的接入容量的逐年增加，电力系统三相失调的调控能力也随之提高。根据三相不均衡的成因及危害性，通过三相不均衡的传统调整方法进行比较，并提出一种智能化的组合换相控制策略，以防止三相不均衡发生的相间短路；结合不同的切换方案，可以实现硬件的锁止技术，对组合切换器的拓扑结构进行设计，以及防止电路发生故障的软件锁止技术，并进行了相应的工作模式和控制方案的优化；通过实验证明，它能很好地满足各种不同的工作条件，可以有效调节三相负荷不平衡并提升供电质量。对此，本文简要分析基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案，希望可以为相关工作者提供帮助。关键词：配电网；复合换相开关；三相负荷；不平衡智能调节 引言配网的功能包括：从输电网或区域发电站接收电能，在现场进行相互间的分布，或根据各供电公司的电压水平，将其分配到各用户的供电网络中。配电网大多数属于三相四线制，同时普遍为单相负荷。负荷分布不均匀或变动频繁、随机性导致电网三相不平衡的重要原因。伴随着光伏发电介入配电网，对于配电网三相不平衡的调节也提出了更为苛刻的要求。对此，探讨基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案具备显著的实践性价值。配电网三相负荷不平衡的常规调节方法三相输电系统中存在的三相负载失衡具有显著的特点，即具有很大的随机和频繁性，其可能会引发较大线损与潜在的危害，同时还有一定的长期性、顽固性以及广泛分布的特征。为了更好地保障供电质量，需要尽可能降低配电网的电能损耗问题，此时便需要积极调节尽可能降低或根除配电网的三相不平衡现象 。以往常规的调节措施主要涉及到三种：（）人工手动的调节形式。基于人工手动调节接线与开关实现对负荷的均分。基于以往的实际运行数据作为参考，通过现场实际运行的实时监控资料，通过人工调整线路和切换，实现负载平均分配，增强三相负载分配的作用。建议采用 的三相低电压短接线和 型三种陶瓷插接保险丝，分别在熔断器当中串联三相断路器负载侧，并基于三相并联的形式提供电源。在运行期间只有一相处于工作状态，在更换电源时，必须切断三相开关，将保险丝插塞插进预工作相位的插口，使断路器恢复到工作状态，以实现换位。这种方法本身就是由人力来完成的，其带有一定的过程不可预测的特征，同时无法实现对负荷变化状况的实时跟踪，无法达到相应的负荷调节目的 。（）增强型无功补偿设备。在电力系统运行方面，三相不平衡与无功功率本身有着不可分离的特征，在常规 和 无功补偿技术基础上，通过与已有的控制方法相配合，实现无功补偿、抑制三相不均衡等基本性能。但是，这一种类型设备往往安装在配电网变压器的低压侧，从而达到相对应的集中补偿作用。虽然可以实现对变压器出口的供电质量调节作用，但是并不能实现对变压器运行状况的积极调节，基于线路不明确分布的三相负荷问题，仍然无法达到积极有效的调节效果，低电压往往仍然存在 。（）传统机械式智能换相开关。智能换相开关属于一种可以自动调节电源相位的设备，其源端往往属于三相输入，出线端则为单相，此时在运行时无论任何情况都只有一相处于工作状态，另外两相则属于分断情况，此时可以结合预设的策略基于远程控制或就地控制的方式落实供电相位的积极切换。但是，这一种切换形式仍然电气技术与经济 技术与应用 是以传统机械开关进行操作，所以整体换相时间非常长，无法适应不掉电的运行要求。基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案.方案设计三相不均衡问题的一种主要方法是通过对三相负载不可预见的变化进行自动追踪和平稳地实现。对于常规调节方式而言，其往往存在比较多的缺陷与不足，此时采用复合换相开关有着较高的实践性效果。采用组合变换器控制负载，实现了各相位之间的平稳转换，使换相周期保持在 以内，可以有效适应负载不掉电的切换需求。在换相开关的动作方法以及控制策略角度来看，复合换相开关的应用有着较高的成熟性，同时有着相对广泛的多种全局最优算法，例如粒子群、声搜索、遗传算法等 。首先，在组合变换器的拓扑设计中，采用常规的机械式开关难以保证相位转换的持续时间在 之内，因此采用了一种由机械式开关与半导体元件相连接的组合式交换机。该换相转换器由两个反向并联可控硅组成，它可以分为正、负两种类型的正弦型。当出现触发器指令时，可控硅保证在 之内接通。采用正弦波控制电路，可以达到周期过零特性，保证了当出现锁止信号时，可控硅可以在 之内完成正常的关闭过程 。这一种拓扑结果本身有着两种自然缺陷，因为反并联的晶闸管在长期工作线路当中，如果存在外在因素的影响，例如雷电因素的影响很容易发生晶闸管的误导通现象，此时便会导致相间短路的发生。因为晶闸管长时间保持在工作状态，此时会显著提升设备的建设与运行成本。为了有效解决这一问题，采用复合换相开关有着较高的应用价值。复合换相开关主要是通过两个单刀的双执磁实现对继电器的保护，其有着单刀单执磁保护构成换相单元。在任何情况下，只需要单一一相就可以有效导通，这一种方式可以有效规避相间短路故障问题的发生，能够从硬件角度上落实相间闭锁，可以确保换相开关的可靠性与安全性。保持继电器本身有着较强的带载功能、更小功率表现、更快动作效率以及低成本等优势。与此同时，晶闸管在换相同时有着较短的工作时间，同时不会发生频繁性的投入问题，在晶闸管参数合理时可以不应用散热处理，可以有效降低整体运行成本。其次，在复合换相开关工作方式方面的设计。复合换相开关的工作形式主要是在导通发生时，借助晶闸管的导通基本特征，先出现晶闸管导通以及继电器导通，再根据一定的延时使可控硅的触控脉冲被锁定，从而使可控硅转换为中继。在关断的过程中，首先启动可控硅的接通，再打开继电保护，切断与继电器相关的切口阻抗；可控硅的电阻较小，工作电压也较快地传递到可控硅，这时将可控硅的触发脉冲关闭。最后，在采用组合换相开关时，必须综合考虑开关换相次数、开关故障条件和开关理论使用时间。为了解决开关转换问题，采用理论核心的遗传演算法，通过显性和隐性两个因子组成，并通过两个因子进行基因的结合和互换，达到了相应的调控作用。.方案实施效果采用智能型程控三相供电与智能化程序控制技术，建立 电力负载试验系统，从而确定调整方式的精确度和运行可靠度，测试体系示意图如图所示。图测试体系示意图电气技术与经济 技术与应用 测试平台中的主站主要在于完成对程控三相电源与程控交流电子负载控制，从而有效的模拟低压配网环境，可以借助 通信方式完成对开关的动作模拟，并基于示波器完成对换相开关的换相时间 。通过调整功率和负荷，可以将不均衡调整到 、以上，并通过调整功率和负荷来实现不均衡。经 测 量，调 整 后 的 负 荷 功 率 为 .、.、.，采用示波器对其进行测量，其换位速度为.、.、.，所有切换时间都在 之内。结束语综上所述，在解决三相不均衡问题的过程中，必须增加一个复合型的变流器来进行调整，与传统的常规切换和人工调整相比，该方法具有很高的实效性和实时性，对于用电设备的正常工作基础无直接影响，同时遭受负载类型的影响比较小。和常规调节方式而言，从硬件设计角度上可以有效降低整体设计成本，有效强化换相动作的运行稳定性与可靠性，在方案方面可以基于“低电压”的调节，尽可能提高供电质量并降低线损，从而构建高效、绿色电网，从而提高综合供电服务水平。参考文献 于振超，朱德良，孟令欣，滕培青基于换相开关与能源控制器的三相不平衡治理研究 科技创新与生产力，（）：-，蒋一萌，王哲旭，毕重盈，陈成，严艺伟，姚润驰，李燕梅结合负荷预测的三相不平衡智能调节技术 电工材料，（）：-，罗明凤，张辉全智能换相控制器在农村电网三相不平衡中的应用研究 通信电源技术，（）：-陈卓云低压台区三相负荷不平衡综合治理技术研究 广州：广东工业大学，赵华云，张军，范艳峰基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案研究 电工技术，（）：-，焦志斐利用换相开关型三相负荷自动调节装置解决配电台区三相负荷不平衡问题的探讨 华东科技：综合，（）：（收稿日期：-）电气技术与经济 技术与应用