一种基于电力电子技术的三相换相方法与流程

1.本发明涉及变压器换相技术领域，尤其是一种基于电力电子技术的三相换相方法。


背景技术：

2.配网变压器是电网环节的最后节点，直接连接用户负荷，故当变压器检修跟换时需要停电会对客户造成较大影响。通过实际抢修统计，超过百分之七十的变压器故障都是由于三相负荷不平衡导致的；三相负荷不平衡会对电力系统造成很多伤害，增加线路的电能损耗，增加变压器的电能损耗，减少变压器的出力，由于三相不平衡产生的零序电流在低压侧环流造成变压器铁芯过热变压器损坏，同时由于三相不平衡产生的负序电流会降低电动机出力、电动机效率降低，影响用户用电设备的安全运行。
3.传统解决办法是通过人工换相，这种办法需要停电对用户造成影响大，且由于用户开关电器负荷是随机的，无法做到三相实时平衡，只能是对偏相问题进行改善，考虑停电时间不能过长，故需花掉较大人力资源。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明所要解决的技术问题是：一解决三相负荷不平衡问题；二解决解决人工换相停电时间长、人力花费大的问题；三规范台区师傅接线不规范的问题；四解决传统三相负荷无法动态实时平衡的问题；五解决部分台区由于偏相造成线路末端电压低的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，
8.对上电的系统进行三相电流检测，得到各相电流不平衡度识别数据；
9.判断各相电流不平衡度是否在死区内，若是，则进行换相闭锁延时操作；
10.若否，则筛选负荷最小相，并触发换相信号，换相完成后再进行换相闭锁延时操作；
11.根据所述换相闭锁延时操作再次对所述三相电流进行检测，循环迭代，遍历全局，直至换相结束。
12.作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
13.所述触发换相信号包括，
14.判断检测切出相电流是否为所述死区，若否，则进行所述换相闭锁延时操作；
15.若是，则触发关断信号并检测切入相电流是否为所述死区，若否，则进行所述换相闭锁延时操作；
16.若是，则触发导通信号，则换相完成。
17.作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
18.包括，通过传感器测出三相电流不平衡度，通过控制器内部算法将负荷换到负荷最小的一相上。
19.作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
20.还包括，
21.对装设在同一个变压器台区的换相开关设置换相优先级；
22.根据距离变压器电气距离的大小和负荷大小的综合加权设置延时换相；
23.在前一个换相开关结束时，换相开关再启动换相程序通过监测三相电流、评估三相不平度、再换相至负荷最小的一相。
24.作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
25.具体包括，依次换相直至三相基本趋于平衡，设置三相不平度死区，检测在死区之内的负荷便不再换相，至此完成一个换相过程。
26.作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
27.进行所述三相电流检测，计算电流不平衡度包括，
[0028][0029]
其中，p
i
为三相电流不平衡度，i
av
为三相电流平均值，为三相最大电流。
[0030]
作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
[0031]
所述综合加权包括，
[0032]
对于列向量x.j，在基向量下用一个非负的线性组合进行逼近，如下，
[0033][0034]
其中，r个基向量w.i(i＝1,2,
…
,r)可以看成是数据集x的骨架，而r维系数向量h.j则描述了变量x.j在骨架上的权重。
[0035]
作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
[0036]
包括，基于所述根据距离变压器电气距离的大小和负荷大小的数据集x和所述列向量x.j完成数据信息的综合加权计算。
[0037]
作为本发明所述基于电力电子技术的三相换相方法的一种优选方案，
[0038]
设置延时换相包括，
[0039][0040]
s.t.w≥0,h
i
≥0,i＝1,2,3
[0041]
其中，x
i
代表数据集x中各相距离变压器电气距离的大小和负荷大小的数据，w∈r
m
×
r
中r个列向量构成n个数据集共享的同一空间的基序列，h
i
代表变量在基序列下的表出系数，s.t.&w≥0,h
i
≥0为设置的延时换相的阈值。
[0042]
本发明的有益效果：本发明在自主换相的基础上，增设用户短路保护和过流保护，
防止因用户负荷短路造成变压器损坏，结合台区特点研究换相开关的优化布局方案(一区一案)，通过对换相开关安装数量和安装位置优化实现成本和治理效果平衡。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0044]
图1为本发明提供的一种实施例所述的基于电力电子技术的三相换相方法的流程示意图；
[0045]
图2为本发明提供的一种实施例所述的基于电力电子技术的三相换相方法的触发换相示意图；
[0046]
图3为本发明提供的一种实施例所述的基于电力电子技术的三相换相方法的三相换相开关安装示意图；
[0047]
图4为本发明提供的一种实施例所述的基于电力电子技术的三相换相方法的三相换相开关内部结构示意图。
具体实施方式
[0048]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0049]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0050]
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0051]
再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0052]
实施例1
[0053]
参照图1～图4，为本发明的一种实施方式，提供了一种基于电力电子技术的三相换相方法，具体包括：
[0054]
s1：对上电的系统进行三相电流检测，得到各相电流不平衡度识别数据。
[0055]
s2：判断各相电流不平衡度是否在死区内，若是，则进行换相闭锁延时操作。
[0056]
s3：若否，则筛选负荷最小相，并触发换相信号，换相完成后再进行换相闭锁延时操作。
[0057]
s4：根据换相闭锁延时操作再次对三相电流进行检测，循环迭代，遍历全局，直至换相结束。
[0058]
具体的，触发换相信号包括：
[0059]
判断检测切出相电流是否为死区，若否，则进行换相闭锁延时操作；
[0060]
若是，则触发关断信号并检测切入相电流是否为死区，若否，则进行换相闭锁延时操作；
[0061]
若是，则触发导通信号，则换相完成。
[0062]
较佳的，本步骤还需要说明的是：
[0063]
通过传感器测出三相电流不平衡度，通过控制器内部算法将负荷换到负荷最小的一相上；
[0064]
对装设在同一个变压器台区的换相开关设置换相优先级；
[0065]
根据距离变压器电气距离的大小和负荷大小的综合加权设置延时换相；
[0066]
在前一个换相开关结束时，换相开关再启动换相程序通过监测三相电流、评估三相不平度、再换相至负荷最小的一相；
[0067]
依次换相直至三相基本趋于平衡，设置三相不平度死区，检测在死区之内的负荷便不再换相，至此完成一个换相过程。
[0068]
优选的，进行三相电流检测，计算电流不平衡度包括：
[0069][0070]
其中，p
i
为三相电流不平衡度，i
av
为三相电流平均值，i
max
为三相最大电流。
[0071]
进一步的，综合加权包括：
[0072]
对于列向量x.j，在基向量下用一个非负的线性组合进行逼近，如下，
[0073][0074]
其中，r个基向量w.i(i＝1,2,
…
,r)可以看成是数据集x的骨架，而r维系数向量h.j则描述了变量x.j在骨架上的权重。
[0075]
较佳的，基于根据距离变压器电气距离的大小和负荷大小的数据集x和列向量x.j完成数据信息的综合加权计算。
[0076]
优选的，设置延时换相包括：
[0077][0078]
s.t.w≥0，h
i
≥0，i＝1，2，3
[0079]
其中，x
i
代表数据集x中各相距离变压器电气距离的大小和负荷大小的数据，w∈r
m
×
r
中r个列向量构成n个数据集共享的同一空间的基序列，h
i
代表变量在基序列下的表出系数，s.t.&w≥0,h
i
≥0为设置的延时换相的阈值。
[0080]
优选的是，当超过设置的阈值时，则触发延时换相操作，若为否，则不启动。
[0081]
不难理解的是，在配网领域三相负荷不平衡一直是困扰运行人员的大难题；主要的原因：装表接电不够规范，负荷三相分布不均；用户启停负荷随机，各相负载大小也有一
定随机性；据统计超过百分之七十的变压器故障都是由于三相负荷不平衡导致的；三相负荷不平衡会对电力系统造成很多伤害，例如：增加线路的电能损耗、增加变压器的损耗、减少变压器的出力、影响用户用电的安全运行、偏相造成部分用户电压低、零序电流再低压侧环流造成变压器铁芯过热变压器损坏的问题。
[0082]
优选的，为了更好的验证本发明方法所具有的真实技术效果，本实施例以传统的人工换相方法与本发明方法进行对比试验，以科学论证的手段对比试验结果，验证本发明方法所具有的真实效果。
[0083]
传统的人工换相方法需要停掉用户的用电，停电时间长，用户影响大，且由于用户开停负荷随机，易造成换相之后仍旧三相不平衡，更换配变容量，留出单相过载裕量。
[0084]
优选的是，相较于目前主流的换相开关技术，本发明方法采用“动作延时配合”和“冒泡排序”的换相设计省去了通信的大量投资；同时只要延时配合准确，台区使用无限制；易于安装调试；同时采用新型电力电子器件，换相速度快(6～8ns)，用户零感知(人体反应时间为三分之一秒)。
[0085]
表1：参数统计表。
[0086][0087][0088]
进一步优选的是，参照表1，在换相的基础上，本发明方法增设故障识别，故障隔离，用户侧增设电流速断和过电流保护，低压母线侧增设断相检测和短路闭锁，积极保障用户端的用电体验和变压器的故障阻断。
[0089]
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替
代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
[0090]
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
[0091]
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
[0092]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。