[发明专利]电力系统负荷转移智能控制节能装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的自动化控制技术领域，涉及电力系统负荷转移控制器，尤其是一种能够实现在线监测和在线负荷智能转移平衡控制的节能装置。

背景技术

随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题。

电压不平衡国家标准《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50Hz电力系统，该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％，每个用户不得超过1.3％。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证保护和自动装置的正确动作。

变压器是一种广泛使用的输变电设备，从发电、供电到用电需要经过3-5次变压过程。变压器运行会引起有功和无功损耗，电网中变压器引起的总的电能损耗约占总发电量的10％左右，这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损耗为1000多亿kWh，相当于一个较大电厂的年发电量。变压器损耗约占电力系统线损的50％左右，在农电系统中变压器损耗占农电网损耗的60-70％。根据变电站的运行情况，对变压器的损耗及经济运行进行分析，适时调整变压器的运行容量，降低变压器的损耗，可以提高变电站的经济效益。变压器的损耗分为铁芯损耗(固定损耗)和绕组电阻损耗(可变损耗)两部分，由于变压器的各绕组所通过的电流不同，因此必须分别计算各绕组的损耗电量，然后相加才是变压器的总损耗。所以，变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。

电压不平衡会导致数倍的电流不平衡，导致电动机中逆扭矩增加使温度上升，效率降低，损失增加，发生震动，输出节减等影响；各相之间电压不平衡的发生带来缩短机器寿命和增加了设备维持补修的费用；断路器容许电流的余量减少，负载变更时或负载交替时发生超载、短路；中性线中流入过大的不平衡电流所以中性线增粗。在上述系统下运行的低压动力负荷(如三相异步电动机负荷等)，会受到严重影响，一般情况下，一个单位的负序电压会产生两个单位的负序电流，也就是说，14％的负序电压，会引起28％的负序电流。

消减三相电压的不平衡度可对电动机取得较理想的节电效益：在三相电压幅值相等时，一般三相电压是平衡的，其各相电压矢量也相差120°，但在三相电压不平衡时，则产生负序电压和零序电压分量。它可使电动机产生附加的反方向旋转的制动力矩，如果要克服它并且按正方向保持原速度，就要额外增加相对于一倍负序分量的正序能量才能保持原速度，如果U2＝1.5％U1，则要增加2×1.5％的功率，对于零序分量就是由于电压的不平衡产生电压中心点偏移导致的零序电压或电流分量，它对电动机产生振动力矩和增大线圈漏磁通消耗。

低压配网的三相不平衡一直是困扰供电单位的主要问题之一，配网三相不平衡将增加变压器和配电线路的损耗，降低变压器的出力，影响供电质量，并对用电设备造成损害。

三相负荷不平衡可分为两种类型。一种是系统不对称，由于设备增加或其它原因，三相的平均负荷不相等。供电单位目前解决的办法是在监测的基础上通过停电重新调整单相负荷来实现三相负荷基本平衡，这样做无形中增加了停电操作次数，即保证不了供用电的安全性和可靠性，又增加了员工的工作量。第二种是随机性的不平衡，在例如楼宇及住宅小区等民用建筑的低压配网中，由于存在大量的不具备规律性单相负荷，且该类负荷无法事先预知，使原本通过调整单相负荷来实现三相负荷基本平衡在实际运行中已全无意义，导致了低压配网三相负荷阶段性的严重不平衡。为了有效地改善这种不平衡只能利用智能的控制装置把一部分负荷在线转移到另外的相上去，使三相负荷相对平衡，实现降损调荷的目的。

已有的相关技术说明如下：

题为“无功补偿用智能复合开关”，专利号：200320110716.4的中国专利。公开了一种无功补偿装置，尤其是指一种用于无功补偿装置的复合开关。该专利与电力系统负荷转移智能控制节能装置没有关系。

题为“智能型无触点复合开关”，专利号：200320116892.9的中国专利。公开了一种电容投切开关，具体涉及专用于低压无功能补偿装置中电容器投切控制的智能型无操作过电压、无投切涌流、无功耗、不发热的智能型无触点复合开关。该专利与电力系统负荷转移智能控制节能装置没有关系。