[发明专利]一种分布式的三相负荷自动平衡装置

说明书

本发明一种分布式的三相负荷自动平衡装置，基于三相负荷平衡的思路，来治理电网中三相不平衡的问题。包括：总控制单元、三相子结点单元和换相电源单元。总控制单元负责监测整个台区的不平衡度并发送控制指令，三相子结点单元负责监测下属的单元并标记区域，换相电源单元解决最为核心的无感换相问题，包括控制单元、升压变压器、整流电路、逆变电路及开关组单元。换相电源单元是在换相过程中提供给负载的替代电源，输出与电网同频同相的电压。当电网出现不平衡时，总控制单元发送换相指令，通过换相电源的相位追踪实现对负荷的无感换相，可以有效的从根本上解决三相不平衡问题，是一套完整的自动的治理三相不平衡的装置。

技术领域

本发明属于低压三相配电技术领域，尤其涉及一种分布式的三相负荷自动平衡装置。

背景技术

在低压配电网侧，由于越来越多的大功率负荷、非线性负载接入电网，以及用户用电的随机性和不确定性，导致负荷的不平衡分布，电网中存在着严重的三相不平衡现象。电网在三相负荷不平衡的条件下运行，会产生零序电流，该电流随三相负荷不平衡的程度变化，不平衡度越大，零序电流也越大。零序电流会增加变压器的损耗，严重时还会损害变压器。所以，解决三相不平衡问题既是对能源合理利用的要求，更是建立环境友好型社会和智慧城市的要求。

目前解决三相不平衡的办法主要有：1.采用人工换相的方法，经过长时间三相负荷不平衡的累积，切断电源，通过人工的方式调节平衡，这种方法较为常见，通常情况下，农网用电作为三相不平衡调解过程中的牺牲品，也会带来很大的损失；2.利用无功补偿装置进行补偿，但是该装置只能在出现不平衡时进行补偿，且调节效果有限，并不能从根本上解决三相不平衡；3.智能机械开关方式的换相技术，该技术虽然能够在整体上平衡，但仍然存在对负载冲击大等缺点。

尽管目前三相不平衡治理存在多种解决办法，但都不能从根本上解决。本发明另辟蹊径，从引起单相不平衡的负荷不平衡来考虑，提出了三相负荷平衡的解决思路，当电网中出现不平衡时，将负载从电流较大的一相切换到电流较小的一相上来，并解决了在换相过程中负荷无感知换相的技术问题。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种分布式的三相负荷平衡装置。通过在台区检测电网中的三相不平衡度，发送指令到换相电源执行换相，且保证负荷在换相过程中正常工作，从而实现三相负荷平衡的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明一种分布式的三相负荷平衡装置，包括总控制单元、三相子结点单元和换相电源单元。总控制单元由电压电流采集电路、通讯单元和显示单元组成，实现台区内三相不平衡度的监测、分析、发送和显示；三相子结点单元为换相电源单元上属区域的划分，由电压电流采集电路、通讯单元和信息存储单元组成；换相电源单元为整个装置的核心组成部分，包括包括控制单元、通信单元、AC-DC整流电路，DC-AC逆变电路，滤波网络，可调式升压变压器以及开关组单元；换相电源在接收到换相指令时进入工作模式，在换相完成和未接收到换相指令时退出工作模式。

可选地，其控制结构包括三层控制单元，第一层控制为总控制单元，负责整个台区的控制指令；第二层控制为三相子结点控制单元，负责台区下属区域的控制指令；第三层控制为单相电用户侧控制单元（换相电源控制单元），负责接收控制指令并执行换相。

可选地，还包括通讯单元，所述通讯单元分别连接在所述台区总控单元和所述单相电用户侧控制单元，分别负责发送总控单元的控制指令和接收台区总控单元的指令。

可选地，还包括数据处理单元，所述数据处理单元将所述台区总控单元和各个三相子结点控制单元采集到的数据进行存储、计算；当台区内三相不平衡超过设定值时，数据处理单元经过分析，得出需要换相的结果并生成换相指令。