[发明专利]一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置及控制方法

说明书

本发明提供一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置及控制方法，通过开关拓扑结构的优化，实现相间机械互锁防短路，所述的三个开关单元无论开、闭，都不会引起相间短路；在开关误触发时，不会引起相间短路，并可以通过反馈触点状态反馈纠正误触发开关，从根本上杜绝了相间短路的发生。本发明中，所述的四个过零检测单元分别测三相电压和负载电流过零点，所述控制单元根据检测的负载相、切入相的过零点和频率，预测下一周期的过零点，并提前过零点发出继电器驱动信号以补偿继电器动作延迟时间。相比于现有技术，优化的开关拓扑结构减少了换相时动作次数，并支持软硬件结合补偿继电器动作延迟时间，有效缩短了换相时失电时间，实现精准的过零投切。

技术领域

本发明涉及低压台区治理技术领域，包括三相负荷不平衡治理、低电压治理、用户线路负荷调整等，特别是台区三相负荷不平衡治理，具体涉及一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置及控制方法。

背景技术

在三相四线制的城市和农村低压配电网中，用户单相负荷和三相负荷混合接入电网。由于负载的不平衡和系统元件参数的不对称，普遍存在三相间的负载不平衡的情况。同时，用户负荷不平衡状况的无规律性和不可预知性，容易导致低压配变负载长期的不平衡。

据统计，目前全国有超过85％的低压台区存在不同程度的三相不平衡状态，目前解决办法有：

1.人工换相。人工换相繁琐、操作复杂，准确性与实时性无法保证；换相开关动作不在过零点，换相时产生电流过大，导致损耗大，甚至在开关处有拉弧，器件发热影响其使用寿命。

2.静止无功发生器SVG(Static Var Generator)。SVG通过注入反向不平衡补偿电流来实现配变出口三相平衡，没有从根本上解决实际的负荷均匀分配问题,无法降低线损。

3.利用经验尽量合理地分配负荷，采取诸如增大中性线截面等保护措施以降低三相过度不平衡带来的安全风险，没有解决实际的负荷均匀分配问题,无法降低线损。

4.智能换相开关。采用智能换相开关进行换相是一种行之有效、可以从根本上解决三相不平衡的措施，但换相开关换相容易造成两相短路，换相时失电时间过长可能导致电器重启。

因此，亟需开发一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置，实现相间开关互锁防止相间短路，解决现有技术换相时失电时间过长的问题。。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置及控制方法。智能换相开关装置可实现过零点断电，过零点上电和过零点换相功能，可采集三相输入电压和负载电流，采集数据上传至主控单元，主控单元计算三相不平衡度，并计算最优切换方案，然后向相应智能换相开关下发控制指令，控制换相开关换相。解决现有技术换相时失电时间过长和相间短路风险的技术问题，有效解决三相不平衡问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.本发明提供一种优化开关拓扑的三相智能换相开关装置，包括：

三个电压采样单元，一一对应地分别检测三相电压的输入电压；

一个电流采样单元，通过采样电流互感器采样电阻的两端电压，检测负载输入电流；

三个开关单元，包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元；

所述第一开关单元为单刀单掷磁保持继电器，输入端与A相电连接，输出端与第二开关单元一个输入端相连；第二开关单元为单刀双掷磁保持继电器，一个输入端与B相连接，输出端与第三开关单元一个输入端相连；第三开关单元为单刀双掷磁保持继电器，一个输入端与C相连接，输出端与负载连接；

四个过零检测单元，其中三个过零检测单元连接A相、B相、C相电压，另外一个过零检测单元连接负载电流；