[发明专利]一种智能换相开关、系统、方法及电子设备

说明书

本公开提供了一种智能换相开关、系统、方法及电子设备，主控开关实时采集变压器出口处A、B、C三相电流值，各换相开关实时采集各自所处相别的电流值；主控开关计算三相电流的不平衡度值，当计算得到的三相电流的不平衡度值超过所设置的阈值时，主控开关采集各个换相开关的电流值，并根据改进差分进化算法进行换相策略寻优；主控开关根据换相寻优策略向各个换相开关发出换相指令；各个换相开关依据主控开关的换相指令，控制双向可控硅与磁保持继电器的开断，实现快速换相；本公开采用改进型差分进化算法，初始值用贪心算法产生，大大减小了换相开关的最优换相调整问题的维数，避免造成“维数灾”，实用性强。

技术领域

本公开涉及电力工程技术领域，特别涉及一种智能换相开关、系统、方法及电子设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

电力系统的规模不断扩大，使得对电力系统的设计要求也是越来越高。在低压配电网方面，三相负荷不平衡是影响其电能质量的重要因素。对变压器而言，三相负荷不平衡会造成其运行状态的不平衡，致使变压器的负载以及空载损耗增大，进而使其输出容量难以达到其额定值；对电力设备而言，严重的三相负荷不对称会导致中性点电位偏移，造成线路压降和功率损失加剧，不平衡的电压输入电机设备后，会引起电机输出功率减小，电动机效率降低；三相负荷的不平衡同样也会引起线路损耗的增大，而且电流不平衡度越大线路损耗就越大。低压配电网中三相负荷不平衡问题已成为人们研究的热点。目前一些学者针对这一热点问题进行了一系列的研究，提出了一些解决方案。

有些学者基于补偿的原理，提出应用三相负荷不对称自动调整及无功补偿装置，抵消掉负荷的负序和零序电流，最终变压器只输出正序电流，实现变压器的对称平衡运行。由于实际工程中零序与负序的电流难以检测，且该装置实现复杂，成本较高，不能从根本上解决三相不平衡的问题；有些学者提出根据用户的类型、用户的性质均衡分配负载到A、B、C三相上，以及做到三相负载的三级平衡。这些方法精确度低且不稳定，很难达到整个配电台区的三相平衡度的要求。上述方法都没有从根本上解决三相负荷不平衡的问题。要想使得配电网的三相电流达到最大限度的平衡，目前最有效的方法是三相智能换相开关。它是根据电网中用电负荷的变化情况合理的改变某些单相负荷的相序，实现负荷在给定条件下完成A、B、C三相之间的切换。

在智能换相开关的设计方面，有些学者提出采用模糊C均值聚类算法，法对负荷进行分类，然后根据分类结果分别采用差分进化算法选择最优换相策略。根据换相策略，换相开关控制继电器完成换相动作，对三相负荷平衡度进行调整。软件方面由于模糊C均值聚类算法本身存在对聚类中心比较敏感的缺点，人为设定聚类数目，使得算法容易陷入局部最优；硬件方面，单纯采用继电器完成相序切换，换相时间长，换相过程容易产生火花。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种智能换相开关、系统、方法及电子设备，软件方面采用改进型差分进化算法进行换相策略的寻优，硬件方面采用双向可控硅与磁保持继电器配合实现快速切换。与其他换相开关的设计方法相比，软件方面该算法不仅省去了对负荷分类的时间，并且采用贪心算法产生的解作为差分算法的初始解，避免了“维数灾”，提高了算法的收敛度，进而提高了整个系统的时效性；硬件方面采用三端双向可控硅(TRIAC)与机械开关相配合的方案，断电时间在几个毫秒以内，可以实现快速切换，而且控制电路简单，更加稳定可靠。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供了一种智能换相开关；

一种智能换相开关，包括控制器、电压采样模块、电流采样模块、相序识别模块和主电路模块，所述电压采样模块和电流采样模块用于实时采集换相开关所在相别的电压值和电流值并传输给控制器，所述相序识别模块用于实时判断换相开关所在相别并传输给控制器；