本发明涉及改善低压供电台区三相电能质量领域，特别公开了一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法及应用。该调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：包括由智能换相开关、集中控制器、服务器和终端设备构成的网络硬件，以及由通讯网络、通讯设备、服务器和人机交互终端构建的数据传输平台；智能换相开关分为具备无线遥控功能的开关和不具备无线遥控功能的开关，其中具备无线遥控功能的开关安装于配变附近位置，不具备无线遥控功能的开关安装于配电线路末端。本发明控制方式简单明了，两种控制方式相互配合，即可调整配变出口侧三相电流不平衡度，也可对台区线路末端三相电压不平衡度进行精细化调整。
1.一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：包括由智能换相开关、集中控制器、服务器和终端设备构成的网络硬件，以及由通讯网络、通讯设备、服务器和人机交互终端构建的数据传输平台；每台服务器覆盖若干个集中控制器，每个集中控制器接收来自其所处台区的若干智能换相开关发出的数据信息，并将接收到的信息上传至服务器，服务器连接设置有人机交互终端的终端设备；智能换相开关分为具备无线遥控功能的开关和不具备无线遥控功能的开关，其中具备无线遥控功能的开关安装于配变附近位置，不具备无线遥控功能的开关安装于配电线路末端；
所述每台区的数据传输网络由一台集中控制器、若干台智能换相开关构成，集中控制器安装于台区配变的出口侧，用于连通智能换相开关和服务器；
控制模式1：安装于台区配变附近的智能换相开关具备无线遥控功能，受控于台区内的集中控制器，智能换相开关将采集到的负载信息通过无线通讯网络传输至集中控制器，集中控制器根据配变输出侧的三相电流数据，综合计算判断下一步的换相方案，通过调整配变附近的换相开关负载分配，使得配变输出侧三相电流处于设定阈值范围内；控制模式2：台区线路分支末端的智能换相开关具备自调整功能，可根据接入点三相电压、相位角、功率因数自动确定换相方案，使得接入点三相电压不平衡度被控制在设定的阈值范围内；上述两种控制模式同时进行，互不干扰。
2.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述终端设备为具有相应的人机交互界面的PC电脑终端或智能手机终端，PC电脑终端和服务器之间采用以太网或无线网络通信，智能手机终端和服务器之间采用GPRS通信。
3.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述通讯网络包括连接台区内智能换相开关和集中控制器的LORA局域网，以及连接各台区集中控制器和总服务器之间的GPRS网络。
4.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述智能换相开关以三相四线方式进线，接入台区供电的主干线或各分支线路。
5.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述智能换相开关配置有智能开关中央处理器，智能开关中央处理器连接有显示模块、电能采集芯片、通信模块、时钟存储模块、电源模块、电能脉冲采集模块、换相机构和按键模块。
6.根据权利要求5所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述通信模块为载波通信、无线网络、GPRS、485/232通讯中的一种。
7.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述集中控制器安装于配变输出侧，采集配变输出的三相电压、三相电流、相位角、功率因数，进行三相电压不平衡度计算和三相电流不平衡度计算；同时，集中控制器通过无线通讯网络接收来自智能换相开关的相关信息，集中控制器根据接收到的这些信息，通过自身系统的运算，得出下一步换相开关的换相方案，并发送指令给对应的智能换相开关，使其做出规定的换相动作；或者集中控制器通过转发来自服务器的控制指令，实现特定智能换相开关的换相动作。
8.根据权利要求1所述的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：
所述终端设备上配置有人机交互界面，在人机交互界面上查询所有受控台区的用电信息、电网运行状态信息、智能计量箱的运行信息，并通过人机交互界面远程控制智能换相开关，实现各种既定动作。
一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法及应用
技术领域
[0001] 本发明涉及改善低压供电台区三相电能质量领域，特别涉及一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法及应用。
背景技术
[0002] 利用智能换相开关控制供电台区三相不平衡度的方法，目前分为两种：一是由集中控制器统一控制台区内各个换相开关，通过控制换相开关三相电流分配，实现台区配变输出侧三相电流趋于平衡；二是根据台区电网各用户接入点的三相电压、相位角、功率因数，实时自动调整负荷在电网三相中的分配，从而控制三相不平衡度处于设定的阈值范围内。此两种控制方法各自具有一定的弊端，方法一可实现配变输出侧三相电流平衡，但不能实现台区配电线路末端三相负载平衡；方法二可实现台区配电线路末端的三相负载平衡，但在台区安装成本的经济性受限制的条件下不能很好的控制配变输出侧三相电流平衡。因此，在控制配电台区三相负荷平衡的过程中，如何实现配电台区线路末端的三相电压平衡，同时又能够很好的控制配变输出侧三相电流的平衡度，是台区控制方法新的努力方向。
发明内容
[0003] 本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种调节三相平衡、提高电能质量的调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法及应用。
[0004] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0005] 一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，其特征在于：包括由智能换相开关、集中控制器、服务器和终端设备构成的网络硬件，以及由通讯网络、通讯设备、服务器和人机交互终端构建的数据传输平台；每台服务器覆盖若干个集中控制器，每个集中控制器接收来自其所处台区的若干智能换相开关发出的数据信息，并将接收到的信息上传至服务器，服务器连接设置有人机交互终端的终端设备；智能换相开关分为具备无线遥控功能的开关和不具备无线遥控功能的开关，其中具备无线遥控功能的开关安装于配变附近位置，不具备无线遥控功能的开关安装于配电线路末端。
[0006] 本发明的更优技术方案为：
[0007] 所述每台区的数据传输网络由一台集中控制器、若干台智能换相开关构成，集中控制器安装于台区配变的出口侧，用于连通智能换相开关和服务器。集中控制其用于采集配变出口的电压电流信息，将采集到的信息上传至服务器，同时集中控制器接收来自本台区内所有具备组网功能的智能计量箱发送的数据包，并将接收到的数据包通过GPRS网络上传至服务器；集中控制器也负责接收来自服务器的控制指令信息，将信息发送至指定ID编码的智能换相开关。集中控制器处于台区信息传输的枢纽位置，是台区内所有信息传输的总出口和总入口。
[0008] 服务器完成多个台区的数据监控和数据处理任务，同时将各台区上传的运行数据保存。
[0009] 所述终端设备为具有相应的人机交互界面的PC电脑终端或智能手机终端，PC电脑终端和服务器之间采用以太网或无线网络通信，智能手机终端和服务器之间采用GPRS通信。
[0010] 所述通讯网络包括连接台区内智能换相开关和集中控制器的LORA局域网，以及连接各台区集中控制器和总服务器之间的GPRS网络。
[0011] 所述智能换相开关以三相四线方式进线，接入台区供电的主干线或各分支线路。
[0012] 所述智能换相开关配置有智能开关中央处理器，智能开关中央处理器连接有显示模块、电能采集芯片、通信模块、时钟存储模块、电源模块、电能脉冲采集模块、换相机构和按键模块；其中，所述通信模块为载波通信、无线网络、GPRS、485/232通讯中的一种。
[0013] 本发明混合式控制方法的应用，包括两种控制模式。控制模式1：安装于台区配变附近的智能换相开关具备无线遥控功能，受控于台区内的集中控制器，智能换相开关将采集到的负载信息通过无线通讯网络传输至集中控制器，集中控制器根据配变输出侧的三相电流数据，综合计算判断下一步的换相方案，通过调整配变附近的换相开关负载分配，使得配变输出侧三相电流处于设定阈值范围内；控制模式2：台区线路分支末端的智能换相开关具备自调整功能，可根据接入点三相电压、相位角、功率因数自动确定换相方案，使得接入点三相电压不平衡度被控制在设定的阈值范围内；上述两种控制模式同时进行，互不干扰。
[0014] 控制模式1用于三相电流不平衡度的粗调整，通过调整配变附近换相开关的负荷分配，调整配变输出侧三相电流基本处于设定的阈值范围内；控制模式2用线路末端的精确调整，在控制模式1调整的基础上，再次分配配电网络三相负荷，从而精确控制配电线路末端三相电压不平衡度处于设定阈值范围内，且控制配变输出侧三相电流不平衡度处于设定阈值范围内，从而在有效控制配变输出侧三相电流不平衡度同时，最大程度降低线路末端的线损。
[0015] 所述集中控制器安装于配变输出侧，采集配变输出的三相电压、三相电流、相位角、功率因数，进行三相电压不平衡度计算和三相电流不平衡度计算；同时，集中控制器通过无线通讯网络接收来自智能换相开关的相关信息，集中控制器根据接收到的这些信息，通过自身系统的运算，得出下一步换相开关的换相方案，并发送指令给对应的智能换相开关，使其做出规定的换相动作。
[0016] 所述终端设备上配置有人机交互界面，在人机交互界面上查询所有受控台区的用电信息、电网运行状态信息、智能计量箱的运行信息，并通过人机交互界面远程控制智能换相开关，实现各种既定动作。
[0017] 本发明控制方式简单明了，两种控制方式相互配合，即可调整配变出口侧三相电流不平衡度，也可对台区线路末端三相电压不平衡度进行精细化调整，故此种混合控制方法可对台区内三相电压电流不平衡度进行全面调控，全面精确控制台区三相不平衡度，实现真正的三相平衡，从而最大限度保证配电台区电能质量、降低线损。
附图说明
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0019] 图1为本发明智能换相开关数据传输链路的示意图；
[0020] 图2为本发明台区内智能换相开关的安装位置分布示意图；
[0021] 图3为本发明智能换相开关接线原理示意图；
[0022] 图4为本发明单台智能开关硬件构架示意图。
具体实施方式
[0023] 实施例：
[0024] 一种调整配电台区三相不平衡度的混合式控制方法，包括由智能换相开关、集中控制器、服务器和终端设备构成的数据处理网络硬件，以及由通讯网络、通讯设备、服务器和人机交互终端构建的数据传输网络；每台服务器覆盖若干个集中控制器，每个集中控制器接收来自其所处台区的若干智能换相开关发出的数据信息，并将接收到的信息上传至服务器，服务器连接设置有人机交互终端的终端设备。
[0025] 如附图1所示，每台服务器可覆盖300（根据具体安装情况确定）个集中控制器，每个集中控制器接收来自其所处台区的智能换相开关发出的数据信息，并将接收到的信息上传至服务器；服务器可连接PC电脑终端和智能手机终端，并且在各终端具有相应的人机交互界面。在智能计量箱和集中控制器之间采用LORA局域网通信（不仅限于此种通讯方式），在集中控制器和服务器之间采用GPRS网络通讯，在PC终端和服务器之间采用以太网或者无线网络通信，在服务器和智能手机终端之间采用GPRS通信。通过PC端或智能手机的应用界面可远程控制智能换相开关实现换相动作和跳闸动作。
[0026] 如附图2所示，每台区的数据传输网络由1台集中控制器、若干台智能换相开关构成。集中控制器安装于台区配变的出口侧，用于采集配变出口的电压电流信息，将采集到的信息上传至服务器；同时集中器接收来自本台区内所有智能计量箱发送的数据包，并将接收到的数据包通过GPRS网络上传至服务器；集中器也负责接收来自服务器的控制指令信息，并将该信息发送至指定ID编码的智能换相开关。集中控制器处于台区信息传输的枢纽位置，是台区内所有信息传输的总出口和总入口。台区内智能换相开关分为带无线遥控功能的智能换相开关和不带无线遥控功能的智能换相开关两种类型。如图所示，带无线遥控功能的智能换相开关选择在距离台区配变位置较近的区域安装，不带无线遥控功能的智能换相开关选择在台区线路的末端（距离台区配变较远的位置）安装，两种开关的安装比例根据台区用电情况确定。当台区智能换相开关启动运行后，台区集中控制器首先根据配变出口侧三相电流不平衡度状况控制具备无线遥控功能的智能换相开关进行换相动作，对台区三相不平衡度进行粗调，使得配变输出侧三相不平衡度能够大幅降低；随后，不带无线遥控功能的智能换相开关进行新的一轮调整，其根据接入点的三相电压、相位角和功率因数进行负荷分配，执行换相动作，控制台区线路末端三相电压不平衡度处于设定阈值范围内。因三相电电压电流呈现基本的反比例关系，即当ABC三相中某一相电流负荷增大时，则其线电压降低，反之，线电压升高。所以，通过调整台区线路末端负荷分配，调整电压三相不平衡度的同时，也对台区配变出口侧三相电流不平衡度进行了新一轮调整，使得配变出口侧三相电流不平衡度控制在允许范围内。
[0027] 若集中控制器与智能换相开关之间的无线局域网通讯中断，则智能换相开关自动转入系统工作模式，通过检测接入点三相电压、相位角和功率因数确定换相动作；当无线通讯恢复正常后，自动转入联网工作模式，由集中控制器发送换相指令控制智能换相开关执行换相动作。
[0028] 如附图3所示，智能换相开关以三相四线进线，接入台区供电的主干线或各分支线路。开关输出单相电源，分接若干用户电能表。开关分接的所有电能表均通过信号线与智能换相开关IO口相连接，各电能表的电能脉冲采集接口通过信号线将自身产生的脉冲信号发送至智能换相开关，智能换相开关计算本计量箱特定时间段内所有电能表的总电能使用量。
[0029] 如附图4所示，智能换相开关具有中央处理器，连接有显示模块、电能采集芯片、通信模块（载波、无线、GPRS、485/232任选其一）、时钟存储模块、电源模块、电能脉冲采集模块、换相机构和按键模块。
[0030] 本发明方法的应用范围：用于小区或农村电网三相不平衡度综合调节，最终实现配电台区三相电压和三相电流不平衡度可控在合理范围内，优化电能质量、降低线损。
