一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法

摘要

本发明公开了一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，主控初始上电，进入初调整算法，主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间，换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流，本发明解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题，提出一种以天作为主调节，以用电高峰期和低谷期作为细调节，以瞬时波动点作为瞬时调节的平衡方案，从而达到低压配网三相电流自适应平衡，用最少的换相开关动作次数，达到全天的电流不平衡度小于15％。

权利要求

1.一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、主控初始上电，进入初调整算法；

S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间，换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流；

S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷，召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据，根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调整；

S4、初调整结束，主控进入主调整算法策略，主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据，当达到24小时之后，则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关24小时的单相平均电流，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行调整；

S5、主调整结束后，进入峰谷平调整算法测量，根据每分钟存储的三相平均电流值，提取前24小时的每分钟三相平均电流，然后以1个小时为单位，计算出每个小时的平均电流，再计算出一天的平均电流；

S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较，算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期；

S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时，开始监测不平衡度，并存储当前所有换相开关相位；

S8、当峰值期结束后，主控根据峰值期之前存储的换相开关相位，发送换相命令恢复相位，让其进入平稳期或者低谷期；

S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时，主控监测半小时的电流数据；

S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时，主控实时监测数据；

S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整，调整完后，一天的调整换相就结束了，可以让电流不平衡度保持在15％以内，低压用户用电具备一定的规律性，根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15％以内；

所述步骤S7中，当不平衡度超过15％且持续时间为10分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调整；

所述步骤S9中，当不平衡度超过15％且持续时间为20分钟时，提取前20分钟的主控和换相开关电流数据，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调整；调整后则一直等待低谷期结束；

所述步骤S10中，当不平衡度超过15％且持续时间为30分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。

2.根据权利要求1所述的一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，其特征在于，所述步骤S6中根据民用电的用电规律，峰值期一般为下班后的两三个小时，低谷期一般是凌晨休息时间，其他时间为平稳期；

不平衡度公式为：(三相中最大电流‑三相中最小电流)/三相中最大电流*100％；

峰值期：三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间；

低谷期：三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间；

平稳期：除峰值期和低谷期之外的时间；

瞬时波动：不平衡度超过15％且时间持续30分钟以上；

峰值期说明电流大，波动会比较大，这段时期需要动作的频繁点；低谷期说明电流波动比较小，只需要动作一次就能保证平衡度；而平稳期说明电流波动相对平稳，会不时的出现瞬时波动，这个时期只需要进行瞬时波动治理。

说明书

一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种解决配电网低压侧电流三相不平衡的方法。

背景技术

[0002] 三相不平衡：是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围，三相不平衡导致的危害如下：

[0003] 1.增加线路的电能损耗，在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比，当低压电网以三相四线制供电
时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免，当三相负载不平衡运行时，中性
线即有电流通过，这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损
耗；

[0004] 2.增加配电变压器的电能损耗，配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加，因为配变的功率损耗是随负载的
不平衡度而变化的；

[0005] 3.配变出力减少，配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等，配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制，假如
当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力
减少，其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关，三相负载不平衡越大，配变出力减少越
多，为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦
相应减少，过载能力也降低，假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚
至会造成配变烧损，

[0006] 4.配变产生零序电流，配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大，运行中的配变若
存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通，(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能
以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产
生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高甚至发热，配变的绕组绝缘也可能
因过热而加快老化，导致设备寿命降低，同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗，

[0007] 5.影响用电设备的安全运行，配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致，当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相
等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的；

[0008] 假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡，同时，配变在三相负载不平衡时运
行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过，因而使中性线产生阻抗压降，从而导
致中性点漂移，致使各相相电压发生变化，负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升
高，在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压
低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用，所以三相负载不平衡运行时，将严重危及
用电设备的安全运行，

[0009] 6.电动机效率降低，配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡，由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电
动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用，但由于正
序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动，而由于负序磁场的制动作用，
必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低，同时，电动机的温升和无功损
耗，也将随三相电压的不平衡度而增大，所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常
不经济和不安全的；

[0010] 而现在的不平衡调整策略是以一定的时间为周期，周期内不平衡度超过一定值就进行换相调整，这样的坏处是换相开关需要频繁的动作，而且这个周期是固定的，并不能很
好的适应负载的变动。

发明内容

[0011] 本发明提供一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，为解决配电网低压侧电流三相不平衡的问题，提出一种以天作为主调节，以用电高峰期和低谷期作为细调节，以
瞬时波动点作为瞬时调节的平衡方案，从而达到低压配网三相电流自适应平衡，用最少的
换相开关动作次数，达到全天的电流不平衡度小于15％。

[0012] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，包括如下步骤：

[0013] S1、主控初始上电，进入初调整算法；

[0014] S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间，换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流；

[0015] S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷，召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据，根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，发送换相命令给相应
的换相开关进行初调整；

[0016] S4、初调整结束，主控进入主调整算法策略，主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据，当达到24小时之后，则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关
24小时的单相平均电流，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算
出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行调整；

[0017] S5、主调整结束后，进入峰谷平调整算法测量，根据每分钟存储的三相平均电流值，提取前24小时的每分钟三相平均电流，然后以1个小时为单位，计算出每个小时的平均
电流，再计算出一天的平均电流；

[0018] S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较，算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期；

[0019] S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时，开始监测不平衡度，并存储当前所有换相开关相位；

[0020] S8、当峰值期结束后，主控根据峰值期之前存储的换相开关相位，发送换相命令恢复相位，让其进入平稳期或者低谷期；

[0021] S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时，主控监测半小时的电流数据；

[0022] S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时，主控实时监测数据；

[0023] S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整，调整完后，一天的调整换相就结束了，可以让电流不平衡度保持在15％以内，低压用户用电具备一定的
规律性，根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15％以内。

[0024] 根据上述技术方案，所述步骤S6中根据民用电的用电规律，峰值期一般为下班后的两三个小时，低谷期一般是凌晨休息时间，其他时间为平稳期；

[0025] 不平衡度公式为：(三相中最大电流‑三相中最小电流)/三相中最大电流*100％；

[0026] 峰值期：三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间；

[0027] 低谷期：三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间；

[0028] 平稳期：除峰值期和低谷期之外的时间；

[0029] 瞬时波动：不平衡度超过15％且时间持续30分钟以上；

[0030] 峰值期说明电流大，波动会比较大，这段时期需要动作的频繁点；低谷期说明电流波动比较小，只需要动作一次就能保证平衡度；而平稳期说明电流波动相对平稳，会不时的
出现瞬时波动，这个时期只需要进行瞬时波动治理。

[0031] 根据上述技术方案，所述步骤S7中，当不平衡度超过15％且持续时间为10分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后根据
对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送
换相命令给相应的换相开关进行初调整。

[0032] 根据上述技术方案，所述步骤S9中，当不平衡度超过15％且持续时间为20分钟时，提取前20分钟的主控和换相开关电流数据，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接
相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调
整；调整后则一直等待低谷期结束。

[0033] 根据上述技术方案，所述步骤S10中，当不平衡度超过15％且持续时间为30分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后
根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，
发送换相命令给相应的换相开关进行初调整。

[0034] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

[0035] 1、现有调节技术是设置好一个不平衡度，当不平衡度超过一定时间后开始进行平衡调节，然而对于民用电来说，每个配变的不平衡度是不一样的，每天的不平衡度都是变动
的，如果每个配变每天都需要单独设置不平衡度，则会增加工作量，而且配变多了之后不好
维护。而本发明专利采用自适应算法，监控全天候的电流趋势，智能改变不平衡度和时间，
从而省去人工设置不平衡度的麻烦，使用更加方便。

[0036] 2、本发明能全天候监控台区各不平衡度的分布时间，在每个时间段用不同的调节策略，治理更加的有针对性，有条理性，从而能全天候达到最佳的调节效果。

[0037] 3、对于电流波动很大的台区，现有技术只能治理固定的波动范围，或者是需要换相开关频繁的动作，治理效果并不理想；本发明可以用最少的换相开关动作次数，能适应全
部的波动范围，适用范围更广。

附图说明

[0038] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0039] 在附图中：

[0040] 图1是本发明的算法示意图；

[0041] 图2是本发明的步骤调整流程示意图；

[0042] 图3是本发明的步骤峰值期流程结构示意图；

[0043] 图4是本发明的步骤低谷期流程结构示意图；

[0044] 图5是本发明的步骤平稳期流程结构示意图；

[0045] 图6是本发明的治理前电流负荷曲线示意图；

[0046] 图7是本发明的治理后电流负荷曲线示意图。

具体实施方式

[0047] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0048] 实施例：如图1‑5所示，本发明提供技术方案，一种用于低压配网的三相电流自适应平衡方法，包括如下步骤：

[0049] S1、主控初始上电，进入初调整算法；

[0050] S2、主控每1分钟存储一次三相平均电流和时间，换相开关每1分钟存储一次所接用户平均电流；

[0051] S3、主控采集5分钟内的三相平均负荷，召唤下属所有换相开关5分钟内的单相平均电流数据，根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，发送换相命令给相应
的换相开关进行初调整；

[0052] S4、初调整结束，主控进入主调整算法策略，主控和换相开关都继续累加每分钟的三相电流数据，当达到24小时之后，则提取主控24小时内的三相平均电流和所有换相开关
24小时的单相平均电流，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算
出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行调整；

[0053] S5、主调整结束后，进入峰谷平调整算法测量，根据每分钟存储的三相平均电流值，提取前24小时的每分钟三相平均电流，然后以1个小时为单位，计算出每个小时的平均
电流，再计算出一天的平均电流；

[0054] S6、把24个每小时三相电流和一天的平均电流进行比较，算出一天用电电流的峰值期、平稳期和低谷期；

[0055] S7、当主控运行到前一天电流峰值期发生时间时，开始监测不平衡度，并存储当前所有换相开关相位；

[0056] S8、当峰值期结束后，主控根据峰值期之前存储的换相开关相位，发送换相命令恢复相位，让其进入平稳期或者低谷期；

[0057] S9、当主控运行到前一天不平衡度低谷期发生时间时，主控监测半小时的电流数据；

[0058] S10、当主控运行到前一天不平衡度平稳期发生时间时，主控实时监测数据；

[0059] S11、就这样装置峰谷平不同的时期采用不同的调整策略自动调整，调整完后，一天的调整换相就结束了，可以让电流不平衡度保持在15％以内，低压用户用电具备一定的
规律性，根据前一天的电流曲线图来调整就可以保持在15％以内。

[0060] 根据上述技术方案，步骤S6中根据民用电的用电规律，峰值期一般为下班后的两三个小时，低谷期一般是凌晨休息时间，其他时间为平稳期；

[0061] 不平衡度公式为：(三相中最大电流‑三相中最小电流)/三相中最大电流*100％；

[0062] 峰值期：三相每小时平均电流超过一天平均电流的时间；

[0063] 低谷期：三相每小时平均电流低于一天平均电流的时间；

[0064] 平稳期：除峰值期和低谷期之外的时间；

[0065] 瞬时波动：不平衡度超过15％且时间持续30分钟以上；

[0066] 峰值期说明电流大，波动会比较大，这段时期需要动作的频繁点；低谷期说明电流波动比较小，只需要动作一次就能保证平衡度；而平稳期说明电流波动相对平稳，会不时的
出现瞬时波动，这个时期只需要进行瞬时波动治理。

[0067] 根据上述技术方案，步骤S7中，当不平衡度超过15％且持续时间为10分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后根据对比
三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相
命令给相应的换相开关进行初调整。

[0068] 根据上述技术方案，步骤S9中，当不平衡度超过15％且持续时间为20分钟时，提取前20分钟的主控和换相开关电流数据，然后根据对比三相电流的大小与换相开关所接相序
和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换相命令给相应的换相开关进行初调整；调
整后则一直等待低谷期结束。

[0069] 根据上述技术方案，步骤S10中，当不平衡度超过15％且持续时间为30分钟时，提取主控前5分钟平均三相电流数据和所有换相开关前5分钟平均三相电流数据，然后根据对
比三相电流的大小与换相开关所接相序和电流，计算出哪一相需要补偿多少电流，发送换
相命令给相应的换相开关进行初调整。

[0070] 如图6‑7所示，与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

[0071] 1、现有调节技术是设置好一个不平衡度，当不平衡度超过一定时间后开始进行平衡调节，然而对于民用电来说，每个配变的不平衡度是不一样的，每天的不平衡度都是变动
的，如果每个配变每天都需要单独设置不平衡度，则会增加工作量，而且配变多了之后不好
维护。而本发明专利采用自适应算法，监控全天候的电流趋势，智能改变不平衡度和时间，
从而省去人工设置不平衡度的麻烦，使用更加方便。

[0072] 2、本发明能全天候监控台区各不平衡度的分布时间，在每个时间段用不同的调节策略，治理更加的有针对性，有条理性，从而能全天候达到最佳的调节效果。

[0073] 3、对于电流波动很大的台区，现有技术只能治理固定的波动范围，或者是需要换相开关频繁的动作，治理效果并不理想；本发明可以用最少的换相开关动作次数，能适应全
部的波动范围，适用范围更广。

[0074] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以
对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡
在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保
护范围之内。