三相不平衡調節(jié)裝置技術方案(共15頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上三相不平衡調節(jié)裝置方案1 產(chǎn)品研發(fā)背景目前，在國家電網(wǎng)公司中、低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中，存在著大量的單相、不對稱、非線性、沖擊性負荷，三相負荷系統(tǒng)是隨機變化的，這些負荷會使配電系統(tǒng)產(chǎn)生三相不平衡，三相負荷不平衡會導致供電系統(tǒng)三相電壓、電流的不平衡，引起電網(wǎng)負序電壓和負序電流，影響供電質量，進而增加線路損耗，降低供電可靠性。三相不平衡治理裝置是專門針對上述問題而研發(fā)的一款產(chǎn)品，不同于傳統(tǒng)的治理裝置，它融合了半導體器件與接觸器開關的優(yōu)點，能夠避免接觸器開關在負荷投切瞬間產(chǎn)生的較大涌流和開通、關斷時間間隔長的問題,使負載用戶在負載換相投切過程中可正常供電；也能避免半導體器件長期運行

2、帶來的發(fā)熱問題。配網(wǎng)三相不平衡治理裝置的應用，將大幅提高配網(wǎng)運行穩(wěn)定性和智能化，可對國網(wǎng)公司提出的建設堅強智能電網(wǎng)的要求起到很好的支撐作用。2 產(chǎn)品技術參數(shù)三相不平衡調節(jié)裝置系統(tǒng)參數(shù)裝置標準配置主控制器*1+換相開關*9接線方式三相四線制工作狀態(tài)正常運行，故障報警，電源供電冷卻方式自然散熱噪聲65dB控制器供電電源220V/50Hz，40W采樣精度1%通訊接口GPRS/RS485絕緣電阻1M絕緣強度2000VAC，60s外殼防護等級IP54機械尺寸400*350*150(寬*高*深)mm重量10kg環(huán)境溫度-2545環(huán)境濕度095%，無凝露海拔1000m換相開關額定電壓AC380V額定頻率50

3、Hz額定電流100A最大允許電流150A換相時間10ms通訊接口GPRS/RS485絕緣電阻1M絕緣強度2000VAC，60s外殼防護等級IP54機械尺寸250*500*200(寬*高*深)mm重量15kg環(huán)境溫度-2545環(huán)境濕度095%，無凝露海拔1000m3 技術方案3.1總體方案三相不平衡調節(jié)裝置主要由主控制器與換相開關組成。主控制器是整個裝置的控制核心，換相開關是裝置的執(zhí)行機構，它們之間通過GPRS無線通訊進行信息交互，相互配合完成對配網(wǎng)三相不平衡問題的治理。裝置系統(tǒng)示意圖如下所示。主控制器是整個裝置的控制終端，每套裝置只有一個主控制器。它負責采集整個裝置的各種狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，通過邏

4、輯運算發(fā)出各種指令完成整個裝置的操控。它檢測配網(wǎng)總線的電壓信號；接收換相開關上傳的負載電流數(shù)據(jù)，計算負載平衡度及分布情況，通過分析計算給各個換相開關發(fā)出換相命令；接收換相開關上傳的運行狀態(tài)和故障信息，然后做出相應的控制操作。換相開關是裝置的分支和執(zhí)行機構，根據(jù)配變的容量與負載的分布情況不同可靈活選擇換相開關的容量和數(shù)量。它負責采集負載電流數(shù)據(jù)，與自身的狀態(tài)信息一起通過GPRS無線通訊上傳給主控制器；接收主控制器的換相命令進行換相操作；接收主控制器的故障保護命令進行相應的操作；顯示自身的運行狀態(tài)信息。每套三相不平衡調節(jié)裝置只有一個主控制器，但換相開關的數(shù)量是不定的，根據(jù)現(xiàn)場應用情況的不同，配備數(shù)

5、量不等的換相開關。換相開關與主控制器之間通過GPRS無線通訊的方式實現(xiàn)信息交互，這樣現(xiàn)場應用安裝靈活。三相不平衡調節(jié)裝置的現(xiàn)場應用情況比較復雜多樣，具體的應用方案這里不一一列舉，下面主要介紹主控制器和換相開關的技術方案和具體實現(xiàn)。3.2 硬件方案3.2.1 主控制器主控制器由開關電源、主控制器板卡、機殼結構組成。示意圖如下圖所示u 開關電源開關電源為主控制器提供電源，電源入口從配網(wǎng)取電，額定電壓為220V/50Hz，輸出為DC24V，負載額定功率約為20W，選取衡孚的HF-35W-SE-24u 主控制器板卡主控制器板卡是主控制器的核心部件，電源輸入為DC24V，要具備電壓檢測功能、開入開出功能

6、、通訊功能、邏輯運算功能。此部分外包給外協(xié)廠家設計生產(chǎn)，具體技術指標和功能需求參見外包技術協(xié)議。u 控制器板卡外殼對控制板起到一定的防護作用，正面設計有標識區(qū)、指示燈區(qū)，手動設置區(qū)。u 控制器箱體結構安裝控制器所有器件，可戶外、戶內安裝使用，可柱上安裝。防護等級要求達到IP54。主要功能參數(shù)Ø 采集變壓器出口三相電網(wǎng)電流；Ø 計算電網(wǎng)負載電流不平衡度，制定三相不平衡調節(jié)方案；Ø 裝置運行狀態(tài)指示功能；Ø GPRS通訊功能、485通訊功能，與上位機通訊功能；Ø 防護等級：IP54；Ø 安裝方式：壁掛安裝； Ø 工作環(huán)境溫度：-

7、2545攝氏度；Ø 工作環(huán)境濕度：095%無凝露。3.2.2 換相開關換相開關主要由觸發(fā)板、晶閘管、接觸器、電流互感器、結構機殼組成。組成示意圖如下圖所示。u 觸發(fā)板觸發(fā)板主要負責控制換相開關的換相操作，外包給外協(xié)廠家進行設計生產(chǎn)，相機技術功能指標可見技術協(xié)議。u 開關電源開關電源為觸發(fā)板提供電源，電源入口從配網(wǎng)取電，額定電壓為220V/50Hz，輸出為DC24V，負載額定功率約為20W，選取衡孚的HF-35W-SE-24u 晶閘管晶閘管型號為：塞米控的SKKT-106-16E，臺基的MTX110-1800V，兩種型號互為備選，結構設計時要考慮兩種晶閘管兼容使用。首選塞米控晶閘管，臺

8、基作為備選。u 接觸器接觸器型號：ABB的AX32-30-01-80u 電流互感器電流互感器型號：兵字的TA2739-01u 結構箱體作為換相開關的結構外殼，起到支撐、防護作用，正面設計有標識區(qū)、指示燈區(qū)、手動設置區(qū)。主要功能參數(shù)Ø 負載電流檢測功能；Ø 換相功能，接觸器驅動功能、晶閘管驅動功能；Ø 接觸器、晶閘管狀態(tài)檢測功能；Ø GPRS通訊功能、485通訊功能，與控制器通訊功能；Ø 換相開關運行狀態(tài)指示功能；Ø 換相手動操作功能；Ø 換相開關物理地址定義功能；Ø 防護等級：IP54；Ø 安裝方式：壁掛

9、安裝； Ø 工作環(huán)境溫度：-2545攝氏度；Ø 工作環(huán)境濕度：095%無凝露。3.3 軟件方案 3.3.1總體方案 整套裝置的軟件控制系統(tǒng)由控制程序和換相程序組成，主控程序與換相程序屬于主從關系，主控程序發(fā)出命令，接收換相程序上傳信息。換相程序接受命令，上傳信息。它們之間分工不同互相配合，共同完成裝置的運行控制。下圖是軟件控制系統(tǒng)示意圖。主控程序是裝置的核心控制部分，它負責裝置的核心算法與控制策略、信息的匯總與分析運算。換相程序是裝置的具體執(zhí)行部分，它負責換相開關的換相邏輯控制；檢測負載電流信號與裝置運行狀態(tài)信息并上傳給主控程序。3.3.2主控程序信息采集功能u 總線電壓信

10、號采集功能，檢測配電變壓器低壓側電網(wǎng)電壓信號。u 總線電流信號采集功能，檢測配電變壓器三相輸出電流。u 通過GPRS無線通訊接收各換相開關上傳的負載電流信息、物理地址信息（如08C，裝置的第8個開關、默認運行相為C相）、運行狀態(tài)信息（含當前運行相）、故障信息。u 可根據(jù)外部編碼器電路輸入的信號來設置換相等待時間。控制計算功能u 裝置的主控功能。管理控制裝置的正常運行。u 三相電流不平衡度計算功能。u 各換相開關支路負載電流計算功能。u 各支路負載重新分配再平衡計算功能。通過專門的計算方法計算當前所接支路負載并重新分配到各單相，給需要調整的換相開關發(fā)出換相命令，使電網(wǎng)三項電流達到平衡。u 根據(jù)換

11、相開關上傳的物理地址，對各換相開關進行分組定義功能。u 運行狀態(tài)指示功能。發(fā)出電平信號控制LED燈的亮、滅，指示電源供電、正常運行、故障報警三種狀態(tài)。u 故障信息發(fā)送功能，發(fā)送故障代碼到手機和電腦中。通訊功能u 485通訊、GPRS無線通訊。u 裝置內控制器與各換相開關采用GPRS通訊傳輸數(shù)據(jù)。u 裝置通過GPRS向用戶的手機和電腦發(fā)送數(shù)據(jù)信息。u 設備檢修、重新設置參數(shù)或更新軟件程序時采用485通訊。2）控制策略u 系統(tǒng)級控制框圖u 裝置級控制策略換相開關采集的每一路電流，. ，控制器采集的配電變壓器出口總電流，然后按各相總電流大小排序，由大到小分別為x，y，z求總平均值：其中大于零，小于零

12、；若大于零，則x、y相的換相開關中分別找出與、接近的負荷切換到z相，在動作之前，先進線預判，如果預判結果比動作之前要差，則維持不動作；若小于零，則x找出與、接近的負荷切換到y(tǒng)、z相，在動作之前，先進線預判，如果預判結果比動作之前要差，則維持不動作；若等于零，則x找出與接近的負荷切換到y(tǒng)、z相，在動作之前，先進線預判，如果預判結果比動作之前要差，則維持不動作；當變壓器輕載時，不進行不平衡調節(jié)，輕載定義為負載率小于等于30%3）控制算法u 不平衡判斷依據(jù)和計算方法以三相電流不平衡度超過15%作為動作判據(jù)u 不平衡度計算三相四線制系統(tǒng)中：電流不平衡度，其中為三相電流、，取自總進線電流CT，為三相總進

13、線電流有效值的平均值。計算電流不平衡度時三相電流都需要計算，要保證三相電流不平衡度均不超過15%u 系統(tǒng)級控制需要采集數(shù)據(jù) 序號信息名稱信息內容備注1各換相開關物理地址信息換相開關的物理地址編號，由換相開關上傳。2各換相開關的默認導通相信息默認導通相是哪一相，由換相開關上傳。3各換相開關的當前導通相信息換相開關的當前導通相是哪一相，由換相開關上傳。4各換相開關的運行狀態(tài)信息換相開關當前的運行狀態(tài)，正常運行、故障報警，由換相開關上傳5各換相開關的負載電流信息實時的負載電流數(shù)值，由換相開關上傳6各換相開關的手動換相命令信息手動換相命令信息，由換相開關上傳7三相電網(wǎng)電流信息實時三相電網(wǎng)電壓數(shù)值，由控

14、制板采集。8換相等待時間由控制器硬件（撥碼開關）進行手動設置，定義當不平衡度超過限制后等待多久下達換相操作命令。5）故障保護原則當裝置內的控制器或裝置內的換相開關出現(xiàn)故障時，裝置的保護原則有兩條u 在不會發(fā)生事故的情況下，優(yōu)先確保用戶用電暢通。設備可帶故障運行。u 當三相不平衡調節(jié)功能失效時，同樣要保證用戶供電。3.3.3換相程序信息采集功能u 負載電流采集功能。u 硬件地址編碼功能。根據(jù)外部輸入編碼器信號定義開關的物理地址u 手動換相功能。接收外部手動控制信號，控制開關進行換相操作。u 通過GPRS無線通訊接收控制器發(fā)送的信息。控制計算功能u 換相開關換相操作的邏輯控制功能。u 晶閘管和接觸

15、器的驅動控制功能。u 晶閘管和接觸器的狀態(tài)信息檢測功能。u 運行狀態(tài)指示功能。發(fā)出電平信號控制LED燈的亮、滅，指示電源供電、正常運行、故障報警三種狀態(tài)。u 工作相指示功能。發(fā)出電平信號控制LED燈的亮、滅，指示負載接通在哪一相。u 數(shù)據(jù)上傳給控制器功能，實時上傳運行的狀態(tài)信息和電流參數(shù)。通訊功能u 485通訊，GPRS無線通訊。u 裝置內與控制器間采用GPRS無線通訊輸出信息。u 設備檢修、重新設置參數(shù)或更新軟件程序時采用485通訊。2）換相操作流程圖3)故障信息列表序號故障名稱故障內容故障代碼1XX接觸器A閉合故障命令接觸器A閉合，但沒有閉合2XX接觸器A斷開故障命令接觸器A斷開，但沒有斷

16、開3XX接觸器B閉合故障命令接觸器B閉合，但沒有閉合4XX接觸器B斷開故障命令接觸器B斷開，但沒有斷開5XX接觸器C閉合故障命令接觸器C閉合，但沒有閉合6XX接觸器C斷開故障命令接觸器C斷開，但沒有斷開7XX晶閘管A導通故障命令晶閘管A導通，但沒有導通或單方向導通8XX晶閘管A關斷故障命令晶閘管A關斷，但沒有關斷或單方向關斷9XX晶閘管B導通故障命令晶閘管B導通，但沒有導通或單方向導通10XX晶閘管B關斷故障命令晶閘管B關斷，但沒有關斷或單方向關斷11XX晶閘管C導通故障命令晶閘管C導通，但沒有導通或單方向導通12XX晶閘管C關斷故障命令晶閘管C關斷，但沒有關斷或單方向關斷13XX換相開關裝置

17、故障換相開關的綜合故障信息4）上傳信息列表序號信息名稱信息內容備注1物理地址信息換相開關的物理地址編號，由撥碼開關設定2默認導通相信息默認導通相是哪一相，由旋鈕開關設定3當前導通相信息換相開關的當前導通相是哪一相4運行狀態(tài)信息換相開關當前的運行狀態(tài)，正常運行、故障報警5負載電流信息實時的負載電流數(shù)值6手動換相命令信息手動換相命令信息，由旋鈕開關設定7換相開關裝置故障換相開關的故障信息5）一次接線圖VTa：A相晶閘管KMA：A相接觸器VTb：A相晶閘管KMB：A相接觸器VTc：A相晶閘管KMC：A相接觸器3.3.4裝置運行控制 三相不平衡調節(jié)裝置的運行控制流程大概如下1）上電后，裝置初始化，裝置

18、自檢。2）檢測三相電網(wǎng)電流，判斷是否出現(xiàn)三相電流不平衡，如果出現(xiàn)不平衡則計算控制換相開關進行換相調節(jié)3）如果電壓平衡則按照默認設置閉合換相開關中的導通相。4）實時檢測電網(wǎng)電流、各支相負載電流變化情況，監(jiān)測裝置自身的運行狀態(tài)。5）發(fā)生三相電流不平衡則安照控制策略進行調節(jié)。3.4結構方案3.4.1控制器 控制器箱的器件連接關系和接線示意圖如下所示3.4.2換相開關換相開關的器件連接關系和接線4 實施方案4.1項目進度安排 本次項目進度安排表如下序號時間進度與完成內容12015年 3 月 2015年 4 月 主要內容：（1）380V智能三相不平衡治理開關功能及切換方式研究考核目標：（1）確立智能三相不平衡治理開關的功能及切換方式22015年 5 月2015年 6 月