一种配电网中用的电能治理装置的制作方法
本发明属于电力系统无功控制及三相不平衡治理技术领域，尤其涉及一种配电网中用的电能治理装置。
背景技术：
无功功率补偿reactivepowercompensation，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
现阶段的补偿一般为在变压器下安装电能治理装置，对低压侧输电线路上线损无补偿作用，并且现阶段的补偿的具体设置，其补偿效果也不好。
技术实现要素：
本发明针对上述的问题，提供了一种配电网中用的电能治理装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，
一种配电网中用的电能治理装置，包括换相模块、电流采集模块、补偿模块以及分控制模块，所述换相模块远离电流采集模块的一侧设置有设置在火线上的电压采集端子；
所述换相模块包括设置在火线上的第一继电器以及与第一继电器并联设置的晶闸管，所述晶闸管所在的支路上设置有与晶闸管串联设置的电阻；
所述补偿模块包括连接零线和火线的连接导线以及设置在连接导线上的补偿电容电感和补偿控制开关；
所述控制模块还包括主控制模块和分控制模块；
所述电流采集模块，是用来对经过换相模块处理的电流值进行检测，并将检测结果传输给主控制模块；
所述电压采集端子，是用来采集三相电压，并将检测结果传输给主控制模块。
作为优选，所述补偿控制开关包括连接导线上的第二继电器以及与第二继电器并联设置的第三继电器，所述第三继电器所在的支路上设置有与第三继电器串联设置的限流电阻。
作为优选，所述第二继电器采用低电阻继电器。
作为优选，所述第三继电器采用高熔点触头继电器。
作为优选，所述火线包括三个相线，分别为a相线、b相线、c相线，所述a相线、b相线、c相线上均设置有换相模块和电压采集端子。
作为优选，所述电流采集模块设置在由a相线、b相线、c相线组成的干路上。
作为优选，还包括信号传输模块。
作为优选，所述传输模块为gprs模块。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，实现了无功的就地补偿，减小了输电线路的线损，解决了因无功问题而导致换相开关在切换时电压过零点与电流过零点不一致导致的涌流问题。同时由于将电能治理装置与换相开关结合起来，减小了施工量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为配电网中用的电能治理装置的实际应用简图；
图2为配电网中用的电能治理装置的结构示意图；
图3为主控制模块的工作原理图；
图4为分控制模块的工作原理图；
图5为补偿控制开关的结构示意图；
图6为补偿控制开关的工作流程图；
图7为补偿模块的工作原理图；
以上各图中，1、换向模块；11、限流电阻；12、晶闸管；13、第一继电器2、补偿模块；21、第二继电器；22、第三继电器；23、限流电阻。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本发明提供了一种配电网中用的电能治理装置，从图1中可以看出，对于整个配电网来说，对于无功补偿的实现，现有技术的具体设置，和本发明所设置位置的区别。
下面具体说一下，本发明的具体设置以及一些怎么实现本发明的算法。
如图2所示，本发明主要包括：换相模块、电流采集模块、电压采集端子、补偿模块、分控制模块、主控制模块以及信号传输模块，结合图3和图4所示，很明显，主要实现线路换相的模块则是换相模块，在实现换相模块的过程中，是有很多调节，即设置了相应的检测模块，即电流采集模块和电压采集端子，其主控制模块和分控制模块则是本发明的主要控制部分，即主要控制模块下发了信号，其相应的模块才开始工作，具体怎样实现工作的，现在先不着急说，现在先说一下上述模块的具体构成。
结合图2、图5，可以看出，其换相模块包括设置在火线上的第一继电器以及与第一继电器并联设置的晶闸管，其晶闸管所在的支路上设置有与晶闸管串联设置的电阻；下面通过换相模块控制时序，来说明一下，该换相模块的具体工作过程：
主控制器接收分控制器发送来的各支路的有功电流检测信号，进行数据计算后，如达到换相要求，将控制信号发送至相应的分控制模块，促使其控制换相；
换相开关控制过程优化，实现不断电的换相。
例：(a相换b相)，此时换相模块的稳定状态应为a相继电器投入，其余部分切除。
1.投入a相晶闸管；
2.切除a相继电器；
3.控制模块检测两相电压相同的时刻，投入b相晶闸管后随即切除a相晶闸管；(晶闸管导通与关断为毫秒级，其两端电压差很低，且晶闸管串联电阻，有效抑制电压差带来涌流)
4.投入b相继电器；
5.切除b相晶闸管。
从图2中可以看出，其补偿模块包括连接零线和火线的连接导线以及设置在连接导线上的补偿电容电感和补偿控制开关，对于本发明来说，是实现该支路的无功补偿，保证该支路功率因数合格的装置。
其控制模块还包括主控制模块和分控制模块；
电流采集模块，是用来对经过换相模块处理的电流值进行检测，并将检测结果传输给控制模块；
电压采集端子，是用来采集该支路三相电压，并将检测结果传输给控制模块；
对于一块，其算法要具体说一下，现在有两种思路，一种是每一条支路上都安装支路换相电能治理装置。这种主控制器只需要计算有功电流大小就好：计算过程如下：
换相开关调整三相交流电的具体过程为：主机控制单元接收到支路电流互感器的检测信号后，将a、b、c三相的换相开关各种状态下的三相电流全部列出，其第n支路电流为in，a、b、c三相总电流分别为ia、ib、ic，三相总电流有3n种可能状态，计算每种状态的不平衡度
下面以四条支路为例，则四路换相开关共有81种工作位置。
选取最小的tx所对应的换相开关状态，为换相开关输出状态，例如，经计算得出t9为三相不平衡度最小值，则第1支路、第2支路、第3支路、第4支路的换相开关闭合位置分别调整至a相、a相、c相、c相，实现对三相交流电的调整。
(这种思路的优势是在于每一条支路都可以进行无功补偿)
第二种就是一部分支路上安装
换相开关调整三相交流电的具体过程为：主机控制单元接收到支路电流互感器的检测信号后，计算出不受电流控制的的电流，ia1、ib1、ic1，将a、b、c三相的换相开关各种状态下的三相电流全部列出，其第n支路电流为in，计算出受控电流ia2、ib2、ic2，则a、b、c三相总电流分别为ia＝ia1+ia2、ib＝ib1+ib2、ic＝ic1+ic2，三相总电流有3n种可能状态，计算每种状态的不平衡度
下面以四条支路安装为例，则四路换相开关共有81种工作位置。
选取最小的tx所对应的换相开关状态，为换相开关输出状态，例如，经计算得出t9为三相不平衡度最小值，则第1支路、第2支路、第3支路、第4支路的换相开关闭合位置分别调整至a相、a相、c相、c相，实现对三相交流电的调整。
待调整后，主控制器检测各支路的无功，控制相应的支路装置投入补偿的电容电感，但是不建议采用这种方式，因为某些支路会存在过补的情况，建议采用主控制也加装补偿模块，实现无功的补偿。。
从图2-6中可以看出，
其补偿控制开关包括连接导线上的第二继电器以及与第二继电器并联设置的第三继电器，第三继电器所在的支路上设置了与第三继电器串联设置的限流电阻，第二继电器采用低电阻继电器，第三继电器采用高熔点触头继电器；
火线包括三个相线，分别为a相线、b相线、c相线，a相线、b相线、c相线上均设置有换相模块和电压采集端子。
电流采集模块设置在由a相线、b相线、c相线组成的干路上。
本发明还包括信号传输模块，传输模块为gprs模块。
下面说一下上面所述的控制开关部分，如图5、图6所示，
为节约成本开支，控制开关采用继电器控制。
这又产生了一个问题，就是采用继电器控制不像晶闸管控制那么精确，就回产生涌流，采用以下的优化办法：
1.采用双继电器并联控制：继电器1采用高熔点触头继电器，如钨，且串联一个电阻，防止涌流；继电器2采用低电阻继电器，是长时间工作的继电器。
2.继电器的吸合时间是确定的，误差不会很大，程序的控制时间也是确定的，可以进行定时器延时到吸合时间，具体控制过程如图6所示。
各支路分控制器控制补偿模块对该支路进行无功补偿，补偿控制计算过程如图6所示，设继电器投入的时间为s，通过检测电压过零点的时刻，通过控制定时器延时及程序，使继电器的投入时刻为0.01s的整数倍，同理通过检测电流过零点的时刻，通过控制定时器延时及程序，使继电器的切除时刻为0.01s的整数倍。
即：1.节约开关成本；2.解决了电容器容量衰减问题。
本发明的主要思路：1是总体的设计思路是把无功就地补偿了，主干线上只有有功电流，然后让有功电流平衡；这种方法是对应每一支路都安装本电能治理装置。
2是把有功电流调平衡后，再补偿无功，这种方法对应的是部分支路上安装本电能治理装置，但是有可能遇到该相没有分相设备投入的情况或出现某相过补的情况。故而建议在总机abc三相上均安装补偿模块。如图7所示。
还需要补充一下，
1.我们想判断一条线路是否存在无功，就是判断电压与电流的关系，即他们的相位差，所以，需要检测的量是电压与电流。
2.如果只是为了看电流是否平衡，则只需要测量电流大小即可
3.换相开关，是为了保证主干线的电流平衡，从而起到节能的目的，需要检测的量只有电流，所以说主控制器(主干线路控制器)可以安在任何地方，但是要知道每一条支路的电流，与主干线的电流。主控制器才能控制分控制器(支路控制器)把负载从一相切换到另一相，从而达到主干线路电流平衡的目的。
4.换相模块换相时，要检测两相电压相同的时刻。
5.补偿模块投入时要检测电压过零点。
6.所以分控制器要检测电压电流，主控制器根据情况选择。
7.现在检测电压一般是集成在控制器里面的，也可以用电压互感器，电流检测一般是用电流互感器。
8.由于电流互感器需要和控制器相连(就是把采集的信息汇报到控制器，用无线通讯也行，但是成本较高，把控制器和开关做到一起，节省成本)，电压采样也需要和控制器相连；主控制器和分控制器相隔太远，所以采用无线通讯。一般采用gprs通讯。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
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