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1、科技项目申请书及可行性研究报告填 写 说 明一、请严格按照要求填写各项。二、专业类别根据项目所属专业种类中选择。三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果，字数要求500字以内。四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门，如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分，项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划，并明确各阶段交付物及标志性里程。六、科技经费预算支出科目具体解释见附件2。七、科技成果的成熟度水平评判标准见附件3。项 目 简 表项目名称台区三相不平衡与低电压综合治理装置的开发应用研究项 目负责人姓名工作单位广西电
2、网公司北海供电局性别年龄职称工程师项目分类 基础性研究 前瞻性研究应用性研究 发电技术 输电技术 变电技术配电技术 用电技术 电网运行技术 信息技术 通信技术 物资管理技术 电网建设 继保自动化 其它项目起止时间2017年1 月2018年12月申请经费总额 98万元是否重点项目 针对低压配电网部分台区三相负载不平衡、无功欠补严重、零线电流偏大、线损增大、末端电压偏低等台区电能质量问题，采用自动投切相间跨接等效电容实现有功功率相间转移与无涌流无电弧自耦自动调压相结合的技术方法，研制一种台区三相不平衡与低电压综合治理装置，通过实时采样各支路的电压、电流、功率因数数据，综合分析台区三相负载不平衡、无
3、功缺量、零线电流、线损、末端电压现状，计算得出最优化调节控制方案，控制装置各相间跨接的等效电容组合自动投切和进行自耦自动调压，实现有功功率的相间转移、无功缺量补偿和末端电压的调节提升，达到自动调节三相负载平衡、降低线损和提高末端电压的目的。预期成果成熟度水平 5级项目负责人意见：（签字） 年 月 日申请单位意见： （公章） 年 月 日总部部门、直属机构、分子公司意见： （公章） 年 月 日项目分工与计划进度安排1、项目相关单位及具体分工单 位具 体 分 工北海供电局主持项目总体技术方案的制定和项目装置的研制，负责项目的实施、验收和实用化。协作单位1系统开发、调试及样机试制协作单位22、 计划进
4、度安排任务名称开始时间完成时间主要内容及交付项编写项目系统总体设计方案2017.12017.2主要内容：编制系统总体设计方案。交付项: 系统总体设计方案设备研发及系统软件设计2017.32017.6主要内容:根据项目目标需求开展设备研发，后台管理软件设计。交付项：后台管理软件程序模块 设备研制及测试2017.72017. 12主要内容：项目设备样机试制，并进行测试。交付项：项目设备样机及测试报告，申请专利2项。设备现场安装施工2018.12018.4主要内容：选定配变台区安装台区三相不平衡与低电压综合治理装置。交付项：设备安装报告。装置试运行2018.52018.10主要内容：对安装设备进行调
5、试并投入试运行，试运行期间检测并完善装置各项功能。交付项：设备试运行情况分析及改进报告，科技论文2篇。项目技术文档整理，项目验收2018.112018.12主要内容：技术文档整理，项目提交验收。交付项：整套项目验收技术文档。编写要求：1. 列出分时间段计划研究内容；2. 分时间段提供成果的内容和形式，要求具有可检查性。项目组成人员情况序号姓 名年龄职称、职务工 作 单 位任 务 分 工1工程师广西电网公司北海供电局项目负责人2工程师广西电网公司北海供电局技术负责人3工程师广西电网公司北海供电局安装实施负责人4助理工程师广西电网公司北海供电局项目联系人5工程师广西电网公司北海供电局项目安全员6工
6、程师广西电网公司北海供电局协调负责人7工程师广西电网公司北海供电局协调负责人一、 目的和意义1.广西电网公司北海供电局是广西电网公司直属的国有中二型供电企业，担负北海市一县三区（合浦县、海城区、银海区、铁山港区）的电网规划建设、电网运行管理、电力供应等任务，供电面积3337平方公里，供电服务人口160多万人。所辖的北海电网通过7条220千伏主干线与广西电网紧密连接，网内拥有220千伏变电站4座、110千伏变电站12座。北海供电局突出抓好电网安全、电力供应和电网建设，着力提高人员素质、管理水平和创新能力，不断完善和提升优质服务水平。围绕电力科学及其相关领域，完成了一系列重大科研项目，显著提升了自
7、主创新能力。2.本项目采用如下综合治理台区电能质量的技术方法：（1）针对低压配电网因三相负载不平衡和无功欠补严重造成中性点漂移，零序电流偏大、线损增大和末端电压偏低的现象，采用相间跨接等效电容实现有功功率相间转移和无功补偿的技术方法，研制三相负载不平衡自动调节补偿装置，通过就地采样装置所在支路的电压、电流、功率因数数据，计算三相负载不平衡程度，综合得出最优化调节控制方案,控制装置各相间跨接的等效电容组合自动投切，实现相间转移有功功率，调节三相负载平衡，补偿调整各相无功功率，减小零序电流，降低线损，适合于城乡低压台区配电网因三相负载不平衡和无功缺量严重而造成零序电流偏大、中性点偏移、线损严重、末
8、端电压偏低的配电线路。（2）针对部分城乡配电网台区因供电半径范围大、用户负载成片分布在后端而导致低压线路末端出现低电压的现状，采用一种无涌流无电弧自耦调压器技术方法，有效提升电压，调压输出无扰动、无谐波、无涌流、无电弧产生，适合城乡低压台区供电半径范围过长、末端电压偏低的家庭和工商、农业用户调节提升末端电压到标准输出电压值。该技术成果的应用，为改善低压台区供电质量，治理低压配电网普遍存在的三相负载不平衡、无功缺量、零序电流偏大、中性点漂移、线损严重、末端电压偏低等综合性电能质量问题提供了一种有效的技术手段，具有广泛的应用前景和很高的实用价值。3.成果应用和推广的途径；台区三相不平衡与低电压综合
9、治理装置的研发及应用，能够很好地解决低压配电网因三相负载不平衡和无功功率偏大造成的附加线损增加现象，显著提高电网经济运行效益。所采用的无扰动、无谐波、无涌流、无电弧自耦调压器模块，能够有效解决城乡低压台区供电半径范围过长、用户负载成片分布在后端而导致低压线路末端出现低电压的现状，调节提升末端电压到标准输出电压值，提供用户电压合格率。该项目成果可适用于具有如下电能质量问题的台区： （1）三相负载不平衡和无功缺量严重的台区；（2）零序电流偏大、中性点偏移严重的台区；（3）线路损耗严重的台区支路；（4） 末端电压偏低的台区支路。4.成果推广后的直接和间接效益。本项目所研制的装置通过自动调整三相负载不
10、平衡，就地补偿无功功率，能有效提高三相电流的平衡度，最大限度地减少线路的无功电流和零序电流，提升电网末端电压、功率因数和设备承载率，减少了电网的电能损耗，降低线损，减少了用户对电能质量的投诉，对提高供电部门的经济效益和社会效益发挥了很好的作用，达到经济运行、降低线损、改善末端电压偏低的目的，具有较好的社会效益和经济效益。以一台500kVA的变压器台区为例计算一年内的线损和损失的电费.按50%负载率计算得出以下数据：台区运行总有功功率：50050%=250（kW）按8%线损率计算，得线损2508%=20（kw）按一天24小时计算，一天的线损值：2024=480(KWh)一年的线损480365天=
11、 175200（KWh）按每度电0.5元计算，一年损耗的电费0.5175200=87600（元）按降低线损30%计算，一年可以节约8760030%=26280（元）我国城乡0.4kV三相四线制低压配电网普遍存在三相负载不平衡现象，已成为线路电能损耗居高不下的重要成因，严重影响到电力部门的经济运行效益。随着城乡经济发展和人民生活水平的提高，低压配电网安装变压器的装机容量增长很快。一座中等规模城市的低压配电网按配电变压器装机台数5000台估算，应用三相负载平衡自动补偿调节技术，每年可节省线路损耗费用超过上亿元，降损节能潜力非常巨大，符合国家倡导的节能减排发展方向， 可见，通过应用该项目成果，调节三
12、相负载平衡、提高功率因数，降低线损后，经济效益是十分显著的。二、 项目研究的背景1. 国内外研究水平的现状和发展趋势；近年来，随着电力电子技术的快速发展，西方发达国家在配电网建设理念、发展进程和建设模式上都十分注重新技术的运用，配电网设计、运行和规划变得更趋向于高技术化、商业化，供电可靠性和电能质量已作为产品随电能一起向用户出售，用户对电能质量的要求有很大的选择权，促使电力经营部门想方设法应用新技术改善电网的运行条件，提高经济运行水平，低压配电网的建设在一开始就充分考虑到供电可靠性，并随着用户负载的变化做周全的布局和维护管理，随着电网规模日益扩大和用电量的不断增长，在发达国家的配电网中，同样出
13、现大量不对称负荷的情况(如电气化铁路，交流电弧炉和单相整流设备等)，造成配电网处于不平衡状态运行，由此增加了电网损耗，影响了电网的电能质量。因此，研究不平衡条件下的电网损耗对工程实际具有十分重要的意义。上世纪八十年代初，日本学者赤木泰文首次提出瞬时无功功率理论的概念突破了建立在工频周期基础上的传统功率理论的限制，成为当前动态负荷平衡化的一种基本理论工具。在此基础上，快速动态无功补偿和不平衡自动调节技术得到发展，从而极大降低了线损率，提高了电网的经济运行水平。在国内，配电网及配电自动化仍然是我国电网建设最薄弱的环节，近年来尽管配电网投资力度不断加大，但由于历史欠账较多，配电网尤其是低压配电网发展
14、仍然滞后，城市与农村、东部与中西部电网发展不平衡问题依然突出，供电可靠性与国际先进水平仍有较大差距。配电网基础数据差，信息化手段落后，配电网管理涉及不同部门，多头管理，所以，在城乡低压配电网。不同程度存在着大范围的电能质量问题，在国内，目前已有一些厂家开始针对低压配电网存在线损与无功欠补严重现象研制采用传统电容投切的无功补偿装置，取得了一定的效果，但是无功补偿装置不能调节三相负载不平衡，因此不能从根本上消除线路损耗问题。在国内，未见有用于转移有功负载，实现三相负载平衡调节的成熟产品。因此，结合我国低压配电网实际情况，研制一种功能完整的有功平衡自动调节装置，对于解决当前低压配电网日益严重的电能质
15、量问题,很有必要。2. 国外研究机构对本项目的研究情况；国外自上世纪七十年代起就开始进行配电网自动化技术的研究和应用，近四十年来技术发展迅速，国外配电自动化的建设非常注重实用性和经济效益，并不刻意追求设备的豪华、功能的齐全和指标的先进，而是根据地区和负荷的差异，选择不同档次和配置的配电自动化技术分阶段逐步实施。由于国外配电管理自动化程度高，因此发达国家的用电质量和可靠性均高于国内，线损率比较低。在发达国家，20世纪70年代以来，以晶闸管控制的电抗器（TCR）、晶闸管投切的电容器（TSC）以及二者的混合装置（TCR+TSC）等主要形式组成的静止无功补偿器（SVC）曾得到快速发展。但由于传统电容、
16、电抗器投切方式，存在着体积庞大，精度不够，响应速度慢，产生谐波干扰等现象，近年来已逐步淘汰单一的传统电容+电抗投切模式，开始使用SVG装置通过动态快速输出反向无功电流达到高精度补偿和负载平衡调节。因此借鉴国外的技术和经验，研制专门的低压台区三相负载自动调节平衡装置，改善低压配电网的电能质量很有必要。从现有的资料未检阅到国外由于低压配电网存在三相负载不平衡、线损与无功欠补严重、末端电压偏低等现象而研制专门的低压台区三相负载自动调节平衡装置的相关资料。3. 国内研究机构对本项目的研究情况。通过查阅科技文献资料，可以检索到国内部分科研院所，高等院校和电力企业专门研究治理低压配电网电能质量的一些科技论
17、文，对治理三相负载不平衡、无功欠补、线损严重、台区变压器运行效率低下等现象提出了一些技术论点和解决方案。经分析以上检索到的文献结果显示：目前，国内低压配电网采用并联电容器的方式进行无功补偿已经很普遍，对提高功率因数，减低无功欠补严重造成的线损起到了很大作用，部分厂家也提出了采用技术先进的SVG对无功快速变化、谐波严重的电网通过动态输出精确的无功反向电流进行快速补偿。如安徽合肥华威自动化有限公司制造的低压动态无功补偿装置主要用于无功补偿、滤除高次谐波、稳定系统电压、降低线损等目的。目前国内用于减少线损的产品大都局限于无功补偿，未能充分注意并采取较好的技术措施对日益严重的三相负载不平衡问题进行治理
18、，所以由于三相负载不平衡造成的线损未能得到根本解决，特别是靠近负载重心点的三相负载平衡问题，未见有相关措施解决。国内低压配电网台区线损问题成因复杂，涉及多种技术因素，需要各行业应用多种技术进行综合治理才能从根本上解决问题。未见国内有采用SVG或传统等效电容电感相间连接投切用于转移三相有功负荷进行三相负载平衡调节治理的成熟产品。4. 项目研究的技术关键与难点。（1）三相有功功率相间转移技术设计三相有功功率相间转移技术关键为：在配电网支路末端位置的AB相、BC相、CA相之间分别连接等效电容模块，当三相负载不平衡导致零线电流过大时，根据三相之间负载的不平衡程度确定控制方案，自动控制接入的等效电容模块
19、投切，可以使重负载所在相的部分有功功率转移到另一相，从而实现三相负荷的不平衡度自动调整。三相有功功率相间转移技术示例见图1。 图1 Uab Ua Iaq Ia CIap Ibq N Icb Uc Ub Ibp Uba 图2AB相、BC相、CA相之间分别连接有电容器组CAB、CBC、CCA，A相与零线、B相与零线、C相与零线之间分别连接有电容器组CA0、CB0、CC0，电容器组通过电力电子开关控制投切，相间连接电容可以在对应的二相出现容性无功电流，并按所接ABC相顺序转移一部分有功电流到第二相，实现有功功率在两相之间的转移，用于调节三相有功功率平衡，相零之间并联电容则直接用于实现该相无功功率补偿
20、。下面以在AB相间接电容为例说明其有功功率相间转移功能， BC相、CA相以此类推，如图2所示。设三相电压幅值相等，根据三相四线制配电线路运行规则，各相电压 。则：对于A相方向，相间跨接电容的线电压,超前，线电流，超前，分解为与A相电压平行的有功电流分量和与A相电压垂直的无功电流分量,得：，有功电流分量与A相电压平行且相差180o，即与A相有功电流方向相反，减小了有功功率。减小的有功功率为：无功电流分量超前A相电压方向，补偿了A相无功功率。补偿的无功功率为：对于B相方向，相间跨接电容的线电压与方向相反，得线电流，超前，分解为与B相电压平行的有功电流分量和与B相电压垂直的无功电流分量,得：，有功电
21、流分量与B相电压平行且与有功电流方向相同，增加了有功功率。增加的有功功率为：无功电流分量超前B相电压方向，补偿了B相无功功率。补偿的无功功率为：可见，在AB相间跨接的电容容量投入时,可以将有功功率由A相转移到B相，并在AB两相分别补偿无功功率。同样，在BC相间跨接的电容容量投入时,可以将有功功率由B相转移到C相，并在BC两相分别补偿无功功率,在CA相间跨接的电容容量投入时,可以将有功功率由C相转移到A相，并在CA两相分别补偿无功功率。 因此，在A及B相之间跨接电容C，可以将A相有功电流转移一部分到B相, 同理,在B及C相之间跨接电容C，可以将B相有功电流转移一部分到C相, 在C相及A相之间跨接
22、电容C，可以将C相有功电流转移一部分到A相。相间跨接电容，可以实现有功功率在相间的转移，从而实现三相负载不平衡的调节。采用该方法自动调节三相负载平衡，在技术原理上与传统的相零之间跨接电容进行无功补偿自动投切技术相类似，仅增加了相相之间跨接等效电容或电抗器的投切功能，避免了使用电力负荷开关直接接入或切除各相大负荷造成的电网波动，保证用户的安全用电。（2）三相有功功率平衡调节及无功补偿的优化算法研究在相相之间、各相与零线之间接入不等容量的等效电容时，可以实现在调整三相负载不平衡度的同时，亦可补偿配电网的无功缺量，该技术的关键是，建立以配变三相负载不平衡度最小、线损最小兼具相相之间、各相与零线之间投
23、入等效电容组数最小的多元目标函数，研究具有多个约束条件的的优化算法数学模型,该数学模型能根据装置实时检测的各支路末端三相电压、电流、有功功率和无功功率，快速计算出要投入的三相之间、相与零线之间的六组等效电容最优值，使装置投入该六组电容值时，能使三相负载达到平衡度最好、线损和中性线电流最小兼具末端电压最优，同时功率因数接近于1，从而生成最优化的控制方案。（3）三相负载不平衡与线损增加关联关系的分析研究a) 零线电流线损在三相四线制配电线路中，零线电流为三相电流的矢量和。当三相负载电流不平衡时，三相电流的矢量和不为零，在零线回路会产生较大的电流，由于一般零线电阻比相线大,因此零线的线路损耗也会很大
24、。设三相电流幅值分别为，对应的无功因数角为。零线电流幅值为,电阻为,线路功率损耗为。根据三相四线制配电线路的运行规则，得：=。= 据此，得： 零线线路功率损耗。由上式，可得：当三相电流平衡：时，=0。即三相电流幅值相等且功率因数相同时，零线电流等于0，不产生中性线线损。当三相电流不平衡但时，设,其中为AC相电流幅值差值，为BC相电流幅值差值。代入（1）式，整理后得：即当三相电流不平衡使三相电流幅值不相等且功率因数相同时，零线电流的平方大于等于其中某一相电流幅值与另两相电流幅值差值的乘积，随着某一相电流幅值与另两相电流幅值差值的增大，零线线损也随之增大。当三相电流不平衡但时， 由式（1）得三角形
25、内角嵌入不等式： 据此，当满足时，；当不满足该条件时，0。即当三相电流不平衡使三相电流幅值不相等且功率因数不相同时，若满足，可维持零线电流等于0，不产生零线线损。若不满足该条件时，零线电流大于0，产生零线线损。可见，当三相负载不平衡导致三相电流不平衡时，会产生较大零线线损。当三相电流平衡，或三相电流不平衡但满足条件时，零线电流为0，不产生零线线损。b) 附加线路损耗三相四线制供电系统在输送相同的有功功率时，如果三相负载均衡地分配到三相线路，这时三相电流是平衡的，线路功率损耗也最小。而随着三相负载的不均衡输送，三相电流也呈现不平衡，由于线路功率损耗与相电流的平方成正比增加，因此三相负载不平衡时线
26、路损耗增加很快，三相电流不平衡的线路功率损耗与三相电流平衡时线路功率损耗之差值，就是三相负载不平衡时的附加线路功率损耗,。设为三相各自的电流，为总负荷电流，则。为相线等值电阻。根据架空配电线路设计技术规程规定，中性线截面可以是相线截面的一半，据此，可设中性线电阻是相线电阻的2倍。三相负载平衡时，每相的电流为。得： 三相不平衡时带来的相线附加功率损耗为：可见，三相不平衡的相线附加功率损耗增加与三相电流幅值差值增加的平方相关，变大时，线路附加功率损耗增加很快。设三相极端不平衡时，某一相承载全部负荷电流，这时，另两相负荷电流为0，中性线电流为，则线路总的功率损耗为： 得：即同样的三相四线制供电线路，
27、当三相负荷不平衡时，线路功率损耗最大可增加为原来的9倍，而线损即是线路功率损耗与时间的乘积。可见,当三相负载不平衡时，所对应的三相电流也是不平衡的，随着三相电流不平衡程度的增加，配电网线路的线损也随之增大。三相四线制供电线路的三相不平衡线路附加损耗与三相电流幅值差值增加的平方相关，三相电流幅值差值越大，线路附加损耗增加越大。当三相负荷不平衡时，在计入零线电流线损的情况下，线路损耗最大可增加为原来的9倍。以上分析结果表明，三相负载不平衡时使电能损耗增加，产生很大的线损，因此电力部门要节能降损，必须对三相负载不平衡进行治理。（4）无涌流无电弧平滑自耦调压技术的研究项目开针对部分配电线路末端电压合格
28、率过低的问题，设计一种无涌流换档的自动调压装置，采用在初级绕组端先断开输入电压，自我闭合后，再切换调压档位方法，实现无涌流电弧切换调压功能，在电压过高时，自动调节降压，在电压过低时，自动调节升压，使电压偏差达到合格要求，满足电网安全运行要求。该无涌流无电弧平滑调节电压档位的电路结构，可以有效消除带载调压所产生的涌流电弧，保证配电线路带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动。通过与三相负载不平衡调节功能模块相配合，能有效地提升台区末端电压，改善电压质量。三、 项目申请单位具备的研究基础和条件1.项目负责人：田泉，工程师，北海供电局专业技术带头人，现任北海供电局城区
29、供电分局副局长职务，主要负责北海供电局配电专业方面管理和技术指导工作，近年来，积极探索改善台区电能质量技术手段，组织实施台区改造工作，具有丰富的低压配电网项目建设管理经验和较强的科技项目研发能力。目前，担任本课题组组长，负责主持项目研发，项目总体功能设计，把握项目的进度，协调项目的有效开展，并对项目实施过程中出现的技术问题进行指导。2.北海供电局作为项目申请单位，在配电网监测和无功补偿研究领域开展过10kV线路故障指示器应用研究、配网电流温度在线监视与故障指示系统应用研究、基于工频载波通信控制的分散式无功补偿装置研究、低压台区节能降损研究等一系列项目，取得了多项科研成果，提高了配电网健康运行水
30、平，降低了配网线路损耗，提高了供电可靠性。3.北海供电局在低压配电网研究领域，通过实施一系列科研项目培养了一批经验丰富的专业研发人员，建立起较完备的技术基础和软硬件平台，完全具备本课题开发的能力。目前，已组织相关人员对各配电变压器台区的三相负载不平衡、无功欠补和线损等电能质量情况进行前期调研和资料收集工作，并组织相关技术人员研究分析装置运行采样回来的数据，开展该项目的理论研究、设备研发和现场试验。北海供电局在低压配电网对采用自动投切相间跨接等效电容实现有功功率相间转移与无涌流无电弧自耦自动调压相结合的技术研究方面仍有所不足，计划通过本项目组织专业技术人员作较深入的研究开发，试制样机进行运行试验
31、。四、 项目研究内容、技术路线与实施方案1. 项目研究内容的详细说明（分专题或按内容序号描述）。主要研究内容1主要技术内容（1） 系统总体功能系统由变压器低压出口侧的配电监测装置、各支路负荷中心位置的台区三相不平衡与低电压综合治理装置和后台计算机管理系统三部分组成。配电监测装置主要功能：实时采样配电网变压器低压出口侧电压、电流有功与无功运行数据，接收末端装置发来的电压、电流参数，通过GPRS向后台计算机管理系统发送台区配电监测数据，接收后台发来的相关监测控制命令。台区三相不平衡与低电压综合治理装置主要功能：采样所在位置电压、电流、有功功率、无功功率数据，综合分析后通过内置的优化算法程序确定自动
32、调节补偿方案，得出有功平衡与无功补偿的最优投切等效电容量，然后装置启动等效电感或电容投切，实现三相有功平衡自动调节和无功补偿，提高电压质量。后台计算机管理系统主要功能：采集监测管理台区变压器和各支路负载点的电压、电流、有功功率，无功功率等数据。（2） 配电监测装置配置电网监测与数据采样、GPRS、通信模块，用于实时监测电网多路的三相电压、电流、功率因数等运行数据，完成对整个低压配电线路的实时采样、监测和分析等综合功能。控制器采用嵌入式电子电路设计，主要由微处理器控制电路、信号采样模块、flash存储模块、GPRS通信模块、液晶显示及按键功能模块、专项电力计量模块、RS485通信接口模块组成。微
33、处理器控制电路采用ARM系列微处理器芯片，用于管理控制进行多路三相电压、电流、功率因数、谐波等运行数据监测，控制电路定时启动信号采样电路采样台区变压器电网数据,存入大容量flash存储模块，并通过专项计量芯片模块，计算出相应的电网有功与无功功率、电流、功率因数等数据，同时，也可通过内置其它通信模块接收各支路末端发来的电压、电流参数，此外，控制电路还用于控制管理液晶显示和手动按键设置功能参数，控制GPRS通信批量上传数据给后台管理系统，当末端电能质量指标超过正常范围时，控制GPRS通信模块向有关管理人员手机发送短信进行报警提示。信号采样模块设置最多8路A/D采样电路，可同时采样多达8路三相电压电
34、流参数。flash存储模块:设置512M的大容量SLC NAND存储芯片，擦除速率1.5ms/block,能满足电网计量检测的数据存储要求。GPRS通信模块：采用西门子MC371工业级GPRS芯片，支持900 MHz /1800MHz工作频率，支持GPRSclass10数据通信。液晶显示及按键功能模块：采用YXD-19264 192*64点阵液晶模块，具有背光显示功能，采用4按钮基本按键电路。专项电力计量模块：ATT70228高精度三相三线和三相四线制计量芯片，最高精度可到0.2s。RS485通信接口模块：提供标准数据通信接口连接工频畸变通信遥控投切模块或其他外部设备。（3）台区三相不平衡与低
35、电压综合治理装置装置由微处理器控制电路、电压和电流检测模块、等效电容模块、电压调节模块（可选）等单元组成。微处理器控制电路采用STM系列微处理器芯片，用于管理控制所在支路三相电压、电流、功率因数、谐波等运行数据监测和投切动作控制，控制电路定时启动信号采样电路采样所在支路的电网数据,通过专项计量芯片算出相应的有功与无功功率、电流、功率因数等数据，按照使三相有功功率不平衡度和线损最小的优化算法，综合计算确定三相有功功率平衡自动调节补偿方案，控制启动相相连接、相零连接等效电感或电容模块执行相应投切动作。此外，控制电路还用于控制管理液晶显示和手动按键设置功能参数。 电压电流检测模块设置3路A/D采样电
36、路和ATT70228高精度三相三线和三相四线制计量芯片，最高精度可到0.2s，可同时采样三相电压电流参数，经专项计量芯片算出相应的有功与无功功率、电流、功率因数等数据，待机通过工频畸变载波通信模块发送给控制器处理。等效电容模块的逻辑电路原理是按Y形接法连接多组分补等效电感或电容，按形接法连接多组相间有功调节平衡等效电感或电容，该逻辑电路结构既可以采用传统的TSC（Thyristor switched capacitor，晶闸管投切电容器），也可以配置功能先进的SVG模块（Static Var Generator，静止无功发生器）等效实现，是装置实现无级有功平衡自动调节与无功自动补偿的主要核心技
37、术。在需要采用相间输出感性或容性无功来转移有功功率实现三相负载自动平衡调节和无功补偿时，采用TSC结合SVG模块的优点是，既可充分利用传统电容补偿的低压成本结构简单的特点，又可以通过SVG快速产生感性和容性无功，达到快速动态精确实现三相负载自动平衡调节和无功补偿的目的。电压调节模块（可选）的核心器件使用高导磁硅钢片和优质导线制作，采用一种无涌流无电弧平滑调节电压档位的电路结构，通过在初级绕组端先断开输入电压，自我闭合后，再切换调压档位方法，实现无涌流电弧切换调压功能，在电压过高时，自动调节降压，在电压过低时，自动调节升压，使电压偏差达到合格要求，可以有效消除带载调压所产生的涌流电弧，保证配电线
38、路带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动，能有效地提升台区末端电压，改善电压质量。（4）后台计算机管理系统后台计算机管理系统用于监测管理台区变压器和各支路负载点的电压、电流、有功功率，无功功率等数据。后台计算机管理系统基于B/S模式，采用先进成熟的软件技术开发，可依托GPRS和互联网技术实现安全可靠的远程操作和维护，系统扩展性强，便于以后升级扩展应用层业务，支持南方电网配电监测的各种通信规约。后台计算机管理系统主要用于台区及支路末端电能信息采集查询、综合分析和远程监测维护业务，包括数据实时和历史数据采集、日常运行数据查询分析、报表与图表功能、统计功能、配电监测
39、装置和台区三相不平衡与低电压综合治理装置运行参数的远程更新维护等，可以方便快捷地检索各台区及所属支路末端的电压、电流、有功、无功数据，装置调整与补偿设备的投入切除数据，并提供末端电压、三相负载不平衡度、变压器三相过载越限的报警提示。该系统在设置安全密级的条件下既可以通过IP地址远程登录浏览，也可以通过手机连接查询，便于工作人员进行远程管理维护。2主要技术难点 （1）三相有功功率相间转移技术三相有功功率相间转移技术采用在配电网支路末端位置的三相AB线、BC线、CA线之间分别投入不等值等效电容或电感的方法，使重负载所在相的部分有功功率转移到另一相，从而实现三相负荷的不平衡度自动调整，由于一次性需要
40、投入多组等效电容或电感，该技术控制复杂程度比原来增大。（2）有功平衡调节与无功补偿相结合的优化算法该优化算法建立以配变线损和零线电流最小的多元目标函数，实现了装置能够在嵌入式电路的硬件条件下根据检测电路实时检测的各支路末端三相有功功率和无功功率值，快速计算出能使三相负载达到平衡、线损和零线电流最小，同时功率因数接近于1的各组最优无功调节值。其最优化控制方案属于一种包含多个约束条件的的优化算法。（3）调节三相负载不平衡与降低线损之间对应关系的技术方法该技术方法研究三相电流不平衡程度与线损之间对应关系，由于三相四线制供电线路的三相不平衡线路附加损耗与三相电流幅值差值增加的平方相关，三相电流幅值差值
41、越大，线路附加损耗增加越大。当三相负荷不平衡时，在计入零线电流线损的情况下，线路损耗最大可增加为原来的9倍，因此通过研究降低三相电流不平衡度，达到降低线损效果的方法，确定三相负载不平衡治理控制方案，使线损降低到预定的目标。（4）无涌流无电弧平滑自耦调压技术该技术研究一种无涌流无电弧平滑调节电压档位的电路结构，采用在初级绕组端先断开输入电压，自我闭合后，再切换调压档位方法，实现无涌流电弧切换调压功能，在电压过高时，自动调节降压，在电压过低时，自动调节升压，使电压偏差达到合格要求，有效消除带载调压所产生的涌流电弧，保证配电线路带载切换调压档位时能连续供电，不对用电负载造成冲击或引起用电设备重新启动
42、。2. 项目研究拟采用的技术路线的详细说明。要描述具体的理论研究步骤，现场试验的地点和试验计划。需要建设试验手段的项目，要给出试验手段的结构和作用；项目技术路线：调研分析 确定技术方案装置设计 试制样机 嵌入式软件控制系统设计后台计算机管理系统设计系统功能调试挂网试运行验收完善技术功能体系。调研分析：调研分析了解国内外低压配电网监测、无功补偿、三相负载平衡控制、电能质量处理技术发展的现状和前景，研究对应的治理方法。确定技术方案：重点对三相有功负载通过输出无功实现相间转移的技术细节进行细致深入的研究，确定项目的研究方向和技术指标。特别是对采用TSC与SVG相结合的模式输出无功负荷自动调节有功平衡
43、的技术需进行详尽的研究，并拟选择一款高档DSP单片机为优化算法核心部件，STM系列芯片作为控制器核心部件，应用电力电子技术、现代数字信号处理技术、自动控制技术确定装置的总体设计方案。装置设计：在选定的单片机芯片基础上，应用电力电子技术，嵌入式技术，结合装置信息处理、数据采样和通信传输的技术要求，三相等效电容和电感自动投切控制的要求，设计具体的电路。试制样机：在装置设计的基础上，试制少量样机。嵌入式软件控制系统设计：使用带有C/C+编译器和调试器的集成开发环境的嵌入式系统开发工具，通过具有标准接口的软件调试工具进行在线调试开发设计装置核心控制软件。后台计算机管理系统设计：根据后台计算机管理对台区
44、变压器数据采集、查询、分析、监控的需要，采用B/S模式编写后台管理软件程序。系统功能调试：有针对性地对设计方案中的多项功能进行系统测试，通过调试及时发现设计缺陷，完善功能设计。 挂网试运行：在配电网环境中挂接装置，进行现场调试，进一步完善各种设计功能。项目实施期间，拟选点安装新研制的设备检验运行效果。验收：根据项目提出的技术指标，整理文档资料，提交项目验收。完善技术功能体系：在反馈使用效果的基础上，不断完善装置的技术功能体系。3. 理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系；研究在三相之间、相线与零线之间接入不等量电容后实现有功功率在相间转移的技术原理，作为装置通过相相、相零之间并联无功负荷可以转移有功功率的理论基础；研究在三相之间按Y形接法连接多组分补等效电容，按形接法连接多组相间有功平衡调节等效电容，实现有功功率在相间无级转移和无功补偿的技术原理，并设计相应模块进行现场试验实现三相之间转移有功功率和无功补偿；研究三相负载平衡调节和补偿无功可以提高末端电压质量、降低线损的原因，并试制装置在现场安装试运行，验证装置是否能实现末端电压调节；研究三相电流不平衡程度与线损之间对应关系，通过研究降低三相电流不平衡度，达到降低线损效果的方法，确定三相负
