1、 XY-Q200 系列 智能换相开关 技术使用说明书 （ V1.06） 广西星宇智能电气有限公司 GUANGXI XINGYU SMART ELECTRIC CO.,LTD 目录 第一篇 行业背景 1 1.1 三相 不平衡的概念 . 1 1.2 三相 不平衡的危害 . 1 1.3 治理三相 不平衡的传统 方法 . 2 第二篇 产品简介 . 3 2.1 系统概述 3 2.2 系统 组成 3 2.3 系统功能 3 2.4 系统优势 4 2.5 技术参数 4 第三篇 技术原理 . 6 3.1 平衡 原理 6 3.2 不掉电 换相原理 . 7 第 四 篇 使用说明 . 8 4.1 XY-Q210 主
2、控开关使用说明 . 8 4.2 XY-Q220 换相开关使用说明 . 10 4.3 手机 APP 软件 12 第五篇 工程设计说明 13 5.1 结构与安装方式 . 13 5.2 安装方案 16 5.3 CT 技术要求 16 5.4 系统安装接线图 . 16 XY-Q200 系列智能换相开关 第 1 页 第一篇 行业背景 1.1 三相 不平衡的概念 图 1-1 三相负荷分时曲线图 1）定义 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 。造成 三相不平衡的主要原因是三相负荷不均衡， 属于 基波负荷配置问题。 2） 计算 方法和 规定 国家电网公司企业标准（ Q
3、/GDW519-2010）配 电网运行规程 中第 8.7.4 条规定： 不平衡 度 计算式 ： （最大 电流 最小 电流） 最大 电流 100% 国网标准 ： 三相 负荷 不平衡度不应大于 15%，只带少量单相负荷的三相变压器，中性线电流不应超过额定电流的 25%。 1.2 三相 不平衡的危害 三相 负载不平衡问题对电力系统 、 用户供电 等 都带来了严重的危害 。 主要表现在以下几个方面： 增加变压器损耗 增加线路损耗 配变出力减小，降低了配变利用率 变压器发热，严重时甚至会烧毁变压器 容易导致 过压、低压 ，影响用电设备 的 正常 工作 我国 的 低压 配电 网 点多面广、结构 复杂，并且
4、随着人们 生活水平的不断提高，负荷性质 日趋 多样 化、 负荷波动 越发显著，使低压台区变三相不平衡问题越发突出 。 而另一方面， 治理 三相 不平衡的方法 相对欠缺 ， 很难从人力和技术上解决，导致 三相负荷不平衡 问题非常 普遍， 尤以 农网最为 严重 。 XY-Q200 系列智能换相开关 第 2 页 1.3 治理三相 不平衡的传统 方法 通过人工 改线调整负荷 这种 方法 使用率 最高，但其 人力 投入大， 需切断 用户供电， 而且难以长期 适应负荷的变化规律。 通过 SVG 静止同步补偿器补偿 SVG 静止 同步补偿器可以 对 三相不平衡 进行 补偿， 但 这种方法成本高， 只能做到变
5、压器低压侧三相电流近似平衡， 不 是从本质上实现 负荷平衡。 通过 APF 有源滤波器补偿 APF 有源 滤波器 除滤除谐波功能外 ， 可对三相 不平衡 起到 一定的补偿作用，但 用 这种方法成本 高昂 ， 同样 不 是从本质上实现 负荷平衡。 综上：传统 手段相对欠缺，而且投入大、效率低 ，不能 从根本上解决三相不平衡问题 。 XY-Q200 系列智能换相开关 第 3 页 第二篇 产品简介 2.1 系统概述 XY-Q200 系列智能换相开关 是广西星宇智能电气有限公司研发的 一套用于 治理三相不平衡的 产品。 它 适用于三相 四线 制的 380V/220V 低压 配电系统 ，能够在 不 中断
6、 用户供电的情况 下根据 不平衡 度自动 调节三相负载， 克服 传统 依 靠 人工改线 来 调节 三相不 平衡的 缺点。 本产品 可有效降低 由三相负载不平衡所导致的 变压器 损耗、线路损耗 ，克服 某相 过流 、末端低压 等 情况 ，以及由 三相不平衡带来的众多安全隐患。 2.2 系统 组成 XY-Q200 系列智能换相开关包括 XY-Q210 主控开关 和 XY-Q220 换相开关： XY-Q210 主控开关是是 集采样、运算、通信、 人机 交互、智能组网、平衡逻辑算法 于 一体的智能 控制 装置 。 XY-Q220 换相开关 是 集 采样、运算、通信、相序切换功能于一体的智能投切装置 。
7、 图 2-1 XY-Q210 主控开关 图 2-2 XY-Q220 换相开关 2.3 系统功能 自动平衡三相负载 实时监测三相不平衡度，并根据不平衡度 自动调节 三相负载， 换相 时间 20ms，不 中断用XY-Q200 系列智能换相开关 第 4 页 户供电 ，不会引起常用电器的复位和重启动，也不会对电器产生损害 。 降低变压器损耗 使 变压器处于对称运行状态，有效 降低 了变压器损耗。 降低线路损耗 有效减小中性线电流， 从而 减小中性线的损耗 及相线 的损耗。 解决低压、过压问题 解决 由三相不平衡所导致的低压、过压 的 问题， 避免因 过压烧坏用电设备或因低压影响用电设备的 正常 运行。
8、 保护低压配网安全运行 避免 中性线电流 长 期 过大导致的发热 和 老损，避免 变压器 等配电设备烧毁 的 隐患。 2.4 系统优势 免维护、免 管理 系统投运 后 无需 专人维护 和 管理 ，节省 人力 物力 ，提高 效率 自动换相 ，不 需中断 用户供电 1）自动 换 相，无需人工参与 2）换相 时间 20ms， 不会导致供电 中断 可靠 的相间防短路技术 1）可靠 的 硬件闭锁技术 ， 防止多个相序 同时 接通 2）多重软件 算法， 智能预防 相间 短路 开关元 件 不耗电， 装置 功耗小 1） 采用永磁继电器 机构 ， 无压 运行 2） 装置运行功耗 8W 2.5 技术参数 表 2-
9、1 产品 技术参数 分类 参数名称 换相开关 主控开关 电气参数 接线方式 三相四线制 三相四线制 额定电压 AC380V/220V AC380V/220V 额定电流 90A/120A - 额定频率 50Hz 50Hz 额定绝缘电阻 100M 100M 额定工频耐受电压 2.5kV 2.5kV 额定冲击耐受电压 5kV 5kV XY-Q200 系列智能换相开关 第 5 页 载波通信频率 421kHZ 421kHZ 性能指标 换相时间 20ms - 机械寿命 10 万次 - 电流 /电压采样精度 0.5 级 0.5 级 稳定通信距离 1500 米 1500 米 防护等级 IP54 IP54 SO
10、E 存储容量 128 条 128 条 录波存储容量 - 64M 使用环境 使用工况 户外 户外 环境温度 -10 55 -10 55 海拔 3000m 3000m XY-Q200 系列智能换相开关 第 6 页 第三篇 技术原理 3.1 平衡 原理 1） 原理 概述 图 3-1 系统拓扑图 每个 支路的始端均安装一台 主控开关 ， 负责监测 三相不平衡信息，并 下 发调 节 命令；支路 沿线在用户前端安装 换相 开关 ，可监测 自身 带载回路 的 负荷信息，并根据 主控开关 下发的换相命令进行相应换相操作。 2） 智 能组网 XY-Q200 系列智能换相开关 采用电力载波的方式进行通信， 每个主
11、控开关 只负责与其 同支路 的 换相开关 进行通信，一个支路构成一个子系统， 主控开关 作为主机， 换相开关 作为从机。 本系统针对 多 主控开关 共网的 模式 ，开发了独特的 智能 组网 机制 抢占式 分时 通信 机制， 该 机制避免了 不同 支路 之 间的载波通信 的 冲突 和干扰， 实现了智能 组网 功能 。 3） 算法 原理 基于 数学递归逻辑的平衡算法 原理 当主控开关 监测到自身 支路 的不平衡度超过设定值时， 就会 启动平衡逻辑算法 。 每个用户的用电负荷都不一样， 每个 支路的不平衡度也不尽 相同 ， 本系统基于 数学递归逻辑算法的原理， 结合 调平衡需求和 各换相开关 的负载
12、大小，进行逻辑组合运算，求解出最XY-Q200 系列智能换相开关 第 7 页 优策略。 基于支路平衡 策略的 平衡 算法原理 每个支路 中的 主控开关 运算出最优策略后， 会 命令 该支路中的换相开关 进行相应的 换相操作 ， 从而实现 本 支路平衡 。 台区 内每个 分支都 达到 三相 平衡状态， 即可实现变压器 三相平衡。 3.2 不掉电 换相原理 不掉电 换相的实质 就是在极短 的时间内完成相序的切换， 实现基础如下： 1）动作 元件 XY-Q220 换相开关 ， 采用 永磁继电器作为动作元件 。 永磁继电器具有带载能力强、 功耗小 、动过速度 快 、 损耗 小、 运行 可靠 、 成本低
13、 等 特点 。基于永磁 继电器的特性， 换相开关实现 了不掉电换相的功能，换相过程中不会导致用户供电的中断，保证了 供电 质量。 通过大量的理论调研和实测验证， 30ms 的 掉电时间不会导致 用电 设备 掉电，而 XY-Q220换相开关 换相时间 20ms，完全满足 应用需求 。 2） 过零换相 为保证寿命， 换相开关采用过零 投切技术 ， 以将投切 对 动作元件的损伤降到最小 。过零投切技术基于 “电流 过零切除，电压过零投入 ”的 原则，可以达到 冲击极 小、电弧 极小 的效果。 XY-Q200 系列智能换相开关 第 8 页 第 四 篇 使用说明 4.1 XY-Q210 主控开关 1）
14、端子 定义 图 4-1 XY-Q210 主控开关 表 4-1 XY-Q210 主控开关端子定义 编号 定义 功能描述 电流端子 1 IA A 相电流互感器输入 额定 输入电流 5A 2 IA A 相电流互感器输出 3 IB B 相电流互感器输入 4 IB B 相电流互感器输出 5 IC C 相电流互感器输入 6 IC C 相电流互感器输出 7-12 / 备用 XY-Q200 系列智能换相开关 第 9 页 电压端子 13 FG 机壳地 14-23 / 备用 24 UA A 相电压 额定 输入电压AC220V 25 / 备用 26 UB B 相 电压 27 / 备用 28 UC C 相电压 29
15、/ 备用 30 UN 零线（ N 相 ） 2）参数 设置 说明 CT 变比设置 主菜单 参数 设置 变比 设置 ， 输入变比 参数 。 时间设置 主菜单 参数 设置 时间设置 ， 通过 、 选择 修改的项目，通过 、 修改数据。 地址 设置 每台换相开关 都拥有唯一的逻辑地址， 地址码标签 粘贴于 换相开关 外壳上， 一个 系统中每 台换相开关 的 地址均 需要输入 到主控开关。设置 方法有以下两种： 通过手机 APP 设置 ： 通过配套 的手机 APP 扫描换相开关 上的地址标签条形码 ，将地址 数据 录入 手机 内 。 然后 手机 通过 WiFi 与 主控开关连接， 将地址数据 传输 至
16、主控开关 内。 手动 设置： 主菜单 参数 设置 通信设置，按 键添加 地址，输入地址 号 ， 然后 按 确认 键 ，输入密码 88 完成 设置。 3）操作密码 操作密码出厂默认值为 88。 4） 按键功能 按键名称 功能 取消 返回上一级菜单或进入装置正常运行状态 XY-Q200 系列智能换相开关 第 10 页 确认 进入下一级菜单或确认操作 、 移动光标 ，修改数据 、 移动 光标， 页面 切换 5） 信号指示灯 名称 颜色 说明 运行 绿色 装置正常运行时 闪烁 ，每秒一次 告警 红色 主控开关 故障或者检测到故障时 ， 手动清除 6）菜单操作 液晶显示器采用 160160 点阵式背光液
17、晶显示屏 。 装置上电后将进行自检， 最后进入初始化界面。在初始化界面状态下，按 、 、 、 、确认 均可进入主菜单，菜单目录结构如图 4-2 所示： 图 4-2 主控开关 液晶菜单 结构图 4.2 XY-Q220 换相开关 1） 端子 定义 XY-Q200 系列智能换相开关 第 11 页 图 4-3 XY-Q210 换相开关端子图 表 4-2 XY-Q220 换相开关端子定义 编号 定义 功能描述 输入 1 A A 相输入 端 2 B B 相 输入端 3 C C 相 输入端 4 N N 相 输入端 输出 5 L L 相 输出端 （火线 ） 2） 初始 状态 设定 现场 安装完成后，在系统上电
18、之前， 需 将初始状态设置旋钮 旋转至对应 相序（ 建议与用户原 接 的 相序 保持一致 ） 。 注 ： 初始 状态设置旋钮只用于上电启动逻辑，系统上电 启动 完成后， 初始 状态设置旋钮就会 失效 。 XY-Q200 系列智能换相开关 第 12 页 图 4-4 初始 状态设置旋钮 示意图 3） 信号 指示灯 名称 颜色 说明 a1 黄 色 初始相位指示灯，长亮或者长灭 b1 绿色 c1 红色 off 蓝色 常亮时表示三相初始状态全部断开 A 黄 色 合闸相位指示灯，长亮或者长灭 B 绿色 C 红色 运行 绿色 装置正常运行时闪亮， 300ms 一次 告警 红色 故障告警， 手动清除 4.3
19、手机 APP 软件 手机通过 WIFI 与主控开关连接，对设备进行调试巡检，简化运维。 图 4-5 操作界面 图 4-6 调试界面 图 4-7 巡检界面 XY-Q200 系列智能换相开关 第 13 页 第五篇 工程设计说明 5.1 结构 与安装 尺寸 XY-Q210 主控开关外形 尺寸 图 5-1 XY-Q210 主 控开关外形尺寸 XY-Q200 系列智能换相开关 第 14 页 XY-Q210 主控开关安装尺寸 图 5-2 XY-Q210 主控开关安装尺寸 XY-Q200 系列智能换相开关 第 15 页 XY-Q220 换相开关外形 尺寸 图 5-3 XY-Q220 换相开关外形尺寸 XY-
20、Q220 换相开关安装尺寸 图 5-4 XY-Q220 换相开关安装尺寸 XY-Q200 系列智能换相开关 第 16 页 5.2 安装方案 1） 设计 原则 ： 以支路为单位配置主控开关及换相器 换相开关 安装数量 按台区变压器容量及用户数综合确定 90A 换相开关 带 4 户 用户 ， 120A 换相开关 带 6 户 用户（可按用户负荷调节） 2） 换相开关安装位置示例 图 5-5 换相开关安装 位置 示例 5.3 CT 技术要求 主 控开关需要通过三相 CT 采集变压器出口端 /分支始端的电流信号。 三相 CT 技术 要求：开合式、二次额定电流 5A，精度 0.5 级。 5.4 系统安装接线图 图 5-6 系统 安装接线图 地址：广西北海市西藏路高新技术创业园 1 号楼二层 邮编： 536000 电话： 4006-779-811 传真：（ 0779） 3928989
