电子式三相快切自动负荷平衡电能表的制作方法

本实用新型涉及一种电子式三相快切自动负荷平衡电能表，属于电力系统监控和计量设备领域。

背景技术：

我国低压配网多是采用三相四线制，一个公变台区通常有两个或两个以上的支路，每个支路也是三相四线制，如果仅仅采集变压器二次出口侧总线电流，当三相总线电流接近平衡时(“虚假平衡”)，某两个或三个支路的三相电流极有可能是不平衡的。采用目前市场上的现有三相不平衡调节方案，对a、b、c三相上的单相负载难以实现动态平衡，导致三相电流不平衡度远远超过国标，不但造成浪费，也积累了潜在的隐患。

中国专利201720818875.1公开了一种配网台区三相负载不平衡调节系统，包括一台主机和若干台分机；主机安装于配变二次侧出口处，主机包括主控制器以及与主控制器连接的变压器电流采集模块、通讯模块一；分机安装于电表箱一侧，分机包括分控制器以及与分控制器连接的通讯模块二、电表电流采集模块、过零检测模块、电源模块和调相模块；主机通过通讯模块一、二与分机通信连接；调相模块，包括有调相供电单元、过渡子模块、分配开关。其存在的不足是系统构成复杂、成本高、稳定系数不高。

目前现有的低压电能表抄表系统为集抄器对电子式电能表抄表，以计费为主，没有三相负荷调平衡功能。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种将三相调平衡系统及电能表计量整合为一体的电子式三相快切自动负荷平衡电能表，即可以优化低压供电网供电三相平衡，减少线损，又节约了设备能耗，最大限度的节约电能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电子式三相快切自动负荷平衡电能表，包括电网供电线路、电源模块、测量及cpu中控模块和显示输出模块，所述的电网供电线路包括电网接入端和用户接入端，电网接入端和用户接入端之间设置互为备份的并联线路，一路为主线，一路为副线；主线上设置机械互锁三相选择开关；所述的电源模块的输入端设置在电网接入端的三相线上，电源模块的输出端连接测量及cpu中控模块，测量及cpu中控模块的输出端连接显示输出模块和机械互锁三相选择开关，测量及cpu中控模块的输出端设置电子快切模块，电子快切模块设置在副线的三相线上，测量及cpu中控模块的输入端设置电压电流采样电路，电压电流采样电路设置在用户接入端的三相线上。

电压电流采样电路用于采集用户端电力实时数据，输送到测量及cpu中控模块进行分析和测量，统计用电量。测量及cpu中控模块通过显示输出模块输出结果，并且可以通过电力线宽带通信模块上传数据，实现集抄和状态汇总，便于大规模检测和控制。测量及cpu中控模块根据来自服务器数据分析三相负荷情况，通过电子快切模块和机械互锁三相选择开关及时调整三相线的负荷状态，实现三相平衡调整。

其中优选方案是：

所述的测量及cpu中控模块的通讯端连接电力线宽带通信模块的数据端，电力线宽带通信模块作为集抄器通讯装置，其通讯端连接服务器。实现集抄和大型联网控制。

所述的测量及cpu中控模块包括单片机及外围电路，单片机的输入端连接电压电流采样电路，单片机的输出端连接显示输出模块。

所述的测量及cpu中控模块设置连接卫星定位模块。实现定位功能，便于查找故障，及时预警。

所述卫星定位模块为gps定位模块、伽利略定位模块、北斗定位模块或gps/北斗双模定位模块中一种。

还包括外壳，外壳为全铸铝外壳、不锈钢外壳或涂覆氟涂料的碳钢外壳中的一种。保护机体，提高使用工况的实用性，比如高热高湿环境、电磁干扰严重环境、风沙尘土环境、弱酸碱环境。

所述的电子快切模块包括三相可控硅触发切换电路，三相可控硅触发切换电路包括脉冲触发模块、晶闸管、继电器和状态选择开关，脉冲触发模块的输出端连接晶闸管的控制端，晶闸管两个端极设置连接继电器的双刀双掷触点，继电器的线圈连接状态选择开关的单刀双掷触点。

所述的脉冲触发模块包括逻辑电路和光电耦合器，测量及cpu中控模块的输出端连接逻辑电路的输入端，逻辑电路的输出端通过光电耦合器连接晶闸管的控制端。

本实用新型所具有的有益效果是：通过三相负荷情况判断是否平衡，按照预设规则，发送调相命令，使得三相负荷可以精细化调整，从而实现三相负荷平衡功能。解决了现有实时计量双向通信智能电表存在的无法实时控制三相负荷平衡的问题，以及在三相调平衡装置中三相切换速度慢，用户用电感受差的问题。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为本实用新型的测量及cpu中控模块的原理方框图；

图3为本实用新型的cpu中控模块的电路原理图；

图4为本实用新型的电子快切模块的原理方框图；

图5为本实用新型的脉冲触发模块的电路原理图；

图6为本实用新型的机械互锁三相选择开关的原理图。

其中，11、测量及cpu中控模块；12、电源模块；13、电力线宽带通信模块；14、显示输出模块；15、电压电流采样电路；16、电子快切模块；17、机械互锁三相选择开关；18、电网接入端；19、用户接入端；

u1、单片机u2、u3、u4、光电耦合器q1-q3、晶闸管ka-kc、继电器kl0-kl2、继电器qa1-qc1、三极管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1所示，电网供电线路包括电网接入端18和用户接入端19，电网接入端18和用户接入端19之间设置互为备份的并联线路，一路为主线，一路为副线。主线上设置机械互锁三相选择开关17。电源模块12的输入端设置在电网接入端18的三相线上，电源模块12的输出端连接测量及cpu中控模块11，测量及cpu中控模块11的输出端连接显示输出模块14和机械互锁三相选择开关17，测量及cpu中控模块11的输出端设置电子快切模块16，电子快切模块16设置在副线的三相线上，测量及cpu中控模块11的输入端设置电压电流采样电路15，电压电流采样电路15设置在用户接入端19的三相线上。

测量及cpu中控模块11的通讯端连接电力线宽带通信模块的数据端，电力线宽带通信模块作为集抄器通讯装置，其通讯端连接服务器。

电压电流采样电路用于采集用户端电力实时数据，输送到测量及cpu中控模块进行分析和测量，统计用电量。测量及cpu中控模块通过显示输出模块输出结果，并且可以通过电力线宽带通信模块上传数据，实现集抄和状态汇总，便于大规模检测和控制。测量及cpu中控模块根据来自服务器数据分析三相负荷情况，通过电子快切模块和机械互锁三相选择开关及时调整三相线的负荷状态，实现三相平衡调整。

如图2、图3所示，测量及cpu中控模块11包括测量芯片、cpu中空模块和实时时钟。cpu中控模块的单片机u1采用stm32系列。

单片机u1的输入端连接电压电流采样电路15，单片机u1的输出端连接显示输出模块14。

测量及cpu中控模块11设置连接卫星定位模块。实现定位功能，便于查找故障，及时预警。

卫星定位模块为gps定位模块、伽利略定位模块、北斗定位模块或gps/北斗双模定位模块中一种。

如图4、图5所示，电子快切模块包括三相可控硅触发切换电路，三相可控硅触发切换电路包括脉冲触发模块、晶闸管q1-q3、继电器ka-kc和状态选择开关，脉冲触发模块的输出端分别连接晶闸管q1-q3的控制端，晶闸管q1-q3两个端极设置连接继电器ka-kc的双刀双掷触点，继电器ka-kc的线圈连接状态选择开关的单刀双掷触点。

状态选择开关包括继电器kl0-kl2、三极管qa1-qc1。以三极管qa1为例，其控制端连接sw0状态输入，其集电极通过继电器kl0线圈连接+5v电源，其射电极接地。三极管qb1和三极管qc1连接同上。

脉冲触发模块包括逻辑电路和光电耦合器，cpu中控模块的输出端和过零检测电路的输出单分别连接逻辑电路的输入端，三个逻辑电路的输出端分别通过光电耦合器u2-u4连接晶闸管q1-q3的控制端。

如图6所示，机械互锁三相选择开关，包括两组由线圈、铁芯、复位弹簧、衔铁、滑块组成的动作机构，外壳，以及跨接铜排，滑块固定有动触点，外壳内部设置静触点，所述的动作机构为第一动作机构a和第二动作机构b，第一动作机构a和第二动作机构b分别设置四对静触点和两对动触点，所述的第一动作机构a的一对静触点与第二动作机构b的线圈串联，静触点和动触点通过铜排设置为三相输入压线点和一个出线压线点，构成三选一出机构。

三相输入压线点包括a相进线、b相进线和c相进线，a相进线连接第二动作机构b的静触点，b相进线和c相进线连接第一动作机构a的静触点。

出线压线点包括a相出线、b相出线和c相出线，a相出线、b相出线和c相出线通过铜排连接。

静触点分布在滑块两侧，动触点对称分布在滑块两侧，动触点与静触点对应。

本实用新型并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。