智能型三相四线制电流平衡自动调控系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种智能型三相四线制电流平衡自动调控系统，该系统主要由后台数据库、GPRS网络、三相平衡调节主机、三相平衡调节分机组成，三相平衡调节主机内设置ARM芯片、温湿度传感器、光电烟雾传感器、电缆接点温度传感器和霍尔电流模块；三相平衡调节分机内设置单片机、换相开关、时钟芯片、人机界面；三相平衡调节主机内置GPRS卡，通过GPRS网络与后台数据库进行通信；三相平衡调节分机与三相平衡调节主机之间利用GPRS网络或485接口进行连接。本发明依据ARM及无线通信技术，实现了对三相四线负荷实时性的在线自动调配，保证中性点电流控制在国家有关标准规定的范围之内，减少电能损耗，确保设备安全。
【专利说明】智能型三相四线制电流平衡自动调控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力【技术领域】，具体涉及一种三相四线制电流平衡自动调控系统。
【背景技术】
[0002]目前，在低压供电系统中大多采用三相四线制，即380V/220V中性点直接接地低压供电系统，该供电系统具有三条相线A、B、C，一条零线。此接线方式对三相负荷均衡分配有一定的要求，如果三相负荷不平衡必然引起中性点电压偏移，产生中性点电流，中性点电流增加就会引起变压器损耗与中性点电位的偏移超过规程允许值，导致配网变压器的损坏和配网损耗增加，因此控制三相电流平衡对于提高该供电系统的安全高效运行，具有重要意义。
[0003]为确保中性点电流在有关标准的要求范围之内，就要对搭接在该供电系统的负荷进行合理的三相分配。如果要求电网管理维护人员采取人工计算负荷，决定如何进行负荷调节的话，由于负荷点点多面广，加之不断变化，工作量将成倍增加、且缺乏时效性，不能从根本上解决问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能型三相四线制电流平衡自动调控系统。
[0005]本发明主要由后台数据库、GPRS网络、三相平衡调节主机、三相平衡调节分机组成，三相平衡调节主机内设置ARM芯片、温湿度传感器、光电烟雾传感器、电缆接点温度传感器和霍尔电流模块，温湿度传感器、光电烟雾传感器，电缆接点温度传感器和霍尔电流模块分别与ARM芯片相连接；三相平衡调节分机内设置单片机、换相开关、时钟芯片、人机界面，换相开关、时钟芯片、人机界面分别与单片机上的相应端口相连接；电源模块内置变压芯片，为主机、分机、提供DC 3V/5V电源；三相平衡调节主机内置GPRS卡，通过GPRS网络与后台数据库进行通信；三相平衡调节分机与三相平衡调节主机之间利用GPRS网络或485接口进行连接。
[0006]本发明依据先进的ARM及无线通信技术，实现了对三相四线负荷实时性的在线自动调配，保证中性点电流控制在国家有关标准规定的范围之内(小于国家有关标准规定的范围值)，减少电能损耗，确保设备安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1为本发明所述智能型三相四线制电流平衡自动调控系统的整体结构图；
图2为后台数据库功能模块图；
图3为三相平衡调节主机结构模块图；
图4为三相平衡调节分机结构模块图。【具体实施方式】
[0008]如图所示，该系统主要由后台数据库、GPRS网络、三相平衡调节主机、三相平衡调节分机组成，三相平衡调节主机内设置ARM芯片、温湿度传感器、光电烟雾传感器、电缆接点温度传感器和霍尔电流模块，温湿度传感器、光电烟雾传感器，电缆接点温度传感器和霍尔电流模块分别与ARM芯片相连接；三相平衡调节分机内设置单片机、换相开关、时钟芯片、人机界面，换相开关、时钟芯片、人机界面分别与单片机上的相应端口相连接；电源模块内置变压芯片，为主机、分机、提供DC 3V/5V电源；三相平衡调节主机内置GPRS卡，通过GPRS网络与后台数据库进行通信；三相平衡调节分机与三相平衡调节主机之间利用GPRS网络或485接口进行连接。
[0009](I )、后台数据库:①采用SQL2003数据库，利用DLEPHI7可视化集成开发环境搭建B/S架构的数据管理模式，提供局域网访问功能，用户只要获得注册账号，即可在公司局域网内的各台计算机上，通过IE浏览器查看与账号级别相对应的数据资料对接收到的数据进行保存，提供分析、统计、报表、曲线图等服务功能；③具有权限的注册账号可以通过该数据库向指定的三相平衡调节主机(以下简称:主机)发送负荷相线切换指令，为保证用户负荷的安全切换，该操作必须有两个账号同时确认后方可执行对主机GPRS的管理，实现GPRS网络的连接功能，当主机的GPRS卡更换时，在系统内实现卡号、管理员等相关数据的更新；⑤对主机的GPRS模块进行实时在线监控，当某个模块出现掉线情况时，在系统内出现报警窗口，提醒管理人员进行现场维护232数据读数模块，可以通过与各主机、单片机进行232通讯的方式，获得存储在主机、单片机内部保存的数据资料(与“黑匣子”的功能相近)。
[0010](2)、ARM芯片:在本系统中，ARM芯片主要实现如下功能:①为采集到的各三相平衡调节分机(以下简称:分机)的电流数据进行保存、上传，并对负荷进行科学的在线调配，对于不需要进行相线切换的分机发送保持命令(格式:FF EE EF 11 55 FF )，如果需要对分机所监测负荷进行相线切换，则发送相线切换命令(格式:FF EE EF 22 ** FF)，其中切到A相时，指令中为AA，切到B相时，指令中为BB，切到C相时，指令中为CC ;②与DHT21温湿度传感器相连，实时采集当前环境的温湿度数据，并保存在ARM芯片内的Flash存储器内；③与光电烟雾传感器相连，如果当前环境出现烟雾情况，可以实现及时报警功能，提高设备管理的高效科学性；④霍尔电流模块，该模块安装在低压出线侧(一般为四线低压电缆)，可以对各相线的电流值进行实时监测，此数据与各分机提供的电流值进行综合测算，决定各分机所监测负荷是否需要进行相线切换，实时的电流值除向后台数据库进行上传外，还保存在ARM芯片内的Flash存储器内，杜绝因无线网络中断而失去对各时段监测电流数据的保存功能。可通过232接口与提供的232数据读值模块连接，读取保存的电流数据，为事故分析提供依据。该数据的保存格式(FF YY Ml DD HH M2 SS FF FE AlB2 C3 EF)，其中“YY Ml DD HH M2 SS”依次为年、月、日、时、分、秒。“Al B2 C3”依次为A相、B相、C相的电流数值，数据为十六进制。数据可保存2048条，时效为永久性，超出此范围时候自动从第一条数据进行更新；⑤电缆接点温度模块，在低压出线电缆接点处安装四个电缆接点温度传感器，实现对电缆接点温度的实时监测，并将数据上传后台数据库
与分机的通信，ARM芯片与分机之间进行两种方式的数据通信，一是利用GPRS网络，二是利用485连接方式，安装时可以由用户依据实际情况进行自由选择。由分机发送的数据格式(EE XX ZZ DD YY FE)，“XX ZZ”为分机地址，“YY”为监测到的电流值；⑦扩展4路I/O接口，用户可利用此接口进行二次开发。
[0011](3)、GPRS透传模块(GPRS网络):提供主机与后台数据库的实时交互。可将监测到的电流值、温湿度、是否有烟雾异常等情况上传至后台数据库，同时接收后台数据库发送的各项指令。
[0012](4)、分机:①当接收到主机发来的负荷切换命令时，向相线切换开关发送切换命令，将当前相线切换到指令中规定的相线上；②利用DS1302时钟芯片实现计时功能，该时钟芯片具有涓细电流充电能力，可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能；③所示单片机选择STC系列单片机，利用其内置的EEPROM功能，可将监测到的电流数据进行保存，保存格式(FF YY Ml DD HH M2 SS FF FE AA EF)，“AA”依次为相线电流值，数据为十六进制。数据可保存1024条，时效为永久性，超出此范围时候自动从第一条数据进行更新。可利用后台数据库提供的232数据读取模块，读取内部存储的数据。
[0013](5)、换相开关:按照分机发送的控制指令，实现相线的在线切换功能。
[0014](6)、电源:采用AC220V供电方式，由内置变压芯片，可为主机、分机提供DC 3V/5V电源。依据实际采用的换相开关额定电压，为其提供工作电源，常规情况下为AC220V。
【权利要求】
1.一种智能型三相四线制电流平衡自动调控系统，其特征在于，主要由后台数据库、GPRS网络、三相平衡调节主机、三相平衡调节分机组成，三相平衡调节主机内设置ARM芯片、温湿度传感器、光电烟雾传感器、电缆接点温度传感器和霍尔电流模块，温湿度传感器、光电烟雾传感器，电缆接点温度传感器和霍尔电流模块分别与ARM芯片相连接；三相平衡调节分机内设置单片机、换相开关、时钟芯片、人机界面，换相开关、时钟芯片、人机界面分别与单片机上的相应端口相连接；电源模块内置变压芯片，为主机、分机、提供DC 3V/5V电源；三相平衡调节主机内置GPRS卡，通过GPRS网络与后台数据库进行通信；三相平衡调节分机与三相平衡调节主机之间利用GPRS网络或485接口进行连接。
【文档编号】H02J3/26GK103887806SQ201410148711
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】谭振, 孙超, 张伟, 张猛, 宋磊, 宋小龙 申请人:国家电网公司, 国网山东乐陵市供电公司