三相负荷不平衡自动调节系统的制作方法

本实用新型涉及低压配电技术领域，具体涉及一种三相负荷不平衡自动调节系统。

背景技术：

三相输电线路包括A、B、C三相线以及中性线N，若干用电设备或者包括多个用电设备的用电支路接在A、B、C任意一项与中性线N之间。电力负荷是动态的，尤其低压三相电网电力负荷很难调到三相平衡，如果不平衡度太大了，则会影响变压器的经济运行，负荷较高的相相线损增加，电压降低；而负荷较低相运行能力却闲置；人工调整工作量大，并且无法达到动态调整。配网的三相负荷不平衡问题，一般是由检修人员从智能配网监控平台上查询配网各台区的电流值(负荷)，当发现负荷不平衡时，先切除负荷(停电)，然后人工登杆作业，拆除负荷引下线的原有接头并搭接到负荷较轻的另外一相，最后恢复供电。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种三相负荷不平衡自动调节系统，能够将负荷大的相的负载，调配部分去负荷小的或较小的相位上去，使用自动调整相位办法使不对称的负荷相对平衡。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述三相负荷不平衡自动调节系统，包括设置在配电变压器出口三相处的智能换相终端和多个设置在用户三相电接入口的换相开关，所述智能换相终端包括：

中央处理单元：设备的控制中心，完成所有的单元的数据采集和控制；

显示控制单元：实时数码显示或者指示灯指示设备当前的工作状态、测试结果信息；

无线传输单元：和中央处理单元通信，上传当前换相开关的电压、电流、当前相位以及运行状态的信息，并及时接收中央处理单元下发的命令，并根据实际情况进行相应的动作；

三相电压及电流采集单元：采用电能表专用处理器ATT7022E实现三相电压、电流采集功能，并及时输送给中央处理单元；

电源管理单元：采用多个电子变压器实现了三相供电，产生的相应的电压给整个智能换相终端或者换相开关供电；

三相电相位检测单元：实时检测三相相位的前沿，为换相开关进行相应换相控制提供时间基础；

转换功率继电器控制单元：由中央处理单元根据计算控制换相开关内的转换功率继电器进行相应的开合动作，一些列的组合完成从当前相位到指定相位的供电转换功能。

进一步优选，中央处理单元采用STM32F103VET6芯片，中央处理单元通过串行口RX5和TX5口与无线通信模块相接，并对无线通信模块进行收发控制；三相电压及电流采集单元采用ATT7022E三相电能专用计量芯片，中央处理单元通过MISO、MOSI、CLK以及SS引脚与三相电压及电流采集单元相连通。

进一步优选，三相电相位检测单元与中央处理单元的PHASEA、PHASEB以及PHASEC引脚相连接。

进一步优选，转换功率继电器控制单元与中央处理单元的DIRA1、DIRA2、DIRB1、DIRB2、DIRC1以及DIRC2引脚相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型能够将负荷大的相的负载，调配部分去负荷小的或较小的相位上去，使用自动调整相位办法使不对称的负荷相对平衡，智能换相终端实时监控配变台区的运行情况，每分钟采集一次数据，并计算实时不平衡度，如果不平衡度超过初始设定的动作门限值，则调整智能换相终端发送调相命令给换相开关，该换相开关按照接到的调相命令完成调相，调相过程在10ms内完成，不影响用户连续用电，换相开关将自己所带的单相负荷由其中一相自动调整到指定相别上，且不影响用户正常供电。

附图说明

图1本实用新型结构框图；

图2本实用新型中央处理单元原理图；

图3本实用新型无线传输单元原理图；

图4本实用新型三相电压及电流采集单元原理图；

图5本实用新型转换功率继电器控制单元原理图；

图6本实用新型三相电相位检测单元原理图；

图7本实用新型显示控制单元原理图；

图8本实用新型电源管理单元原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1

如图1-8所示，本实用新型所述三相负荷不平衡自动调节系统，包括设置在配电变压器出口三相处的智能换相终端和多个设置在用户三相电接入口的换相开关，所述智能换相终端包括：

中央处理单元：设备的控制中心，完成所有的其它单元的数据采集和控制；

显示控制单元：实时数码显示或者指示灯指示设备当前的工作状态、测试结果信息；

无线传输单元：和中央处理单元通信，上传当前换相开关的电压、电流、当前相位以及运行状态的信息，并及时接收中央处理单元下发的命令，并根据实际情况进行相应的动作；

三相电压及电流采集单元：采用电能表专用处理器ATT7022E实现三相电压、电流采集功能，并及时输送给中央处理单元；

电源管理单元：采用3个电子变压器(T1,T2,T3)实现了三相供电，产生的5V和3.3V电压给整个智能换相终端或者换相开关供电，确保任何一相有电，机器都可以正常工作。

三相电相位检测单元：实时检测三相相位的前沿，为换相开关进行相应换相控制提供时间基础，低压配电网三相电经过U1,U2,U3隔离整形后的PHASEA、PHASEB、PHASEB信号在CPU对应的引脚上引起中断，CPU经过对谐波等滤波后记忆住每相的上升沿的时刻。

转换功率继电器控制单元：由中央处理单元根据计算控制换相开关内的转换功率继电器进行相应的开合动作，一些列的组合完成从当前相位到指定相位的供电转换功能。

中央处理单元采用STM32F103VET6芯片，中央处理单元通过串行口RX5和TX5口与无线通信模块相接，并对无线通信模块进行收发控制，从而实现了和上位机通信的功能；通过和上位机通信，可以上传当前换相开关的电压、电流、当前相位以及其他运行状态的信息等，并及时接收中央处理单元下发的命令，并根据实际情况进行相应的动作等；三相电压及电流采集单元采用ATT7022E三相电能专用计量芯片，中央处理单元通过MISO、MOSI、CLK以及SS引脚与三相电压及电流采集单元相连通，并及时输送给中央处理单元。

三相电相位检测单元与中央处理单元的PHASEA、PHASEB以及PHASEC引脚相连接。转换功率继电器控制单元与中央处理单元的DIRA1、DIRA2、DIRB1、DIRB2、DIRC1以及DIRC2引脚相连接，并通过上述引脚对3个主继电器进行方向控制。

换相开关的工作原理：由3相AC220V A相，B相，C相三相进线，1相单相电压出线(用户单相负荷由此出线引出)；根据上位机命令，自动完成从当前相位到指定相位的转换。主要应用于低压配电台区的末端单相负荷处，换相开关输出额定电流120A。

中央处理单元根据采集的波形信号进行谐波滤除，干扰过滤等一些列的处理算法找到每一相电真正的上升沿。

其次对3组继电器控制联动性的准确把握，也就是3组继电器必须配合的非常合理才能做到保证整个转换过程中确保10ms的断电时间。完成此功能必须确保前面监测到的三相电的前沿必须正确和及时，换相开关在转换时，必须以当前相的前沿为时间基，进行计算，在过零点退出当前负荷，然后在要切入相的过零点转换完成并及时接通负荷。左右的控制都是通过控制3组继电器来完成。

对于当前负荷的切换时要求做到过零投入和退出。换相开关是带电切换负荷的开关，因此需要退出当前相负荷时必须采用过零退出，否则会产生电弧，从而引起短路等供电故障；同样，当转换完成后需要投入负荷时为了减少对电网的冲击，仍然采用过零投入负荷。