及上层系统、关联系统能够按照大数据挖掘模式，使得系统具备自学习功能或者联动进行配置。如2名员工出差，在人事部门办理相关手续时，系统能够从公司的其他管理系统获得数据，从而实现负载的动态匹配接入。
[0043]如图8所示负载接入时间对相线负载挂接的影响。在2名员工出差后，办公区3的一名员工比办公区5的员工早到办公室，此时按照优化算法，需要预留相线2、相线3挂接随机负载，因此办公区负载的挂接配置出现变化。
[0044]办公区4、3挂接在相线I下，办公区5、2挂接在相线2下，办公区1、6挂接在相线3下。此时相线I的负载为9.9KW，相线2的负载9.7KW，相线3的负载9.75KW，3根相线动态均衡下的负载误差为200W。均衡数据与图7相同，但是相线挂接负载的配置已经发生变化。
[0045]如图9所示单个随机负载的接入。继续图8所示情况，此时需要接入一个随机负载-非连续独立设备3，因为当前相线2的负载最小，因此此负载接入相线2时能够达到小范围的最佳均衡。
[0046]相线I的负载为9.9KW，相线2的负载初期为9.7KW，增加随机负载后变为10.4KW，随机负载工作3小时后关断，相线2负载回到9.7KW，相线3的负载9.75KW，3根相线动态均衡下的负载误差为200W-650W-200W。
[0047]随机负载的接入时间是随机的，因此需要类似智能插座等辅助设备，在接入相线前能够获得负载的相关数据，以及通过历史数据获得其用电特征:如对谐波的影响、工作的时长等；或者通过对历史数据的分析，按照模糊逻辑得到接入设备的信息，从而以负载均衡的原则接入电网。
[0048]图示的接入方式是仅考虑本配电系统的均衡而进行优化，多个本系统也可以将历史数据上报给更高层级的智能化系统，得到其他系统设备的接入情况，从而在更大范围内实现3相均衡配置。
[0049]如图10所示多个随机负载的非连续接入。继续图9所示情况，通过一段时间的运行，系统能够通过对大数据的分析，获得用户的习惯行为:在一个大概的时间范围内，用户使用设备的情况，如8:45?11:45左右，用户使用非连续独立设备3，9:3(Tll:00,用户使用非连续独立设备6，9:45^11:15,用户使用非连续独立设备5。
[0050]3相均衡优化原则1:3根相线下负载功率基本均衡；
3相均衡优化原则2: 3根相线下负载非均衡的功率与时间乘积最小。
[0051]系统可以将随机挂接负载按照以下方式挂接。
[0052]将非连续独立负载3挂接在相线2下，运行时间8:45?11:45，相线2负载9.7KW-10.4KW-9.7KW ;非连续独立负载6接入相线3，运行时间9:3(Tll:00，相线3负载9.75KW-10.4KW-9.75KW ;非连续独立负载5接入相线I，运行时间9:45?11:15，相线I负载9.9KW-10.5KW-9.9KW。
[0053]在将非连续独立负载6、非连续独立负载5接入时，接入时刻不满足优化原则I的要求，但是在整体来看满足优化原则2的要求。
[0054]图示的接入方式仅考虑本区域的负载均衡配置，由于系统具备通信接口以及嵌入式软件支持上层的优化算法参数配置，因此可以系统优化配置逐层向上延伸，如将一栋建筑内的用电划分为两个层次:每个楼层的智能配电箱、整栋建筑的智能配电柜。智能配电柜可以将获得的配电箱数据上传云计算中心，获得自己的优化参数配置后，并且将各个配电箱的优化参数配置转发到配电箱的MCU内，从而实现整栋建筑的3相动态均衡。
【主权项】
1.本发明涉及一种动态均衡的3相智能化配电系统，利用先进的算法和实时通信技术，通过将负载分组以及利用智能化插座等及时获得接入负载的数据，将负载按照设定的优化原则(优化原则1:3根相线下负载功率基本均衡；优化原则2: 3根相线下负载非均衡的功率与时间乘积最小)接入3相电中的一根相线，实现3根相线带动的负载基本相同，以及在任何指定的相位分别实现3根相线的切换；系统能够利用自身的MCU针对获得的功率数据以及波形数据进行简单的数据挖掘，实现对应的保护功能，或者将数据上传到指定的计算机系统，获得指令后执行相关的切换操作或者保护操作。
2.主要包括以下模块:3相电的电压与电流拾取模组、MCU与通信模组、3相开关驱动模组、功率与波形信号ADC模组、电源模组。
3.根据权利要求书I所述的3相智能配电系统，其特征为:任何一相的开关在没有指定切换相位的条件下，遵循ZVS/ZCS (零电流/零电压切换)原则；3根相线每次带动的负载均可不同，但是负载消耗的功率基本相等。
4.根据权利要求书I所述构造的3相电的电压与电流拾取模组模组，其特征为:信号的拾取与3相电实现隔离，电压信号的拾取通过电压互感器，电流信号的拾取通过电流互感器；互感器能够拾取基波信号(50/60HZ)，还能够拾取80次以内的谐波信号。
5.根据权利要求书I所述构造的MCU与通信模组，其特征为:MCU与电功率芯片之间通过I2C进行通信，MCU与电压电流波形ADC转换模组之间的通信通过SPI接口进行，MCU与分组驱动之间的通信通过GP1进行，MCU与外界设备之间的连接通过RJ45以太网接口进行。
6.根据权利要求书I所述的3相开关驱动模组，其特征为:MCU预置所辖分布式线缆的TDR波形，SDRAM实时采集所辖线缆的动态TDR波形；MCU将SDRAM内的多个动态TDR波形进行平均，并且与预置的TDR波形进行最大相似性运算；当动态波形与预置波形不相似时，MCU发送报警信息并且将动态数据上传 根据权利要求书I所述的功率与波形信号ADC模组，其特征为:采用3相电量计的核心芯片实现对3相电的计量，也可以针对任何一相获得电量数据；使用8路ADC同时拾取3根相线和中线(零线)的电压和电流波形，拾取精度在16比特(商业级别)或24比特(工业级别)，拾取速度为每秒8K采样(商业级别)或64K采样(工业级别)。
7.根据权利要求书I所述的电源模组，其特征为:电源模组采用任何一相电力作为输入，MCU自动识别接入电力为哪一相，并且将其计入自己的负载。
8.根据权利要求书2所述的指定切换相位，其特征为:MCU通过高速高精度的对3相电力的采样(商业级别16比特/8K采样频率与工业级别的24比特/64K采样频率)，以及在制造阶段通过校准获得继电器、MCU本身内部运算延迟、驱动延迟等数据，实现精准的指定相位切换；没有指定切换相位时，按照ZVS/ZCS (零电压/零电流切换)功能；3根相线之间的切换可以是连续的，也可以在任意2根相线之间设定任意的延时数据。
9.根据权利要求书2所述的动态3相均衡，其特征为:不同负载种类在每根相线下均有连接；每根相线挂接的负载总功耗基本相同；由于时间的变化以及每个负载接入的相对前后顺序等原因，每根相线下挂接的实际负载可以不同，但是每根相线挂接的负载总功耗变化不大，误差在设定的要求之内。
10.根据权利要求书I所述的保护操作与指令性操作，其特征为:操作是实时或者准实时的，指令性操作优先级高于本地操作。
【专利摘要】本发明涉及一种动态均衡的3相智能化配电系统，利用先进的算法和实时通信技术，通过将负载分组以及利用智能化插座等及时获得接入负载数据，将负载按照设定的3相均衡优化原则接入3相电中的一根相线，实现3根相线带动的负载基本相同，不同负载种类在3个相线之间均有连接而且功率差别在要求的误差范围内；系统可以在不同的等级使用，实现小范围到变电站间的动态化3相均衡；系统具备电表的所有功能，可按照要求将电压、电流、功率等数据实时上传，根据自身算法或者指令进行相应的负载接入。
【IPC分类】H02J3-26
【公开号】CN104734167
【申请号】CN201310692457
【发明人】尹登庆
【申请人】深圳市智远能科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月18日