CN103267893A - 均衡配电用智能电表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均衡配电用智能电表，包括配电转换单元，配电转换单元用于选通三相输电线路中的任一相线路作为单相供电线路输出;还包括用于实时检测位于配电转换单元输出侧的单相供电线路上电能的计量单元;计量单元的输出端及配电转换单元的控制端均连接至数据处理单元。本发明均衡配电用智能电表，通过增加用于选通三相输电线路中的任一相线路至单相供电线路输出的配电转换单元，使得智能电表在检测单相用户用电负荷的同时，根据数据处理单元发送的控制指令来切换单相供电线路的供电相线，以平衡低压侧多个单相用户的用电负荷，从而减少了三相输电线路上的线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率，让电网高效运行。

Description

均衡配电用智能电表

技术领域

本发明涉及供电配电领域，特别地，涉及一种均衡配电用智能电表。

背景技术

随着人民生活水平的不断改善，大量大功率的单相家用电器，如:空调、电热水器、电饭煲、微波炉、烤箱等进入普通家庭，这些家用电器给人们带来舒适、方便、快捷生活的同时，也给供电部门低压供电系统的安全、经济运行带来一定影响。由于各用户的单相耗电量不平衡，导致三相输电线路上的电流幅值不相等，且单相用户的用电负荷随机性很大，造成三相负荷不对称。不对称的三相负荷造成电力网三相电压不平衡，线损增人，运行效率低，严重时，甚至引起中性线烧断。因此，配电网低压区三相不平衡治理问题是各地电力部门的一项重要工作。

目前，部分农村地区采用在配变低压侧进行相间无功补偿的方式来调整三相负荷不平衡情况，但该方式只能在一定程度上调整配变自身问题，而不能解决低压线路的三相负荷不平衡状况。

发明内容

本发明目的在于提供一种均衡配电用智能电表，该智能电表能够在进入单相用户供电侧进行A相、B相及C相相线的分配，以解决低压线路的三相负荷不平衡状况的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:

一种均衡配电用智能电表，包括用于与三相四线输电线路连接的配电转换单元，配电转换单元用于选通三相输电线路中的任一相线路作为单相供电线路输出;

还包括用于实时检测位于配电转换单元输出侧的单相供电线路上电能的计量单元;

计量单元的输出端及配电转换单元的控制端均连接至数据处理单元。

进一步地，配电转换单元包括将配电转换单元输入侧的零线与配电转换单元输出侧的零线导通的第一选通单元及将配电转换单元输入侧的A相、B相、C相任一选通至配电转换单元输出侧的相线的第二选通单元。

进一步地，第一选通单元为继电器;第二选通单元包括分别位于A相、B相、C相上的三个继电器，三个继电器呈互锁状态，在同一时间内只有其中一个继电器导通A相、B相、C相任一至配电转换单元输出侧的相线，上述继电器均经继电器控制单元连接至数据处理单元。

进一步地，配电转换单元输出侧的单相供电线路上设有用于采集相线上漏电流的漏电流采样单元，漏电流采集单元的输出端连接至数据处理单元。

进一步地，配电转换单元输出侧的单相供电线路上还设有漏电测试单元，以使漏电测试单元在相线支路断开时生成漏电流测试信号，漏电测试单元包括接入相线支路上的降压单元、用于检测相线支路上电流的电流采样单元及用于检测相线支路上电压的电压采样单元，电流采样单元及电压采样单元将采集的数据输出至数据处理单元。

进一步地，数据处理单元连接有通信接口、数据存储模块、显示模块、输入模块及报警模块中的一种或者多种。

进一步地，通信接口为载波通信接口。

进一步地，输入模块为输入键盘或者触摸屏。

进一步地，报警模块为声光报警单元。

进一步地，数据处理单元为单片机。

本发明具有以下有益效果:

与现有技术相比，本发明均衡配电用智能电表，通过增加用于选通三相输电线路中的任一相线路至单相供电线路输出的配电转换单元，使得智能电表在检测单相用户用电负荷的同时，根据数据处理单元发送的控制指令来切换单相供电线路的供电相线，以平衡低压侧多个单相用户的用电负荷，使得低压线路的三相负荷尽可能平衡，从而减少了三相输电线路上的线损，提高供电的安全性、可靠件及供电效率，让电网高效运行。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是本发明优选实施例均衡配电用智能电表的原理方框图图;

图2是本发明优选实施例均衡配电用智能电表的电路原理图;

图3是本发明优选实施例均衡配电用智能电表的线路结构示意图;

图4是本发明优选实施例均衡配电用智能电表带漏电保护装置及漏电测试单元的电路原理图;

图5是本发明优选实施例均衡配电用智能电表带漏电保护装置及漏电测试单元的线路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种均衡配电用智能电表，包括用于与三相四线输电线路连接的配电转换单元，配电转换单元用于选通三相输电线路中A相、B相、C相的任一相线路作为单相供电线路输出;还包括用于实时检测位于配电转换单元输出侧的单相供电线路上电能的计量单元；计量单元的输出端及配电转换单元的控制端均连接至数据处理单元。数据处理单元经计量单元接收单相用户的用电负荷数据，数据处理单元根据接收的单相用户的用电负荷数据对配电转换单元的控制端发送配电选通指令，配电转换单元根据接收的配电转换指令来选通相应的A相、B相或者C相作为其输出侧的单相供电线路输电，即将三相四线制的N相零线与单相侧的零线N选通，三相四线制A相、B相或者C相任一的相线与单相侧的相线L选通，从而实现了低压侧多个单相用户的用电负荷的平衡，从而减少了三相输电线路上的线损，提高供电的安全性、可靠性及供电效率。

参照图2及图3，在本实施例中，配电转换单元包括将配电转换单元输入侧的N相零线与配电转换单元输出侧的零线导通的第一选通单元及将配电转换单元输入侧的A相、B相、C相任一选通至配电转换单元输出侧的相线的第二选通单元。其中，第一选通单元为继电器N;第二选通单元包括分别位于A相、B相、C相上的三个继电器A、B、C，三个继电器A、B、C呈互锁状态，在同一时间内只有其中一个继电器(A或B或C)导通A相、B相、C相任一至配电转换单元输出侧的相线。上述继电器N、A、B及C的均经继电器控制单元连接至数据处理单元。在本实施例中，数据处理单元为高速数据处理单元。高速数据处理单元生成配电转换指令给继电器控制单元，继电器控制单元将来自高速数据处理单元的配电转换指令放大来推动继电器动作，从而让相应相线上的继电器导通，以选通用于供电A相、B相、C相之一作为单相供电线路。本实施例中，在单相供电侧用于检测单相供电线路上电能的计量单元包括用于检测单相线路上电流的电流采样单元及用于检测单相线路上电压的电压采样单元，计量单元将采集到单相电流值与单相电压值相乘，即获得单相供电线路上的单相负荷，并将该用电负荷上传至高速数据处理单元，以实现智能电表的计量功能。

参照图4及图5，优选地，配电转换单元输出侧的单相供电线路上设有用于采集相线上漏电流的漏电流采样单元，漏电流采集单元的输出端连接至数据处理单元。在本实施中，漏电流采样单元为穿过零线及相线的电流互感器，在没有漏电流的情形下，二相电流大小相等，相位相反，因此电流互感器采集的漏电流为零;一旦线路和电器漏电时，相线电流的一部分，通过漏电处与地构成回路，二相电流的大小不再相等，电流互感器生成电流信号。高速数据处理单元接收来自电流互感器的电流信号，并与预先设定的阈值相比较，以监测单相供电线路的漏电状态，一旦漏电电流超过阈值，高速数据处理单元向继电器控制单元发送动作指令，继电器控制单元将来自高速数据处理单元的控制信号放大来推动继电器动作，让继电器的常闭触点断开，中断了零线及相线输出，以断开供电线路的供电。这时，供电相线上的继电器断开，从而中断了单相供电线路的供电，实现了漏电保护功能。优选地，还包括用于在供电线路断开状态下生成漏电测试信号以进行漏电检测及自动恢复供电的漏电测试单元。漏电测试单元包括在供电线路断开时接入相线上的降压单元，在本实施例中，降压单元为电阻单元R，当然，本领域技术人员可以理解，降压单元还可选用降压变压器。漏电测试单元还包括用于检测相线支路上漏电流的电流采样单元及用于检测相线支路上电压的电压采集单元，电流采样单元及电压采样单元将采集的数据输出至高速数据处理单元。参照图5，在单相供电线路断开状态下，继电器N的常闭触点N1、继电器A的常闭触点A1、继电器B的常闭触点B1及继电器C的常闭触点C1均断开，相应地，在继电器线圈通电的情况下，继电器N的常开触点N2、继电器A的常开触点A2、继电器B的常开触点B2及继电器C的常开触点C2均闭合，此时，从A相、B相、C相的相线上或者外加的电源上引入测试电压，并经电阻单元R接入单相供电的相线，经电器接地形成供电线路断电状态下的漏电检测回路。参照图5，在本实施例中，经与继电器C的常开触点C2连接继电器D将C相上的电压引入漏电测试回路，从而在漏电测试回路上生成漏电测试信号。高速数据处理单元实时经电压采样单元及电流采样单元对漏电测试信号的电流、电压进行监测，此处的电压采样单元及电流采样单元可以共用计量单元的电压采样单元及电流采样单元，亦可单独增加形成独立检测，高速数据处理单元通过对漏电测试信号电流、电压监测的数据，根据欧姆定律来计算出线路中的漏电电阻，同理:根据电压检测单元检测的电压除以电阻，计算得出线路中的漏电电流，再与设定的阈值进行比较，如果大于或等于设定的阈值时，线路继续维持检测状态，如果计算的漏电流值小于设定的阈值时，高速数据处理单元就向继电器控制单元输送控制信号，恢复单相供电线路的供电。因此，本发明均衡配电用智能电表既可实现单相供电状态下的漏电流检测，以实现漏电保护，亦可在单相供电断开状态下，经漏电测试单元生成漏电流测试信号，以供电线路断开状态下的漏电状态，进而自动恢复单相供电线路的供电。另，用于检测漏电检测回路上电流的电流检测单元还可以用于检测短路电流，高速数据处理单元根据接收到的短路电流信号与预先设定的短路电流阈值进行比较，判断短路故障排除后，即可恢复单相供电线路的供电，从而实现了供电线路断开状态下的短路故障检测，以实现短路故障解除后的自动恢复供电。

较佳地，参照图2至图5，高速数据处理单元还连接有通信接口、数据存储模块、显示模块、输入模块及报警模块。当然，本领域技术人员可以理解，高速数据处理单元仅加载上述部分模块或者全部模块。其中，通信接口为无线通信模块或者有线通信模块，例如，GPRS模块、载波通信接口或者485通信接□，通过该通信接口以上行/下行通信的方式，可以实现供电线路分配切换远程控制的目的。输入模块为输入键盘或者触摸屏，以方使用户进行人机对话，对电表显示时间、漏电流阈值等参数进行设置。报警模块为声光报警单元，可以在漏电流超过阈值的状态下进行报警警示。数据存储模块用于对漏电时间、漏电流数值、漏电次数等参数进行记录，以便日后维护时调用，及制定相应维护策略。优选地，高速数据处理单元可以通过485通信接口连接有配电设备在线监控仪，该配电设备在线监控仪能将高速数据处理单元的数据通过无线通信的方式发送到PC机上，进行双向数据交换。优选地，本实施例中的高速数据处理单元为单片机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改利变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种均衡配电用智能电表，其特征在于，包括用于与三相四线输电线路连接的配电转换单元，所述配电转换单元用于选通三相输电线路中的任一相线路作为单相供电线路输出;

还包括用于实时检测位于配电转换单元输出侧的单相供电线路上电能的计量单元;

所述计量单元的输出端及所述配电转换单元的控制端均连接至数据处理单元。

2.根据权利要求1所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述配电转换单元包括将配电转换单元输入侧的零线与配电转换单元输出侧的零线导通的第一选通单元及将配电转换单元输入侧的A相、B相、C相任一选通至配电转换单元输出侧的相线的第二选通单元。

3.根据权利要求2所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述第一选通单元为继电器;所述第二选通单元包括分别位于A相、B相、C相上的三个继电器，所述三个继电器呈互锁状态，在同一时间内只有其中一个继电器导通A相、B相、C相任一至配电转换单元输出侧的相线，上述继电器均经继电器控制单元连接至所述数据处理单元。

4.根据权利要求1所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述配电转换单元输出侧的单相供电线路上设有用于采集相线上漏电流的漏电流采样单元，所述漏电流采集单元的输出端连接至所述数据处理单元。

5.根据权利要求4所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述配电转换单元输出侧的单相供电线路上还设有漏电测试单元，以便所述漏电测试单元在相线支路断开时生成漏电流测试信号，所述漏电测试单元包括接入相线支路上的降压单元、用于检测相线支路上电流的电流采样单元及用于检测相线支路上电压的电压采样单元，所述电流采样单元及所述电压采样单元将采集的数据输出至所述数据处理单元。

6.根据权利要求5所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述数据处理单元连接有通信接口、数据存储模块、显示模块、输入模块及报警模块中的一种或者多种。

7.根据权利要求6所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述通信接口为载波通信接口。

8.根据权利要求6所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述输入模块为输入键盘或者触摸屏。

9.根据权利要求6所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述报警模块为声光报警单元。

10.根据权利要求1至9任一项所述的均衡配电用智能电表，其特征在于，

所述数据处理单元为单片机。

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