CN104198807A - 能自动平衡三相负荷的智能电表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能自动平衡三相负荷的智能电表，本发明的要点是：包括智能电表及其主线路、计量控制单元、换相开关；换相开关是每相接一个单相复合开关，这三个单相复合开关的输出端联接在一起，单相复合开关是由磁保持继电器和可控硅并联组成；换相开关串联在智能电表主线路上；每个磁保持继电器的线圈上和可控硅的控制端接在计量控制单元的输出端。本发明的积极效果是：在切换过程中两个单相复合开关保持同时接通状态，解决了在换相过程中出现短暂的断电的现象；利用了智能电表中的换相开关控制器，使得解决三相不平衡的问题的成本大大降低，有利于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能电表（不包括软件部分），特别是一种能自动平衡三相负荷的智能电表，以解决低压配电网三相负荷不平衡的问题。
背景技术
在低压配电网中三相负荷与单相负荷共存，并且单相负荷已成为电力负荷的主要方面。由于大量单相负荷具有随机性和不确定性，导致低压配电网三相负荷不平衡的现象普遍存在。三相不平衡导致变压器和线路以及用电设备的电能损耗增加，严重的不平衡会威胁用电安全。
为解决上述问题，CN102904270A、CN102394501A等，提供了三相电流不平衡调整系统，该系统的基本构成是包括换相开关及其控制单元、三相输入端、单相输出端。工作过程是，控制单元计算、比较出三相电流不平衡后，向换相开关两个继电器发出一个断、一个通的指令，换相开关动作，完成三相电流不平衡动作的调整。其缺陷是：1、由于所需的切换电路数量很大，特别是每个控制单元里都有一套数量繁多的电器件，抬高了系统的造价，阻碍了推广使用；2、负荷调整时会给用户造成短暂的停电，用户不接受；3、它的控制方法是先设置总控装置，计算负荷平衡率，再经过复杂的运算方式给出切换方案，这样的控制方法的缺陷是，一旦总控出了问题，就会造成系统全部瘫痪。4、不能最大限度减小各支线的零线损耗。
智能电表是以微处理器和网络通信技术为核心的智能化仪表，它包括计量控制单元、主线路，其中的主线路的一端接市电、另一端接进户线，向单相负荷提供电源；计量控制单元包括上述控制单元（也有称为数据处理单元）。智能电表计量控制单元根据预设程序，控制智能电表的开关。它不包括换相开关，因此目前的智能电表不能解决低压配电网三相负荷不平衡的问题。
发明内容
为此，本发明解决低压配电网三相负荷不平衡问题的方案是，利用智能电表上的计量控制单元作为换相开关的计量控制单元，而提供一种能自动平衡三相负荷的智能电表。
本发明的目的是这样实现的：包括智能电表及其主线路、计量控制单元，其特征是：它还包括换相开关；换相开关是，每相接一个单相复合开关，这三个单相复合开关的输出端联接在一起，单相复合开关是由磁保持继电器和可控硅并联组成；换相开关串联在智能电表主线路上，具体是换相开关的每相单相复合开关对应接在主线路三相电源A、B和C线上，复合换相开关的输出端接在智能电表的单相负荷线上；每个磁保持继电器的线圈上和可控硅的控制端接在计量控制单元的输出端。
当三相线路出现不平衡时，本发明将C相调整到A相供电的过程是，智能电表的计量控制单元触发C相复合开关的可控硅导通，并断开C相的磁保持继电器，这时C相电流经C相的可控硅继续为用户供电；计量控制单元根据电流互感器检测到电流波形后，停止触发C相的可控硅，触发A相的可控硅导通。这时C相的可控硅承受反向阳极电压，使C相的可控硅强制关断，电流流经A相可控硅；计量控制单元控制A相的磁保持继电器闭合，电流经A相的磁保持继电器，A相的可控硅因不再触发和被短路而关断，整个调整过程结束。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：1、在两个继电器切换过程中，两个单相复合开关保持负荷因由相序导致无间断切换状态，解决了在换相过程中出现短暂的断电的现象；2、利用了智能电表中的计量控制单元，不需要另设换相开关控制单元，解决低压配电网三相负荷不平衡的问题，使得解决三相不平衡的问题的成本大大降低，有利于推广使用。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的电原理示意图。
图2是一个配电台区用户使用本发明后组成的网络图，图2a是图2的A部放大图，图2b是图2的B部放大图，图2c是图2的C部放大图，图2d是图2的D部放大图。
具体实施方式
参见图1，换相开关是，每相接一个单相复合开关，这三个单相复合开关的输出端联接在一起，单相复合开关是由磁保持继电器和可控硅并联组成；所说的可控硅是一个双向可控硅或一对单相可控硅反并联。以A 相为例，一对单相可控硅KPA1、KPA2反并联后、与磁保持继电器KA并联。
换相开关1串联在智能电表主线路上，具体是换相开关的每相单相复合开关对应接在主线路三相电源A、B和C线上，复合换相开关的输出端接在智能电表的单相负荷线L上；每个磁保持继电器的线圈上和可控硅的控制端接在计量控制单元2的输出端。智能电表里的换相开关切换电源的过程如上所述。
图2所示的是一个配电台区，共四个支路，图2中详细给出了第二支路的线路图，其它支路类似，略。
这个第二支路中，共有51个用户，即51个本发明，装在有7个表箱里。
每个本发明的身份号由三个数据组成，相邻的两个数据之间用“-”隔开，最左边的数据代表支路号，中间的数据代表该支路里的表箱号，最右数据边的代表该表箱的第几号表，如身份号02-03-10代表第二支路、第三表箱、第10号表。在每个表箱里的第一号表为庐表箱的主控表。
调整方法是：
1、每表箱的主控表，询问本表箱内的其它电表，它们各自的电流值及相位值，并将本表箱内各电表的电流值累加后除3，得出本表箱的电流平均值；
2、将本表箱按相计算流过每一相电表的电流累加值，分别得到A、B和C电流值；
3、将每一相的电流值与平均值进行比较，多退少补，即每个电表的换相开关动作，将高负荷线路的电源自动切换到低负荷线路的电源上，使本表箱的各相电流均衡。
4、本组负荷调整完成后，如果三相电流值仍不相等，将电流的差值（可能是两个值）和相位信息发送至上一组电表箱的主控表，该主控表将这个数据映射为一块或两块电表（相位不可调整）。
5、上一组电表箱重复步骤了1-4，包括映射的电表在内，进行负荷调整。
以此类推，直到将本支路零线电流控制在理想范围。
其它调整方法： ①调整方式：上电初始化时询问箱内成员，调整负荷平衡；每块表电流变化超设定值（1A）时询问组内成员，调整负荷平衡；定时询问，调整负荷平衡；零线总电流超标时询问，调整平衡。
②如01表故障顺延至02表任主控。
③设置不可调整表的功能（如图中02.06.05），以适应更多的场合。
④载波，无线等通信方式。
Claims (2)
1. 一种能自动平衡三相负荷的智能电表，包括智能电表及其主线路、计量控制单元，其特征是：它还包括换相开关；换相开关是，每相接一个单相复合开关，这三个单相复合开关的输出端联接在一起，单相复合开关是由磁保持继电器和可控硅并联组成；换相开关串联在智能电表主线路上，具体是换相开关的每相单相复合开关对应接在主线路三相电源A、B和C线上，复合换相开关的输出端接在智能电表的单相负荷线上；每个磁保持继电器的线圈上和可控硅的控制端接在计量控制单元的输出端。
2.按照权利要求1所述的能自动平衡三相负荷的智能电表，其特征是：所说的可控硅是一个双向可控硅或一对单相可控硅反并联。
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