CN105807108B - 带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，以解决现有实时计量双向通信智能电表存在的无法实时控制三相负荷平衡的问题。它包括控制器、三相负荷平衡自动调整装置、电压互感器、电流互感器、多路开关选择器、电能计量芯片、外部存储器、远程通讯模块、远程控制终端模块、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块，三相负荷平衡自动调整装置包括相位控制器和相位转换装置，电压互感器和电流互感器输出端连接多路开关选择器输入端，多路开关选择器输出端连接电能计量芯片的输入端，控制器的端口连接多路开关选择器的控制端。本发明通过改变用户相位，来平衡用电负荷装置的多路智能双向电能表。

Description

带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表。

背景技术

目前市场现行的智能电能表只是多功能电子电能表，以费控为主，许多没有通讯接口，有通讯接口的电能表也只是单向通讯主要用于计费收费管理，无法做到实时控制并检测电表运行状态。另外，目前的用电负荷一般都是通过设计时进行的经验估算确定的，三相负荷平衡也就是通过经验估算的数值进行分配，无法真正做到与实际用电情况相匹配，进而三相负荷的平衡也就有影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，以解决现有实时计量双向通信智能电表存在的无法实时控制三相负荷平衡的问题。

一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，它包括控制器、三相负荷平衡自动调整装置、电压互感器、电流互感器、多路开关选择器、电能计量芯片、外部存储器、远程通讯模块、远程控制终端模块、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块，三相负荷平衡自动调整装置包括相位控制器和相位转换装置，电压互感器和电流互感器输出端连接多路开关选择器输入端，多路开关选择器输出端连接电能计量芯片的输入端，控制器的端口连接多路开关选择器的控制端，电能计量芯片的数据输出端通过第一光电隔离模块连接外部存储器和控制器的数据输入端；进行数据存储和数据处理并显示，外部存储器为系统提供数据存储，可以做到掉电不丢失数据。控制器还连接远程控制终端模块和远程通讯模块。控制器的输出端口通过第二光电隔离模块连接相位控制器，相位控制器连接相位转换装置。

优选地，控制器连接有显示模块，来进行显示统计得到的有功功率、无功功率、视在功率和峰值电压电流等数据，并显示系统目前的工作控制状态。

优选地，控制器连接键盘模块，控制各个数据显示并发出控制指令进行控制整个系统的工作。

本发明是在控制器平台上监控多用户电能计量，具有双向计量用电功能，并监控电力三相输入状态，控制三相负荷自动平衡装置，通过改变用户相位，来平衡用电负荷装置的多路智能双向电能表。

在整体方案中，电压和电流的采样采用互感器的方式，互感器将芯片与电网进行隔离，保持较强的抗干扰性能。采样得到的信号，通过专用的电能计量芯片，得到计量脉冲或电能计量芯片直接将数据存储在寄存器中。控制器通过计量脉冲或直接读取寄存器的数值进行处理得到相应的值，然后进行存储并显示。为实现多功能多用户操作，在设计中加入了键盘控制。

本发明的装置采用计量微处理芯片，每户设有一个单独的计量模块，能与高级配电运行系统自动链接结合，具备双向通信功能，即电网不仅能从电表收集用电信息，还能将电网信息（如实时电价等）及控制命令下达给电表，能做到同时双向计量48户单相用电情况以及数据信息采集、远传、智能控制等功能，具有更高级的多路电能能源管理系统。

本发明将三相负荷平衡自动调整装置与电能监测计量装置集成于工业控制计算机平台，各个功能通过模块组合来实现。三相负荷平衡自动调整装置解决了在用户侧负载平衡问题，当接到改变相位指令时，电磁机构动作，中间转子只需正向或反向转动60度就改变了相位。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明中三相负荷平衡自动调整装置的结构示意图；

图3是本发明调整方法的流程图。

附图标记含义如下：电压互感器PT1，电流互感器CT1，控制器U1，多路开关选择器U2，电能计量芯片U3，第一光电隔离模块U4，第二光电隔离模块U5，相位控制器U6，远程通讯模块U7，外部存储器SD1，显示模块LCD1，键盘模块KEY1，远程控制终端模块S2，远程客户端USER，相位转换装置Z1。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述，本实施方式中电压互感器、电流互感器、多路开关选择器、电能计量芯片、控制器、键盘、显示模块、外部存储器、远程通讯模块均为商购。电能计量芯片选用CS5464，控制器选用单片机MCF51EM256。

一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，它包括控制器U1、三相负荷平衡自动调整装置、电压互感器PT1、电流互感器CT1、多路开关选择器U2、电能计量芯片U3、外部存储器SD1、远程通讯模块U7、远程控制终端模块S2、第一光电隔离模块U4、第二光电隔离模块U5，三相负荷平衡自动调整装置包括相位控制器U6和相位转换装置Z1，电压互感器PT1和电流互感器CT1输出端连接多路开关选择器U2输入端，多路开关选择器U2输出端连接电能计量芯片U3的输入端，控制器U1的端口连接多路开关选择器U2的控制端，电能计量芯片U3的数据输出端通过第一光电隔离模块U4连接外部存储器SD1和控制器U1的数据输入端；控制器U1还连接远程控制终端模块S2和远程通讯模块U7，进行远程通讯，把该电表的工作状态及运行数据通过以太网同步发射到远程终端控制模块上，远程客户端USER监视电表的工作状态及数据，控制电表的启停及运行模式，从而达到受电、用电功能，实现电能调度的作用。控制器U1的输出端口通过第二光电隔离模块U5连接相位控制器U6，相位控制器U6连接相位转换装置Z1。控制器U1连接有显示模块LCD1。控制器U1连接键盘模块KEY1。

如图1所示，前端电路连接电压互感器PT1和电流互感器CT1的输入端分别采样前端电路的电压和电流信号，控制器U1控制多路开关选择器U2选择输入到电能计量芯片U3的电压信号和电流信号，电能计量芯片U3把输入得到的电压信号和电流信号进行内部处理，计算通过线路的有功功率、无功功率、视在功率和峰值电压电流。控制器U1控制电能计量芯片U3的输出信号类型。

相位转换装置Z1调节输出相位，达到平衡三相负荷的目的。如图2所示，当A相负载比B相负载超过设定百分比时，相位控制器U6接到改变相位指令，相位转换装置Z1中的电磁机构动作，中间转子逆时针转动60度，输出相连接点由原来的a1,a2连接变成了b1,b2连接，即输出相由A相变为B相，从而改变了输出相位；当A相负载比C相负载超过设定百分比时，相位控制器U6接到改变相位指令，相位转换装置Z1中的电磁机构动作，中间转子顺时针转动60度，输出相连接点由原来的a1,a2连接变成了c1,c2连接，即输出相由A相变为C相，从而改变了输出相位。

调整方法如附图3所示：

Step1：系统上电开始进行初始化自检启动，检查各个连接电路及各个工作模块是否正常；

Step2：启动完成后控制器U1发送指令至电能计量芯片U3，通过电压互感器PT1进行电能采集，之后控制器U1发送指令，读取电能计量芯片U3转换处理后的数据到控制器U1内部存储器及系统外部存储器SD1；

Step3：系统通过读取实时时钟信号确定目前时间来进行用电或者受电；

Step4：若目前是受电状态，再远程发送受电许可请求，接收到远程受电许可确认后，进行电能计量存储，并进行时序电能显示；若没有接收到远程受电许可确认，则终止进行电网受电；

Step5：若目前是用电状态，则再次判断目前时间是否是用电高峰时段，若是用电高峰时段则进行峰值电量累加，若不是用电高峰时段则在判断是否是用电平时时段，若是用电平时时段则进行平值电量累加，若不是用电平时时段则进行谷值电量累加；

Step6：峰值电量累加、平值电量累加、谷值电量累加后都要进行数据存储；

Step7：系统读取存储后的数据再进行时序电能显示，显示完成后再循环进行电能采集并重复上述过程；

Step8：同时系统由通讯远程通讯模块U7实时进行远程通讯，连接到智能电网上查看电表的实时状态，并通过电表的相位控制器U6控制相位转换装置Z1进行三相负荷分配，从而实现电表的三相负荷平衡自动调整的功能。

Claims (3)

1.一种带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，其特征在于：它包括控制器、三相负荷平衡自动调整装置、电压互感器、电流互感器、多路开关选择器、电能计量芯片、外部存储器、远程通讯模块、远程控制终端模块、第一光电隔离模块、第二光电隔离模块，三相负荷平衡自动调整装置包括相位控制器和相位转换装置，电压互感器和电流互感器输出端连接多路开关选择器输入端，多路开关选择器输出端连接电能计量芯片的输入端，控制器的端口连接多路开关选择器的控制端，电能计量芯片的数据输出端通过第一光电隔离模块连接外部存储器和控制器的数据输入端；控制器还连接远程控制终端模块和远程通讯模块，控制器的输出端口通过第二光电隔离模块连接相位控制器，相位控制器连接相位转换装置；调整方法如下：

Step1：系统上电开始进行初始化自检启动，检查各个连接电路及各个工作模块是否正常；

Step2：启动完成后控制器U1发送指令至电能计量芯片U3，通过电压互感器PT1进行电能采集，之后控制器U1发送指令，读取电能计量芯片U3转换处理后的数据到控制器U1内部存储器及系统外部存储器SD1；

Step3：系统通过读取实时时钟信号确定目前时间来进行用电或者受电；

Step4：若目前是受电状态，再远程发送受电许可请求，接收到远程受电许可确认后，进行电能计量存储，并进行时序电能显示；若没有接收到远程受电许可确认，则终止进行电网受电；

Step5：若目前是用电状态，则再次判断目前时间是否是用电高峰时段，若是用电高峰时段则进行峰值电量累加，若不是用电高峰时段则在判断是否是用电平时时段，若是用电平时时段则进行平值电量累加，若不是用电平时时段则进行谷值电量累加；

Step6：峰值电量累加、平值电量累加、谷值电量累加后都要进行数据存储；

Step7：系统读取存储后的数据再进行时序电能显示，显示完成后再循环进行电能采集并重复上述过程；

Step8：同时系统由远程通讯模块U7实时进行远程通讯，连接到智能电网上查看电表的实时状态，并通过电表的相位控制器U6控制相位转换装置Z1进行三相负荷分配，从而实现电表的三相负荷平衡自动调整的功能。

2.根据权利要求1所述的带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，其特征在于：控制器连接有显示模块。

3.根据权利要求1或2所述的带三相负荷平衡自动调整装置的多路智能双向电能表，其特征在于：控制器连接有键盘模块。