CN109659932A - 用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，属于野外帐篷医院供配电技术领域，包括发电机组和配电单元，所述配电单元包括电源转接箱和配电盒，电源转接箱将发电机组产生的电力转接至各帐篷内的配电盒，并由配电盒将三相电源转换为单相电源和直流24V电源接入各用电设备；配电盒的供电线路中设置有相序转换开关，能够实现手动调整三相负荷平衡。本发明通过在电源转接箱内设置主控制器，在配电盒内设置辅助控制器，实现在线自动调节三相负荷；通过完全箱组式结构，便于搬运、机载运输和布线；本发明三相负荷平衡式电力保障系统，性能可靠、供电稳定，满足各种集中式或分散式展开作业方式的野外帐篷医院的用电要求。

Description

用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统及方法
技术领域
本发明属于野外帐篷医院供配电技术领域，具体涉及一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统及方法。
背景技术
现有的野外帐篷医院供配电系统通常集成在一辆挂车上，通过保障挂车的形式向各功能帐篷内的医疗、照明、制医用氧、制医用水、冷暖空调等用电单元供电，一般每辆保障挂车能够保障两顶帐篷，其优点是功能集中、展开和撤收快速，但对于功能全、规模大的全要素野外帐篷医院来说，存在以下不足：(1)不合适机载运输，对于全要素野外帐篷医院展开，通常需要多台保障挂车才能满足供配电要求，运力大幅增加，特别是道路遭到破坏时，不能完全实现箱组化，不利于野外快速投送；(2)现有的挂车式供配电系统不具备三相负荷平衡功能，易出现跳闸、断电等故障，且输出接口有限，不满足灵活布局和组合的要求，布线不灵活。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统。
本发明采用以下技术方案：
一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，包括发电机组(1)和配电单元，所述配电单元包括电源转接箱(2)和配电盒(4)，电源转接箱(2)将发电机组(1)产生的电力转接至各帐篷内的配电盒(4)，并由配电盒(4)将三相电源转换为单相电源和直流24V电源接入帐篷内配置的各用电设备。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述电源转接箱(2)包括：
输入端(24)，包括三相输入端(241)和单相输入端(242)，分别连接发电机组(1)的三相输出电源和单相输出电源；
第一电源总开关(213)，串接于供电线路中，具有短路和过载保护功能；
电源切换开关(28)，串接于输入端(24)和第一电源总开关(213)之间，用于在单相输入端(242)和三相输入端(241)之间进行切换；
输出端(25)，包括三相输出端(251)和单相输出端(252)，三相输出端(251)由电源切换开关(28)的输出端依次经第一电源总开关(213)、第一断路器(214)引出，单相输出端(252)由电源切换开关(28)的输出端经第一电源总开关(213)引出。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述电源转接箱(2)包括一相序保护模块(215)，相序保护模块(215)接入三相输入端(241)的三相供电线路中，包括相序保护继电器KA1、相序故障声光报警器HL4、接触器KM4和保险FU2，接触器KM4分为两个部分，一部分为KM4控制线圈，通过保险FU2连接至相序保护继电器KA1输出端OUT1，另一部分为KM4触点，即P1-P2触点、P3-P4触点和P5-P6触点，分别串接于该三相供电线路中；相序故障声光报警器HL4连接至相序保护继电器KA1的输出端OUT3。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述电源转接箱(2)还包括：
一漏电保护电源开关(218)，漏电保护电源开关(218)串接在第一电源总开关(213)和第一断路器(214)之间的供电线路中；
一电压表(26)、一电流表(27)和第一指示灯(29)，位于第一电源总开关(213)与第一断路器(214)之间的供电线路上；
避雷器(210)，分别设置在电源转接箱(2)的单相输入端(242)和三相输入端(241)，连接在单相线路或三相线路与地线之间。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述电源转接箱(2)为箱体结构，第一指示灯(29)、电压表(26)和电流表(27)的显示屏以及电源切换开关(28)的旋钮布置在电源转接箱(2)的前面板上；输入端(24)、输出端(25)及各开关布置在电源转接箱(2)的后面板上；电源转接箱(2)的前面板和后面板处均设置有与箱体铰接的箱门，箱门扣合或锁紧后能够将前面板和后面板密封于箱体内；电源转接箱(2)的箱体内部设置有支架(217)以及可旋转的装设在支架(217)上的电缆盘(216)，支架(217)为可拆卸结构，可通过一卡紧机构固定。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述配电盒(4)将电源转接箱(2)的三相电源转换为单相电源和直流24V电源，包括：
三相输入接口(48)，与电源转接箱(2)的三相输出端(251)电连接；
三相输出接口(49)，从三相输入接口(48)直接引出；
第二电源总开关(412)，串接在配电盒的供电线路中；
单相输出接口(410)和照明输出接口(414)，由三相输入接口(48)经第二电源总开关(412)、第二断路器(413)引出；
相序转换开关(45)，串接于第二电源总开关(412)和第二断路器(413)之间的供电线路中。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述相序转换开关(45)有八对触点，触点Q1、Q3、Q5和Q7的输入端分别与三相线路中的A相、B相、C相火线和零线N电连接，触点Q8的输出端引出单相输出接口(410)的零线N，触点Q2、Q4、Q6的输出端连接在一起并与第二断路器(413)的输入端电连接，触点Q1、Q3、Q5的输出端与触点Q2、Q4、Q6的输入端以及触点Q7的输出端与触点Q8的输入端之间的吸合或断开通过相序转换开关(45)的旋钮控制。
上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统中，所述电源转接箱(2)内增设有：
主控制器(21)；
电流变送器(22)，用于检测发电机组(1)的三相输出电源的各相电流，并将其电流参数转换为4mA-20mA信号输出至主控制器(21)；
第一通信模块(23)，与主控制器(21)电连接；
所述配电盒(4)内增设有：
第二通信模块(44)；
辅助控制器(41)，通过第二通信模块(44)、第一通信模块(23)与主控制器(21)通信；
开关电源(42)，将配电盒(4)的三相供电线路中的任一项交流电压转换成直流电压并为辅助控制器(41)提供电源；
接触器(43)，其控制线圈分别连接至辅助控制器(41)的输出端，其KM1、KM2、KM3的触点分别串接于三相供电线路中。
本发明还提供一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障方法，采用上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统进行操作，包括以下步骤：
步骤一，通过观察电源转接箱(2)的电流表(27)的显示数值，判断电源转接箱(2)的供电线路的三相负荷是否平衡，即A相、B相和C相中任两相的电流数值的差值是否超过设定值，如果判断为不平衡，则转至步骤二；否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束；
步骤二，观察该电源转接箱(2)所连接的配电盒(4)上相序转换开关(45)的旋钮所在的位置，判断该配电盒(4)所在的帐篷的电气设备所用电源的相序，如果该配电盒(4)所连接的电气设备所用的电源处于负荷最重的相序状态下，则旋转相序转换开关(45)的旋钮，将该旋转转至负荷最轻的相序状态下，返回步骤一；否则，观察下一个配电盒(4)的相序状态，重复步骤二的其他操作。
另外，本发明还提供一种用于野外帐篷医院的三相负荷自动平衡式电力保障方法，采用上述用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统进行操作，包括以下步骤：
步骤一，主控制器(21)接收电流变送器(22)反馈的三相电流信息，比较任两相之间的电流差值，当A相、B相和C相中任两相的电流差值超过设定值，判断为不平衡，转至步骤二；否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束；
步骤二，主控制器(21)根据各帐篷内配电盒(4)所处的供电线路相序自动判断所需调整的配电盒(4)，然后通过第一通信模块(23)、第二通信模块(44)向所需调节相序的配电盒(4)中的辅助控制器(41)发出调整供电线路的指令，由辅助控制器(41)控制接触器(43)的触点动作，将处于负荷最重的相序状态的配电盒(4)的供电线路调整为负荷最轻的相序状态，返回步骤一。
区别于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)通过电源转接箱、照明配件箱、配电盒结构，完全实现箱组式结构，便于搬运、机载运输和布线；
(2)电源转接箱的供电线路上设置有电流表以及与电源转接箱的输出端连接的配电盒的供电线路上设置相序转换开关，可根据电流表显示的三相负荷情况，通过手动调节相应的配电盒的相序转换开关使得该配电盒所连接的电气设备的供电线路的相序改变，以实现三相负荷的平衡。
(3)通过在电源转接箱内设置主控制器，在配电盒内设置辅助控制器，辅助控制器检测其连接的所有电气设备连接的电源相序，并将每一配电盒所处的相序信息反馈给主控制器，主控制器通过比较三相电流的大小，判断需要切换供电线路相序的配电盒，并向辅助控制器发出控制指令，控制负荷最重的供电线路的配电盒切换至负荷最轻的供电线路，实现在线自动调节三相负荷。
(4)通过在电源转接箱内设置电源切换开关，可以根据实际情况在三相电源(380V)和单相电源(220V)之间灵活切换，省去了重新接线的操作，同时还避免接线错误；并在电源转接箱的三相输入端接入相序保护模块，一旦三相电源相序连接有错，及时切断供电线路，保护供电线路上电气设备。
(5)电源转接箱内设置一支架以及可旋转的装设在支架上的电缆盘，支架为可拆卸结构，可通过一卡紧机构固定，便于快速架设主供电线路；配电盒的上端设置有一提手，一是便于搬运，二是可以通过提手挂在帐篷的挂钩上，便于安装布线。
本发明三相负荷平衡式电力保障系统，性能可靠、供电稳定，满足各种集中式或分散式展开作业方式的野外帐篷医院的用电要求。
附图说明
图1是本发明基于集中布局的野外帐篷医院的部署示意图；
图2是本发明基于分散布局的野外帐篷医院的部署示意图；
图3是电源转接箱的电路原理框图；
图3A是相序保护模块的电路原理图；
图4是电源转接箱的正面示意图；
图5是电源转接箱的背面示意图；
图6是电源切换开关的电路原理图；
图6A是电源切换开关的外观平面图；
图7是照明配件箱的闭合时的结构示意图；
图8是照明配件箱打开后的结构示意图；
图9是配电盒的电路原理框图；
图10是配电盒打开后的结构示意图；
图11是配电盒的电路原理图；
图12是相序转换开关的外观平面图；
图13是相序转换开关的原理图；
图13A是相序转换开关转换至A相供电的等效电路原理图；
图13B是相序转换开关转换至B相供电的等效电路原理图；
图14是不间断电源(UPS)的连接示意图。
图15是三相负荷自平衡的控制原理图；
图16是辅助控制器的控制原理图；
图17是主控制器和辅助控制器采用有线通信的工作原理图；
图18是三相负荷自平衡的控制流程图。
主要附图标号：
1-发电机组；
2-电源转接箱，21-主控制器，22-电流变送器，23-第一通信模块，24-输入端，241-三相输入端，242-单相输入端，243-接地桩；25-输出端，251-三相输出端，252-单相输出端；26-电压表，27-电流表，28-电源切换开关，29-第一指示灯，210-避雷器，211-避雷开关，212-三相输出开关组，213-第一电源总开关，214-第一断路器，215-相序保护模块,216-电缆盘，217-支架，218-漏电保护电源开关；
3-照明配件箱，31-应急灯，32-帐篷照明灯，33-电缆，34-电源插排，35-箱主体，36-箱盖；
4-配电盒，41-辅助控制器，42-开关电源，43-接触器，44-第二通信模块，45-相序转换开关，46-第二指示灯，47-接地端子，48-三相输入接口，49-三相输出接口，410-单相输出接口，411-单相输出开关组，412-第二电源总开关(带漏电保护)，413-第二断路器，414-照明输出接口；
415-盒体，416-提手；
5：不间断电源(UPS)。
具体实施方式
为了保障野外帐篷医院在野外条件下顺利开展医疗救治工作，需要确保供电系统的快速部署和正常运行，解决现有的野外帐篷医院供配电设备存在的机载运输难(不完全箱组式结构)、布线不灵活、电网三相不平衡等问题，本发明提供一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统及方法，该系统通过手动或自动调节各帐篷内的配电盒的供电线路的相序，实现三相负荷的平衡，通过合理的箱式、盒式结构设计，方便机载运输、搬运和布线，实现箱组式结构；该系统采用多种技术手段保障电力系统供电的可靠性和稳定性，可实现快速架设供电线路，便于故障定位和维修。
以下结合附图和具体实施实例，对本发明用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统及方法进行详细说明。
野外帐篷医院一般是由指挥、检伤分类、手术、急救、检验/药房、病房、X线诊断和医技保障等功能模块构成，在野外作业时，依据任务执行地现场地形、地况以及需求，可按集中布局(参见图1)或分散布局(参见图2)进行部署电力保障系统。如图1和图2所示，本发明三相负荷平衡式电力保障系统包括发电机组1、电源转接箱2和配电盒4，发电机组1根据总的用电需求量发电，并经电源转接箱2、配电盒4接入各用电设备。
根据帐篷医院用电需求量，发电机组1可以是单机组，也可以是多机组；采用多机组时，可采用独立供电方式或并网供电方式；发电机组1的选型受野外帐篷医院的总用电设备功率、储运方式、野外帐篷医院的布局方式等因素的影响，例如，图1所示的实施例中，野外帐篷医院为集中式布局，其总用电量约82kW，实际作业时，不是所有设备都处于同时使用状态，通常按其最大用电量的80％～90％计算，所需最大供电电量不大于75kW，2台30kW具备并网功能的发电机组和2台8.5kW便携式发电机组进行组配，总供电量为77kW。发电机组1提供至少一个单相输出电源(通常由8.5kW便携式发电机提供单相输出电源)和至少一个三相输出电源，三相输出电源一般提供380V供电，单相输出电源一般提供220供电。
电源转接箱2主要用于外接电源与各帐篷内的配电盒4之间的转接。如图3至图6所示，电源转接箱2包括输入端24、电源切换开关28、第一电源总开关213、输出端25和第一断路器214，其中：
输入端24包括三相输入端241和单相输入端242，实现形式可以是标准插头，也可以是引出的接线头，分别连接发电机组1的三相输出电源和单相输出电源，图5所示的实施例中，三相输入端241和单相输入端242均为插座形式。
电源切换开关28串接于输入端24和第一电源总开关213之间，单相输入端242和三相输入端241均连接至电源切换开关28，电源切换开关28用于在单相输入端242和三相输入端241之间进行切换，针对不同的应用场合，在三相与单相电源之间进行自如切换，省去了频繁的接线操作，同时避免出错。电源切换开关28的电路原理图参见图6，电源切换开关28转换过程的状态位参见表1，具体如下：
如图6A所示，当电源切换开关28旋转至0°(旋钮处于竖直方向)时，供电线路处于断开状态，此时，S1至S16触点均处于断开状态；当电源切换开关28旋转至-60°时，供电线路切换至三相电源供电，此时，S1至S8触点处于吸合状态，S9至S16触点处于断开状态；当电源切换开关28旋转至60°时，供电线路切换至单相电源供电，此时，S1至S8触点处于断开状态，S9至S16触点处于吸合状态。
表1电源转接箱中电源切换开关各状态位
触点 -60°(三相) 0°(断) 60°(单相)
S1——S2 通 断开 断开
S3——S4 通 断开 断开
S5——S6 通 断开 断开
S7——S8 通 断开 断开
S9——S10 断开 断开 通
S11——S12 断开 断开 通
S13——S14 断开 断开 通
S15——S16 断开 断开 通
如图3所示，输出端25包括三相输出端251和单相输出端252，三相输出端251由电源切换开关28的输出端经第一电源总开关213、第一断路器214引出，单相输出端252由电源切换开关28的输出端经第一电源总开关213引出。
第一电源总开关213串接在供电线路中，具有短路和过载保护功能；第一电源总开关213和输出端25之间的供电线路中还串接有漏电保护电源开关218，主要起漏电保护功能，当线路或设备漏电时会断开电源，保护人员安全；第一电源总开关213、漏电保护电源开关218与第一断路器214之间的线路上接入有电压表26、电流表27和第一指示灯29，第一指示灯29用于指示A、B、C三相电路的工作状态，电压表26和电流表27均为三相电表，可实时测量三相电参数(电压或电流数值)，电压表26直接接入三相电路，电流表27通过互感器接入三相电路，并转换成4～20mA的小电流信号值或0～5V的小电压信号值，反馈至电流表27中进行处理，计算出的A相、B相和C相电流值在电流表LED示窗上显示。
电源转接箱2的单相输入端242和三相输入端241均设置有避雷器210，避雷器210分别连接在单相线路或三相线路与地线之间，避免线路或电气设备受雷电过电压和操作过电压损害。第一断路器214内嵌有过流/过压模块，起短路、过流、过压保护功能，分别控制各供电支路的通/断，保护各支路接入的电气设备。
三相输入端241还设置有相序保护模块215，相序保护模块215接入三相线路中，当线路中相序与指定相序不符时，相序继电器将触发动作，切断线路供电，保护线路及线路上的电气设备。图3A为相序保护模块215的电路原理图，如图3A所示，相序保护模块215包括相序保护继电器KA1、相序故障声光报警器HL4、接触器KM4和保险FU2，接触器KM4分为两个部分，一部分为KM4控制线圈，通过保险FU2连接至相序保护继电器KA1输出端OUT1，另一部分为KM4触点，即P1-P2触点、P3-P4触点和P5-P6触点，分别串接于三相线路中。
当电源转接箱2的三相输入相序正确时，相序保护继电器KA1的输出端OUT1输出电压，接触器KM4的控制线圈两端通电，使得接触器KM4的P1-P2触点、P3-P4触点和P5-P6触点吸合，电源转接箱2向各三相电气设备输出符合相序要求的三相电；当电源转接箱2的三相输入相序不正确时，相序保护继电器KA1的输出端OUT3输出电压，相序故障声光报警器HL4通电发出声光报警信息，提醒工作人员调整三相输入端的相序，此时，相序保护继电器KA1的输出端OUT1不输出电压，接触器KM4的控制线圈不通电，则接触器KM4的P1-P6不吸合，电源转接箱2线路断开。
电源转接箱2的具体结构参见图4和图5，该实施例中，电源转接箱2为箱体结构，其前面板上布置有第一指示灯29、电压表26和电流表27的显示屏以及电源切换开关28的旋钮，该实施例中，第一指示灯29包括A相、B相、C相三相电源的指示灯和相序故障指示灯；电源转接箱2的箱体内部设置有支架217以及可旋转的装设在支架217上的电缆盘216，支架217为可拆卸结构，可通过一卡紧机构固定，便于快速架设主供电线路。电源转接箱2的后面板上布置三相输入端(380V)241、单相输入端(220V)242、接地桩243、三相输出端(380V)251、单相输出端(220V)252、三相输出开关组212、避雷器210、避雷开关211和第一电源总开关213。优选的，电源转接箱2的前面板和后面板处均设置有可与箱体铰接的箱门，箱门扣合或锁紧后可将前面板和后面板密封于箱体内。
图7和图8为照明配件箱3的结构图。如图7和图8所示，照明配件箱3包括箱主体35和箱盖36，箱盖36与箱主体35铰接，箱盖36可沿铰接处翻转，箱主体35为上开口的箱体，其内部设置有减振海绵制成的缓冲衬(减振海绵采用聚氨酯或聚乙烯泡沫缓冲材料制成)，缓冲衬上设置有多个凹槽，分别用于容置应急灯31、帐篷照明灯32、电缆33、电源插排34、接地桩243和配电盒4，箱盖36盖合于箱主体35的开口处，便于携带并保护各部件在运输过程中不被损坏。
配电盒4将电源转接箱2的三相电源转换为单相电源和24V电源，供给帐篷内功率较小的电气设备使用，对于功率较大的电气设备可以直接从电源转接箱2进行电力转接。如图9至图11所示(图11中各符合所代表的部件和标号如表2所示)，配电盒4包括三相输入接口48、三相输出接口49、第二电源总开关(带漏电保护)412、第二断路器413、照明输出接口414、单相输出接口410、第二指示灯46以及相序转换开关45，其中：
三相输入接口48与电源转接箱2的三相输出端251电连接，可通过帐篷内照明配件箱3中的电缆33的输入端航空插头与电源转接箱2的三相输出端航空插座通过快插方式连接，电缆33的输出端航空插座与帐篷内配电盒4的三相输入接口48的输入端航空插头通过快插方式连接。三相输出接口49直接从三相输入接口48引出，用于给功率较大的电气设备供电。
第二电源总开关412串接在配电盒的供电线路中，控制配电盒4的供电线路的通断。三相输入接口48经第二电源总开关412、第二断路器413引出多个单相输出接口410，三相输入接口48经第二电源总开关412、第二断路器413和直流电源转换器G1引出照明输出接口414，第二断路器413具有短路保护、过载保护的功能。
表2电路符号与部件名称、标号的对照表
第二断路器413与第二电源总开关412之间串接相序转换开关45，相序转换开关45可将单相输出接口410和照明输出接口414所连接的电气设备转换至A相、B相或C相，通过调节三相电源的负荷，有助于三相负荷平衡。相序转换开关45的电路原理图参见图13，相序转换开关45转换过程的状态位参见表3，具体如下：
图13中虚线部分为相序转换开关(SA1)45的内部触点结构，共有八对触点，触点Q1、Q3、Q5和Q7的输入端分别与三相线路中的A相、B相、C相火线和零线N电连接，触点Q8的输出端引出单相输出接口410的零线N，触点Q2、Q4、Q6的输出端连接在一起并与第二断路器413的输入端电连接，触点Q1、Q3、Q5的输出端与触点Q2、Q4、Q6的输入端之间以及触点Q7的输出端与触点Q8的输入端之间的吸合或断开通过相序转换开关45的旋钮控制。
相序转换开关各状态位参见表3。如图12所示，当相序转换开关45旋转至0°(旋钮处于竖直方向的上方)时，供电线路处于断开状态，此时，Q1至Q8触点均处于断开状态；当相序转换开关45旋转至-90°时，供电线路为电气设备提供的电源为由A相火线、零线N和地线构成的单相电压(220V，50Hz)，此时，Q1-Q2触点和Q7-Q8触点均处于吸合状态，Q3-Q4触点和Q5-Q6触点均处于断开状态(参见图13A)；当相序转换开关45旋转至90°时，供电线路为电气设备提供的电源为由B相火线、零线N和地线构成的单相电压(220V，50Hz)，此时，Q3-Q4触点和Q7-Q8触点均处于吸合状态，Q1-Q2触点和Q5-Q6触点均处于断开状态(参见图13B)；同理，当相序转换开关45旋转至180°时，供电线路为电气设备提供的电源为由C相火线、零线N和地线构成的单相电压(220V，50Hz)，此时，Q5-Q6触点和Q7-Q8触点均处于吸合状态，Q1-Q2触点和Q3-Q4触点均处于断开状态。
表3相序转换开关各状态位
触点 0°(断开) -90°(A相) 90°(B相) 180°(A相)
Q1——Q2 断开 通 断开 断开
Q3——Q4 断开 断开 通 断开
Q5——Q6 断开 断开 断开 通
Q7——Q8 断开 通 通 通
第二电源总开关412与相序转换开关45之间的供电线路上还设置有第二指示灯46，用来指示供电线路中A相、B相和C相三相线路的供电状态。
如图10所示，配电盒4的前面板上布置有第二指示灯46、相序转换开关45的旋钮、第二电源总开关412、单相输出开关组411、单相输出接口410、三相输入接口48、三相输出接口49和第二接地柱47，单相输出开关组411为三个单相输出开关和一个照明开关，每个开关可独立合闸和断开，配电盒4的盒体415侧面也布置有三相或单相输出插座，扩展尽可能多的输出接口。配电盒4为盒状结构，配电盒4的盒体415上端设置有一提手416，一是便于搬运，二是可以通过提手416挂在帐篷的挂钩上，便于安装布线。
野外帐篷医院中急救、手术帐篷内的紧急手术场合，需要保证连续的电力供应，以保证急救、手术等紧急医疗的顺利进行(参见图1)。本发明在配电盒4与电气设备之间串接一UPS不间断电源5，具体参见图14。
UPS不间断电源5有两种结构形式，其工作模式分别为：
第一种工作模式：配电盒4的输出端的电力经UPS内部蓄电池逆变后向电气设备供电，配电盒4的输出端作为电源整流后向蓄电池充电；
第二种工作模式：UPS内部设有控制电路，可监测外部供电电源，当监测到外部供电电源正常供电时，UPS控制电路发出控制命令，直接由外部供电电源向电气设备供电；当外部供电电源突然断电时，UPS控制电路发出控制命令，立即切换为内部蓄电池逆变后向电气设备供电的工作模式，切换时间通常为ms级，不影响手术、急救等紧急医疗。
以上部件安装上述连接关系形成本发明三相负荷平衡式电力保障系统，该系统可通过人工调节来实现野外帐篷医院的电力保障系统的三相负荷平衡，具体包括以下步骤：
步骤一，通过观察电源转接箱2的电流表27的显示数值，判断三相负荷是否平衡，即A相、B相和C相中任两相的电流数值的差值是否超过设定值，如果判断不平衡，则转到步骤二，否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束。
步骤二，观察该电源转接箱2所连接的配电盒4上相序转换开关45的旋钮所在的位置，判断该配电盒4所在的帐篷的电气设备所用的电源的相序，如果该配电盒4所连接的电气设备所用的电源处于负荷最重的相序状态下，则旋转相序转换开关45的旋钮，将该旋转转至负荷最轻的相序状态下，返回步骤一；否则，观察下一个配电盒4的相序状态，重复步骤二的其他操作。
上述调节方案优势在于，在野外条件下，手动方式实现设备简单化、轻量化，且可以通过人工干预，通知所调节的配电盒4所在的帐篷，在调节时停止关键的手术工作，选择合适的时机，避免了转换相序带来的电源扰动对电气设备的影响；其缺点在于，该方案主要依赖人工经验和判断，劳动强度大，调节不及时。
为了减轻劳动强度，节省人工成本，可以采用自动调节方法，该方法的实现需要增加配套的硬件，即如图15和图16所示，电源转接箱2内增设主控制器21、电流变送器22和第一通信模块23，配电盒4内增设辅助控制器41、开关电源42、接触器43和第二通信模块44，电流变送器22用于检测发电机组1的三相输出电源11的各相电流，并将其电流参数转换为4mA-20mA信号输出至主控制器21，开关电源42将配电盒4的三相输入接口48中任一相交流220V电压转换成24V或12V直流电压并为辅助控制器41提供电源，辅助控制器41的输出端分别连接至接触器43的控制线圈，分别用以控制三相供电线路中的KM1触点、KM2触点和KM3触点，辅助控制器41通过第二通信模块44、第一通信模块23与主控制器21通信。
辅助控制器41检测其连接的所有电气设备所用的电源相序，并将每一配电盒4所处的相序信息反馈给主控制器21，主控制器21通过比较三相电流的大小，判断需要切换供电线路相序的配电盒4，并向辅助控制器41发出控制指令，由辅助控制器41控制接触器43，将处于负荷最重的供电线路的配电盒切换至负荷最轻的供电线路；第一通信模块23和第二通信模块44之间的通信方式可以是有线通信方式、无线短程通信方式或电力载波方式，无线短程通信方式可采用无线局域网WLAN技术、蓝牙(Bluetooth)技术、ZigBee技术、近距离无线传输NFC、Wifi技术等。
以有线通信为例，电源转接箱2的主控制器21与配电盒4的辅助控制器41的有线通信电路原理图参见图17，该实施例中，采用两个电源转接箱2，每个电源转接箱2提供八路三相电源输出，可与八个帐篷内的配电盒4连接；主控制器21通过四位配电盒通道选择代码(二进制代码)来选择十六个配电盒4中的任一配电盒，辅助控制器41通过两位配电盒选择代码(二进制代码)选择“不供电”、A相、B相或C相供电线路。如图16和图17所示，当主控制器21的输出口代码为“0010”，辅助控制器41的输出口代码为“11”时，3#配电盒的辅助控制器41响应主控器21指令，向C相接触器KM3发出控制命令，使其触点吸合，而A相接触器KM1和B相接触器KM2没有接收到控制命令，不吸合，处于断开状态，此时，3#配电盒由C相供电。
采用以上硬件配置，可以实现在线自动调节三相负荷，如图18所示，包括以下步骤：
步骤一，主控制器21接收电流变送器22反馈的三相电流信息，比较任两相之间的电流差值，当A相、B相和C相中任两相的电流差值超过设定值，判断不平衡，转到步骤二，否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束。
步骤二，主控制器21根据各帐篷内配电盒4所处的供电线路相序自动判断所需调整的配电盒，然后通过第一通信模块23、第二通信模块44向所需调节相序的配电盒4中的辅助控制器41发出调整供电线路的指令(例如，由A相供电转换至B相供电)，由辅助控制器41控制接触器43的触点动作，将处于负荷最重的相序状态的配电盒4的供电线路调整为负荷最轻的相序状态，返回步骤一。
上述在线自动调整三相负荷的方法虽然能够减轻劳动强度，节省人工成本，调整及时，但针对急救、手术等紧急医疗救治过程中不能停电的场合，虽设有UPS电源，为预防UPS电源蓄电池失效等情况，仍通过主控制器21的程序进行设定，将急救、手术等帐篷内的配电盒4供电的电气设备排除在自动调整范围之外。
本发明三相负荷平衡式电力保障系统通过手动或自动调节各帐篷内的配电盒的供电线路的相序，实现三相负荷的平衡，通过合理的箱式、盒式结构设计，方便搬运、携带、机载运输和布线；该系统采用多种技术手段保障电力系统供电的可靠性和稳定性，可实现快速架设供电线路，便于故障定位和维修，适用于集中式或分散式野外帐篷医院。
本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (10)

1.一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，包括发电机组(1)和配电单元，其特征在于，所述配电单元包括电源转接箱(2)和配电盒(4)，电源转接箱(2)将发电机组(1)产生的电力转接至各帐篷内的配电盒(4)，并由配电盒(4)将三相电源转换为单相电源和直流24V电源接入帐篷内配置的各用电设备。
2.根据权利要求1所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述电源转接箱(2)包括：
输入端(24)，包括三相输入端(241)和单相输入端(242)，分别连接发电机组(1)的三相输出电源和单相输出电源；
第一电源总开关(213)，串接于供电线路中，具有短路和过载保护功能；
电源切换开关(28)，串接于输入端(24)和第一电源总开关(213)之间，用于在单相输入端(242)和三相输入端(241)之间进行切换；
输出端(25)，包括三相输出端(251)和单相输出端(252)，三相输出端(251)由电源切换开关(28)的输出端依次经第一电源总开关(213)、第一断路器(214)引出，单相输出端(252)由电源切换开关(28)的输出端经第一电源总开关(213)引出。
3.根据权利要求2所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述电源转接箱(2)包括一相序保护模块(215)，相序保护模块(215)接入三相输入端(241)的三相供电线路中，包括相序保护继电器KA1、相序故障声光报警器HL4、接触器KM4和保险FU2，接触器KM4分为两个部分，一部分为KM4控制线圈，通过保险FU2连接至相序保护继电器KA1输出端OUT1，另一部分为KM4触点，即P1-P2触点、P3-P4触点和P5-P6触点，分别串接于该三相供电线路中；相序故障声光报警器HL4连接至相序保护继电器KA1的输出端OUT3。
4.根据权利要求2或3所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述电源转接箱(2)还包括：
一漏电保护电源开关(218)，漏电保护电源开关(218)串接在第一电源总开关(213)和第一断路器(214)之间的供电线路中；
一电压表(26)、一电流表(27)和第一指示灯(29)，位于第一电源总开关(213)与第一断路器(214)之间的供电线路上；
避雷器(210)，分别设置在电源转接箱(2)的单相输入端(242)和三相输入端(241)，连接在单相线路或三相线路与地线之间。
5.根据权利要求4所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述电源转接箱(2)为箱体结构，第一指示灯(29)、电压表(26)和电流表(27)的显示屏以及电源切换开关(28)的旋钮布置在电源转接箱(2)的前面板上；输入端(24)、输出端(25)及各开关布置在电源转接箱(2)的后面板上；电源转接箱(2)的前面板和后面板处均设置有与箱体铰接的箱门，箱门扣合或锁紧后能够将前面板和后面板密封于箱体内；电源转接箱(2)的箱体内部设置有支架(217)以及可旋转的装设在支架(217)上的电缆盘(216)，支架(217)为可拆卸结构，可通过一卡紧机构固定。
6.根据权利要求1至5任一项所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述配电盒(4)将电源转接箱(2)的三相电源转换为单相电源和直流24V电源，包括：
三相输入接口(48)，与电源转接箱(2)的三相输出端(251)电连接；
三相输出接口(49)，从三相输入接口(48)直接引出；
第二电源总开关(412)，串接在配电盒的供电线路中；
单相输出接口(410)和照明输出接口(414)，由三相输入接口(48)经第二电源总开关(412)、第二断路器(413)引出；
相序转换开关(45)，串接于第二电源总开关(412)和第二断路器(413)之间的供电线路中。
7.根据权利要求6所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述相序转换开关(45)有八对触点，触点Q1、Q3、Q5和Q7的输入端分别与三相线路中的A相、B相、C相火线和零线N电连接，触点Q8的输出端引出单相输出接口(410)的零线N，触点Q2、Q4、Q6的输出端连接在一起并与第二断路器(413)的输入端电连接，触点Q1、Q3、Q5的输出端与触点Q2、Q4、Q6的输入端以及触点Q7的输出端与触点Q8的输入端之间的吸合或断开通过相序转换开关(45)的旋钮控制。
8.根据权利要求1至7任一项所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统，其特征在于，所述电源转接箱(2)内增设有：
主控制器(21)；
电流变送器(22)，用于检测发电机组(1)的三相输出电源的各相电流，并将其电流参数转换为4mA-20mA信号输出至主控制器(21)；
第一通信模块(23)，与主控制器(21)电连接；
所述配电盒(4)内增设有：
第二通信模块(44)；
辅助控制器(41)，通过第二通信模块(44)、第一通信模块(23)与主控制器(21)通信；
开关电源(42)，将配电盒(4)的三相供电线路中的任一项交流电压转换成直流电压并为辅助控制器(41)提供电源；
接触器(43)，其控制线圈分别连接至辅助控制器(41)的输出端，其KM1、KM2、KM3的触点分别串接于三相供电线路中。
9.一种用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障方法，采用权利要求1至8任一项所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统进行操作，包括以下步骤：
步骤一，通过观察电源转接箱(2)的电流表(27)的显示数值，判断电源转接箱(2)的供电线路的三相负荷是否平衡，即A相、B相和C相中任两相的电流数值的差值是否超过设定值，如果判断为不平衡，则转至步骤二；否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束；
步骤二，观察该电源转接箱(2)所连接的配电盒(4)上相序转换开关(45)的旋钮所在的位置，判断该配电盒(4)所在的帐篷的电气设备所用电源的相序，如果该配电盒(4)所连接的电气设备所用的电源处于负荷最重的相序状态下，则旋转相序转换开关(45)的旋钮，将该旋转转至负荷最轻的相序状态下，返回步骤一；否则，观察下一个配电盒(4)的相序状态，重复步骤二的其他操作。
10.一种用于野外帐篷医院的三相负荷自动平衡式电力保障方法，采用权利要求9所述的用于野外帐篷医院的三相负荷平衡式电力保障系统进行操作，包括以下步骤：
步骤一，主控制器(21)接收电流变送器(22)反馈的三相电流信息，比较任两相之间的电流差值，当A相、B相和C相中任两相的电流差值超过设定值，判断为不平衡，转至步骤二；否则重复步骤一，直到野外帐篷医院供电结束；
步骤二，主控制器(21)根据各帐篷内配电盒(4)所处的供电线路相序自动判断所需调整的配电盒(4)，然后通过第一通信模块(23)、第二通信模块(44)向所需调节相序的配电盒(4)中的辅助控制器(41)发出调整供电线路的指令，由辅助控制器(41)控制接触器(43)的触点动作，将处于负荷最重的相序状态的配电盒(4)的供电线路调整为负荷最轻的相序状态，返回步骤一。
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