CN109921442A - 三相自平衡负荷切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相自平衡负荷切换系统，包括三相负荷调节装置；所述三相负荷调节装置包括自决策换相开关；所述自决策换相开关包括自决策换相控制终端和换相执行装置；所述自决策换相控制终端与换相执行装置电连接；所述自决策换相控制终端包括变压模块、模数转换模块、数字信号处理模块、存储模块、功能软件模块和供电电源；所述模数转换模块、存储模块、功能软件模块和供电电源均与数字信号处理模块电连接，所述变压模块与模数转换模块电连接。本发明具有能够达到节能目的，提高配电网的供电可靠性和供电质量的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统智能切换技术领域，尤其是涉及一种能够达到节能目的，提高配电网的供电可靠性和供电质量的三相自平衡负荷切换系统。
背景技术
近些年，随着农村经济飞速发展，农民生活水平迅速提高，大量的中高档、大功率的家用电器开始进入寻常百姓家，例如电饭煲、电磁炉、电水壶、电砂锅、电热水器、电取暖器、空调器、小水泵等，这些家用电器的单机容量大多在800kw至2000kw，而且基本都采用单相（220V）电源，造成配电网的单相负荷激增。另一方面，随着工商业的发展，个体加工企业数量激增，馒头机、制饼机、电磨机等生产加工设备使用量越来越多，同样增加了配电网的单相负荷。
据统计，如今多数农村的单相负荷已占该农村总负荷的70%以上，部分较为富裕的农村，其单相负荷占总负荷的比例甚至超过了90%。单相负荷的激增会使得配电网的三相不平衡度过高，进而导致对应配电台区的线损率长期居高不下，降低了供电的可靠性和供电质量。
因此，设计一种能够达到节能目的，提高配电网的供电可靠性和供电质量的三相自平衡负荷切换系统，就显得十分必要。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中，单相负荷的激增使得配电网的三相不平衡度过高，进而导致对应配电台区的线损率长期居高不下，降低了供电的可靠性和供电质量的问题，提供了一种能够达到节能目的，提高配电网的供电可靠性和供电质量的三相自平衡负荷切换系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种三相自平衡负荷切换系统，包括三相负荷调节装置；所述三相负荷调节装置包括自决策换相开关；所述自决策换相开关包括自决策换相控制终端和换相执行装置；所述自决策换相控制终端与换相执行装置电连接；所述自决策换相控制终端包括变压模块、模数转换模块、数字信号处理模块、存储模块、功能软件模块和供电电源；所述模数转换模块、存储模块、功能软件模块和供电电源均与数字信号处理模块电连接，所述变压模块与模数转换模块电连接。
本发明中，数字信号处理模块用于计算和分析处理所述模数转换模块处输入的各项数据并输出；变压模块用于将所述输电线上输入的电压或电流转换为可供各测量仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护作用的标准电压或标准电流；模数转换器用于将变压模块输入的模拟信号转换为数字信号并输出；存储模块用于存储数字信号处理模块输出的各项数据信息。本发明具有能够达到节能目的，提高配电网的供电可靠性和供电质量的特点。
作为优选，所述功能软件模块包括实时数据采集单元、三相电流不平衡度生成单元、综合分析判断单元、换相指令计算单元、指令发送单元和三相电流不平衡度限值单元；所述实时数据采集单元、三相电流不平衡度生成单元、综合分析判断单元、换相指令计算单元和指令发送单元依次电连接，所述三相电流不平衡度限值单元与综合分析判断单元电连接。
其中，实时数据采集单元用于采集用户侧电压和电流数据信息并输出；三相电流不平衡度生成单元，用于根据所述实时数据采集单元采集的所述数据信息并根据预设的三相电流不平衡度计算方法生成对应的实时三相电流不平衡度并输出；三相电流不平衡度限值单元内预设有三相电流不平衡度限值，所述综合分析判断单元用于比对所述实时三相电流不平衡度和所述三相电流不平衡度限值，进而判断是否执行换相操作并输出判断结果；换相指令计算单元，用于根据所述综合分析判断单元发送的换相操作指令，并根据预设的所述换相控制策略计算得到对应的换相执行指令并输出；指令发送单元，用于将所述换相执行指令发送给所述自决策换相开关的所述换相执行装置，所述换相执行装置根据接收的所述换相执行指令执行换相操作。
作为优选，所述功能软件模块还包括启动控制单元和信息记录单元，所述启动控制单元与换相指令计算单元电连接，所述信息记录单元与指令发送单元电连接。所述启动控制单元，用于控制所述换相指令计算单元执行换相指令计算工作；所述信息记录单元，用于保存所述指令发送单元的换相执行指令发送记录。
作为优选，所述变压模块包括互感器，所述互感器经模数转换模块和数字信号处理模块相连。变压模块用于将所述输电线上输入的电压或电流转换为可供各测量仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护作用的标准电压或标准电流，变压模块同样也可以选择其他变压设备进行使用。
作为优选，所述模数转换模块包括模数转换器，所述模数转换器与数字信号处理模块电连接。模数转换器用于将变压模块输入的模拟信号转换为数字信号并输出。
作为优选，所述存储模块包括闪存和动态随机存取存储器，所述闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块电连接。存储模块用于存储数字信号处理模块输出的各项数据信息。
作为优选，所述数字信号处理模块包括DSP数字信号处理器。数字信号处理模块用于计算和分析处理所述模数转换模块处输入的各项数据并输出。
作为优选，所述换相执行装置包括磁保持继电器。
作为优选，所述自决策换相控制终端还包括显示模块，所述显示模块与数字信号处理模块电连接。显示模块为显示屏，用于显示经所述数字信号处理模块分析处理后的各项数据信息。
作为优选，所述自决策换相控制终端还包括人机交互模块，所述人机交互模块与数字信号处理模块电连接。人机交互模块包括用户界面，用户可通过所述用户界面向所述数字信号处理模块输入控制指令。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）能够通过三相负荷调节装置中的自决策换相开关，基于用电负荷的用电情况，自动执行换相操作，有效解决配电网因三相不平衡造成的损耗问题；（2）达到了节能的目的，提高了配电网的供电可靠性和供电质量。
附图说明
图1是本发明中的自决策换相开关的一种原理框图；
图2是本发明中的自决策换相控制终端的一种原理框图；
图3是本发明中的自决策换相控制终端内的功能软件模块的一种原理框图；
图4是本发明中的自决策换相开关的第一种安装示意图；
图5是本发明中的自决策换相开关的第二种安装示意图；
图6是本发明中的自决策换相开关的第三种安装示意图；
图7是发明中的换相执行装置的一种结构示意图。
图中：自决策换相控制终端1、换相执行装置2、变压模块3、模数转换模块4、数字信号处理模块5、存储模块6、功能软件模块7、供电电源8、显示模块9、自决策换相开关10、实时数据采集单元11、三相电流不平衡度生成单元12、综合分析判断单元13、换相指令计算单元14、指令发送单元15、三相电流不平衡度限值单元16、启动控制单元17、信息记录单元18、人机交互模块19。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述：
实施例：如图1和图2所示的三相自平衡负荷切换系统，包括三相负荷调节装置；所述三相负荷调节装置包括自决策换相开关10；所述自决策换相开关包括自决策换相控制终端1和换相执行装置2；所述自决策换相控制终端与换相执行装置电连接；所述自决策换相控制终端包括变压模块3、模数转换模块4、数字信号处理模块5、存储模块6、功能软件模块7和供电电源8；所述模数转换模块、存储模块、功能软件模块和供电电源均与数字信号处理模块电连接，所述变压模块与模数转换模块电连接。
如图3所示，所述功能软件模块包括实时数据采集单元11、三相电流不平衡度生成单元12、综合分析判断单元13、换相指令计算单元14、指令发送单元15和三相电流不平衡度限值单元16；所述实时数据采集单元、三相电流不平衡度生成单元、综合分析判断单元、换相指令计算单元和指令发送单元依次电连接，所述三相电流不平衡度限值单元与综合分析判断单元电连接。
其中，实时数据采集单元用于采集用户侧电压和电流数据信息并输出；三相电流不平衡度生成单元，用于根据所述实时数据采集单元采集的所述数据信息并根据预设的三相电流不平衡度计算方法生成对应的实时三相电流不平衡度并输出；三相电流不平衡度限值单元内预设有三相电流不平衡度限值，所述综合分析判断单元用于比对所述实时三相电流不平衡度和所述三相电流不平衡度限值，进而判断是否执行换相操作并输出判断结果；换相指令计算单元，用于根据所述综合分析判断单元发送的换相操作指令，并根据预设的所述换相控制策略计算得到对应的换相执行指令并输出，所述换相指令计算单元计算得到的所述换相执行指令为最优的换相执行指令，也就是能够快速达到三相平衡的最优换相执行指令；指令发送单元，用于将所述换相执行指令发送给所述自决策换相开关的所述换相执行装置，所述换相执行装置根据接收的所述换相执行指令执行换相操作。
此外，所述功能软件模块还包括启动控制单元17和信息记录单元18，所述启动控制单元与换相指令计算单元电连接，所述信息记录单元与指令发送单元电连接。所述启动控制单元，用于控制所述换相指令计算单元执行换相指令计算工作；所述信息记录单元，用于保存所述指令发送单元的换相执行指令发送记录。
另外，所述变压模块包括互感器，所述互感器经模数转换模块和数字信号处理模块相连。变压模块用于将所述输电线上输入的电压或电流转换为可供各测量仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护作用的标准电压或标准电流，变压模块同样也可以选择其他变压设备进行使用。
所述模数转换模块包括模数转换器，所述模数转换器与数字信号处理模块电连接。模数转换器用于将变压模块输入的模拟信号转换为数字信号并输出。
所述存储模块包括闪存和动态随机存取存储器，所述闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块电连接。存储模块用于存储数字信号处理模块输出的各项数据信息。
所述数字信号处理模块包括DSP数字信号处理器。数字信号处理模块用于计算和分析处理所述模数转换模块处输入的各项数据并输出。
如图4所示，本发明中的自决策换相开关的第一种安装方式为，自决策换相开关与用户负荷以“一对一”方式连接，一个自决策换相开关的输入端连接于配电变压器的输电线上，该自决策换相开关的输出端连接一个用户负荷，实现对单一用户负荷的相位切换。
如图5所示，本发明中的自决策换相开关的第二种安装方式为，自决策换相开关与用户负荷以“一对多”方式连接，即一个自决策换相开关连接多个用户负荷，以实现对多个用户负荷的相位切换。
如图6所示，本发明中的自决策换相开关的第三种安装方式为，自决策换相开关与用户负荷以“一对一”和“一对多”的混合方式连接，以适应不同电力台区的负荷切换需求。
如图7所示，本发明的换相执行装置优选为磁保持继电器。
本发明中的自决策换相控制终端还包括显示模块9，所述显示模块与数字信号处理模块电连接。显示模块为显示屏，用于显示经所述数字信号处理模块分析处理后的各项数据信息。所述数据信息包括所述输电线的电压、电流数据，用户侧的电压、电流数据等。
所述自决策换相控制终端还包括人机交互模块19，所述人机交互模块与数字信号处理模块电连接。人机交互模块包括用户界面，用户可通过所述用户界面向所述数字信号处理模块输入控制指令。
本发明中的三相自平衡负荷切换系统的工作原理具体如下：
所述自决策换相开关的自决策换相控制终端实时采集电力台区内配电网的运行状态数据和用户侧的电压、电流等数据信息，然后基于所述配电网的所述运行状态数据和用户侧的所述电压、电流等数据信息并按照预设的换相控制策略计算得到三相电流不平衡度，然后所述的自决策换相开关将计算得到的所述三相电流不平衡度与预设的三相电流不平衡度限值进行比对，若所述三相电流不平衡度数值大于预设的所述三相电流不平衡度限值，则所述自决策换相开关的自决策换相控制终端，按照预设的所述换相控制策略生成最优的换相执行指令，并将该换相执行指令发送给所述自决策换相开关的换相执行装置，所述换相执行装置则按照接收的换相执行指令执行对应的换相操作。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种三相自平衡负荷切换系统，其特征是，包括三相负荷调节装置；所述三相负荷调节装置包括自决策换相开关（10）；所述自决策换相开关包括自决策换相控制终端（1）和换相执行装置（2）；所述自决策换相控制终端与换相执行装置电连接；所述自决策换相控制终端包括变压模块（3）、模数转换模块（4）、数字信号处理模块（5）、存储模块（6）、功能软件模块（7）和供电电源（8）；所述模数转换模块、存储模块、功能软件模块和供电电源均与数字信号处理模块电连接，所述变压模块与模数转换模块电连接。
2.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述功能软件模块包括实时数据采集单元（11）、三相电流不平衡度生成单元（12）、综合分析判断单元（13）、换相指令计算单元（14）、指令发送单元（15）和三相电流不平衡度限值单元（16）；所述实时数据采集单元、三相电流不平衡度生成单元、综合分析判断单元、换相指令计算单元和指令发送单元依次电连接，所述三相电流不平衡度限值单元与综合分析判断单元电连接。
3.根据权利要求2所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述功能软件模块还包括启动控制单元（17）和信息记录单元（18），所述启动控制单元与换相指令计算单元电连接，所述信息记录单元与指令发送单元电连接。
4.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述变压模块包括互感器，所述互感器经模数转换模块和数字信号处理模块相连。
5.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述模数转换模块包括模数转换器，所述模数转换器与数字信号处理模块电连接。
6.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述存储模块包括闪存和动态随机存取存储器，所述闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块电连接。
7.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述数字信号处理模块包括DSP数字信号处理器。
8.根据权利要求1所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述换相执行装置包括磁保持继电器。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述自决策换相控制终端还包括显示模块（9），所述显示模块与数字信号处理模块电连接。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的三相自平衡负荷切换系统，其特征是，所述自决策换相控制终端还包括人机交互模块（19），所述人机交互模块与数字信号处理模块电连接。
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