CN110412365A - 配网低压用户负荷查相仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力设备技术领域，具体公开一种配网低压用户负荷查相仪，包括：盒体；探针组；电路板组件，其包括电源电路、功能按键电路以及依次连接的降压变压器电路、数模转换电路、微机电路和液晶显示电路；所述电源电路用于分别为微机电路、数模转换电路和液晶显示电路提供直流5V电压；降压变压器电路与所述探针组连接，用于将220V交流电降压成5V交流电；数模转换电路用于将降压后的交流电模拟信号转化成离散的数字信号；微机电路用于判断出配网低压用户负荷所在相线，并通过所述液晶显示电路进行显示。本发明提供一种配网低压用户负荷查相仪，能有效解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。

Description

配网低压用户负荷查相仪
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种配网低压用户负荷查相仪。
背景技术
夏天空调的大量使用、过年等节假日家用大功率电器的大规模使用等情况，导致配网低压线路出现三相负载不平衡现象，长时间运行容易引起空气开关跳闸、烧毁等问题。目前解决这一问题的方法是通过将负荷最大一相上的部分用电量大的用户割接到其余负荷较小的两相，达到三相平衡。而目前查找某一用电量大的用户属于哪一相的方法只有采用人工巡线的方法确定。这无疑增加了工作人员的工作量，同时在夜晚时段、雨雪天气等自然因素的影响下，增加了巡线的难度，降低了查相结果的准确性。
因此，需要一种直接用于配网低压负荷查相的工具或仪器，以解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种配网低压用户负荷查相仪，能有效解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。
为达以上目的，本发明提供一种配网低压用户负荷查相仪，用于判断A相线、B相线和C相线三者与用电负荷之间的连接关系，包括：
盒体，所述盒体的内部设有容置腔；
探针组，所述探针组包括用于与火线连接的火线探针和用于与零线连接的零线探针；
电路板组件，所述电路板组件位于所述容置腔中，其包括电源电路、功能按键电路以及依次连接的降压变压器电路、数模转换电路、微机电路和液晶显示电路；所述电源电路用于分别为微机电路、数模转换电路和液晶显示电路提供直流5V电压；降压变压器电路与所述探针组连接，用于将220V交流电降压成5V交流电；数模转换电路用于将降压后的交流电模拟信号转化成离散的数字信号；微机电路用于通过查相算法对离散的数字信号进行处理，对比判断出配网低压用户负荷所在相线，并通过所述液晶显示电路进行显示。
优选的，所述功能按键电路包括A相电压采集按键、B相电压采集按键和C相电压采集按键；所述A相电压采集按键、B相电压采集按键、C相电压采集按键均用于给微机电路相应的输入信号以触发其采集探针组的瞬时电压。
优选的，
所述A相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的A相线前四分之一周期的A相电压波段并开始A相计时时长的计时；提取所采集的所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值；
所述B相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的B相线前四分之一周期的B相电压波段并开始B相计时时长的计时；提取所采集的所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值；
所述C相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的C相线前四分之一周期的C相电压波段并开始C相计时时长的计时；提取所采集的所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值。
优选的，所述功能按键电路还包括查相键，所述查相键用于触发所述微机电路：
采集与探针组连接的用电负荷前四分之一周期的负荷电压波段并开始负荷计时时长的计时；提取所采集的所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值；
同时结束A相计时时长、B相计时时长、C相计时时长和负荷计时时长四者的计时；
根据所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值、A相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的A相线对应的A相相角值；
根据所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值、B相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的B相线对应的B相相角值；
根据所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值、C相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值；
根据所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值、负荷计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值
计算A相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为A相差值、计算B相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为B相差值并计算C相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为C相差值；
取A相差值、B相差值和C相差值中的最小值作为目标差值，与所述目标差值对应的相线即为与所述用电负荷相连接的相线；
通过所述液晶显示电路对与所述用电负荷相连接的相线进行显示。
优选的，所述功能按键电路还包括电源键；
所述电源键用于触发所述电源电路开始向外供电或者停止向外供电。
优选的，所述功能按键电路还包括复位键；
所述复位键用于触发所述微机电路清除微机电路中所储存的数据。
优选的，所述液晶显示电路包括：
液晶显示屏，所述液晶显示屏固定于所述盒体上。
本发明的有益效果在于：提供一种配网低压用户负荷查相仪，能高效准确地解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为实施例提供的配网低压用户负荷查相仪的结构示意图；
图2为实施例提供的电路板组件的结构框图。
图中：
1、盒体；
2、探针组；201、火线探针；202、零线探针；
301、电源电路；
302、功能按键电路；3021、A相电压采集按键；3022、B相电压采集按键；3023、C相电压采集按键；3024、查相键；3025、电源键；3026、复位键；
303、降压变压器电路；304、数模转换电路；305、微机电路；
306、液晶显示电路；3061、液晶显示屏。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见图1，本实施例提供一种网低压用户负荷查相仪，用于判断A相线、B相线和C相线三者与用电负荷之间的连接关系，其包括盒体1、探针组2和电路板组件。
所述盒体1的内部设有容置腔。所述探针组2包括用于与火线连接的火线探针201和用于与零线连接的零线探针202。所述电路板组件位于所述容置腔中，其包括电源电路301、功能按键电路302以及依次连接的降压变压器电路303、数模转换电路304、微机电路305和液晶显示电路306；所述电源电路301用于分别为微机电路305、数模转换电路304和液晶显示电路306提供直流5V电压，保证各电路的正常运行；降压变压器电路303与所述探针组2连接，用于将220V交流电降压成5V交流电，便于后续处理；数模转换电路304用于将降压后的交流电模拟信号转化成离散的数字信号；微机电路305用于通过查相算法对离散的数字信号进行处理，对比判断出配网低压用户负荷所在相线，并通过所述液晶显示电路306进行显示。
本实施例中，所述功能按键电路302包括A相电压采集按键3021、B相电压采集按键3022和C相电压采集按键3023；所述A相电压采集按键3021、B相电压采集按键3022、C相电压采集按键3023均用于给微机电路305相应的输入信号以触发其采集探针组2的瞬时电压。具体地，所述A相电压采集按键3021用于触发所述微机电路305采集与探针组2连接的A相线前四分之一周期的A相电压波段并开始A相计时时长的计时；提取所采集的所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值；所述B相电压采集按键3022用于触发所述微机电路305采集与探针组2连接的B相线前四分之一周期的B相电压波段并开始B相计时时长的计时；提取所采集的所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值；所述C相电压采集按键3023用于触发所述微机电路305采集与探针组2连接的C相线前四分之一周期的C相电压波段并开始C相计时时长的计时；提取所采集的所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值。
所述功能按键电路302还包括查相键3024，所述查相键3024用于触发所述微机电路305：
采集与探针组2连接的用电负荷前四分之一周期的负荷电压波段并开始负荷计时时长的计时；提取所采集的所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值；
同时结束A相计时时长、B相计时时长、C相计时时长和负荷计时时长四者的计时；
根据所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值、A相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的A相线对应的A相相角值；
根据所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值、B相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的B相线对应的B相相角值；
根据所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值、C相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值；
根据所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值、负荷计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值
计算A相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为A相差值、计算B相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为B相差值并计算C相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为C相差值；
取A相差值、B相差值和C相差值中的最小值作为目标差值，与所述目标差值对应的相线即为与所述用电负荷相连接的相线；
通过所述液晶显示电路306对与所述用电负荷相连接的相线进行显示。
所述功能按键电路302还包括电源键3025；所述电源键3025用于触发所述电源电路301开始向外供电或者停止向外供电。
所述功能按键电路302还包括复位键3026；所述复位键3026用于触发所述微机电路305清除微机电路305中所储存的数据。
本实施例提供一种配网低压用户负荷查相仪，能有效解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。
实施例二
本实施例提供一种适用于实施例一的查相算法，适用于电力监控领域中的应用场景，可以提高电网运行监控的效率，所述查相算法由一种查相装置来执行，通过软件和/或硬件实现。
针对配网低压用户负荷人工巡线查相困难的问题，本发明的目的是提供一种查相算法，能代替人工巡线，解放劳动力，方便快捷查找用电负荷所在相。
本实施例采用微机电路305的内部定时器进行计时，通过模拟采集到的低压台区低压侧A、B和C三相出线对零线的瞬时电压经过各自定时器所计时间时的各相模拟瞬时电压的相角值，用同样的电压模拟处理方法处理该台区低压用户端的瞬时电压，并将模拟后的用户端瞬时电压相角值与三相模拟瞬时电压的相角值进行比较，相角差最小即可判断为同相。
所述查相算法用于判断A相线、B相线和C相线三者与用电负荷之间的连接关系，其包括如下步骤：
S101：使火线探针201与A相线接触、零线探针202与零线接触，按下A相电压采集按键3021，然后微机电路305自动采集A相线前四分之一周期的A相电压波段并开始A相计时时长的计时；提取所采集的所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值；
S102：使火线探针201与B相线接触、零线探针202与零线接触，按下B相电压采集按键3022，然后微机电路305自动采集B相线前四分之一周期的B相电压波段并开始B相计时时长的计时；提取所采集的所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值；
S103：使火线探针201与C相线接触、零线探针202与零线接触，按下C相电压采集按键3023，然后微机电路305自动采集C相线前四分之一周期的C相电压波段并开始C相计时时长的计时；提取所采集的所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值；
S104：使火线探针201与A相线接触、零线探针202与零线接触，按下A相电压采集按键3021，然后微机电路305自动执行以下步骤：
S1041：采集用电负荷前四分之一周期的负荷电压波段并开始负荷计时时长的计时；提取所采集的所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值；
S1042：同时结束A相计时时长、B相计时时长、C相计时时长和负荷计时时长四者的计时；
S1042：根据所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值、A相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的A相线对应的A相相角值；
S1044：根据所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值、B相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的B相线对应的B相相角值；
S1045：根据所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值、C相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值；
S1046：根据所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值、负荷计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值。
需要说明的是，在采集前5ms的电压波段(四分之一周期)之前，应当首先将220V交流电降压成5V交流电，在采集完成的瞬间启动微机内部定时器进行相应的计时时长的计时。
S1047：根据所述A相相角值、B相相角值、C相相角值和负荷相角值判断与所述用电负荷相连接的相线。
优选的，根据所述A相相角值与负荷相角值的差值、B相相角值与负荷相角值的差值以及C相相角值与负荷相角值的差值判断与所述用电负荷相连接的相线。具体地，S20包括：
S1048：计算A相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为A相差值、计算B相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为B相差值并计算C相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为C相差值；
S1049：取A相差值、B相差值和C相差值中的最小值作为目标差值，与所述目标差值对应的相线即为与所述用电负荷相连接的相线；通过所述液晶显示电路306对与所述用电负荷相连接的相线进行显示。
可以理解的是，当操作出错时，可以按下复位键3026以清除全部数据，然后从S101开始重新执行查相算法即可。
以下以具体的例子进行说明：
采集变压器台区低压侧A相线和零线的裸露部分，将A相220V交流电降压成5V交流电，采集前5ms的电压波段(四分之一周期)，并启用微机内部第一个定时器进行A相计时时长的计时，提取该波段的第一个电压瞬时值UA；
采集变压器台区低压侧B相线和零线的裸露部分，将B相220V交流电降压成5V交流电，采集前5ms的电压波段(四分之一周期)，并启用微机内部第二个定时器进行B相计时时长的计时，提取该波段的第一个电压瞬时值UB；
采集变压器台区低压侧C相线和零线的裸露部分，将C相220V交流电降压成5V交流电，采集前5ms的电压波段(四分之一周期)，并启用微机内部第三个定时器进行C相计时时长的计时，提取该波段的第一个电压瞬时值UC；
采集变压器台区低压侧用电负荷和零线的裸露部分，将用电负荷220V交流电降压成5V交流电，采集前5ms的电压波段(四分之一周期)，并启用微机内部第四个定时器进行负荷计时时长的计时，提取该波段的第一个电压瞬时值Uf；
结束计时，得到A相计时时长T1、B相计时时长T2、C相计时时长T3和负荷计时时长T4；
通过Sin函数和UA推算出经过A相计时时长T1后A相线的A相相角值φA(相角值范围为0-360度)；
通过Sin函数和UB推算出经过B相计时时长T2后B相线的B相相角值φB(相角值范围为0-360度)；
通过Sin函数和UC推算出经过C相计时时长T3后C相线的C相相角值φC(相角值范围为0-360度)；
通过Sin函数和Uf推算出经过负荷计时时长T4后用电负荷的负荷相角值φf(相角值范围为0-360度)；
分别用计算所得的三相的模拟相角值φA,φB和φC对φf作差并取绝对值，公式如下：
φA-f＝|φA-φf|；
φB-f＝|φB-φf|；
φC-f＝|φC-φf|；
比较判断出φA-f，φB-f和φC-f中的最小值，当φA-f最小时，判断用户负荷在A相，当φB-f最小时，判断用户负荷在B相，当φC-f最小时，判断用户负荷在C相。
本实施例提供一种查相算法，不仅快速高效，而且准确率高，能有效解决人工查清负荷所属相线不仅耗费人力且受环境影响严重的问题。
以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以意指为也包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在某某的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向，例如旋转90度或者其他取向，并且以此处的空间的相对描述解释。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种配网低压用户负荷查相仪，用于判断A相线、B相线和C相线三者与用电负荷之间的连接关系，其特征在于，包括：
盒体，所述盒体的内部设有容置腔；
探针组，所述探针组包括用于与火线连接的火线探针和用于与零线连接的零线探针；
电路板组件，所述电路板组件位于所述容置腔中，其包括电源电路、功能按键电路以及依次连接的降压变压器电路、数模转换电路、微机电路和液晶显示电路；所述电源电路用于分别为微机电路、数模转换电路和液晶显示电路提供直流5V电压；降压变压器电路与所述探针组连接，用于将220V交流电降压成5V交流电；数模转换电路用于将降压后的交流电模拟信号转化成离散的数字信号；微机电路用于通过查相算法对离散的数字信号进行处理，对比判断出配网低压用户负荷所在相线，并通过所述液晶显示电路进行显示。
2.根据权利要求1所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，所述功能按键电路包括A相电压采集按键、B相电压采集按键和C相电压采集按键；所述A相电压采集按键、B相电压采集按键、C相电压采集按键均用于给微机电路相应的输入信号以触发其采集探针组的瞬时电压。
3.根据权利要求2所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，
所述A相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的A相线前四分之一周期的A相电压波段并开始A相计时时长的计时；提取所采集的所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值；
所述B相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的B相线前四分之一周期的B相电压波段并开始B相计时时长的计时；提取所采集的所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值；
所述C相电压采集按键用于触发所述微机电路采集与探针组连接的C相线前四分之一周期的C相电压波段并开始C相计时时长的计时；提取所采集的所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值。
4.根据权利要求3所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，所述功能按键电路还包括查相键，所述查相键用于触发所述微机电路：
采集与探针组连接的用电负荷前四分之一周期的负荷电压波段并开始负荷计时时长的计时；提取所采集的所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值；
同时结束A相计时时长、B相计时时长、C相计时时长和负荷计时时长四者的计时；
根据所述A相电压波段内的第一个电压瞬时值、A相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的A相线对应的A相相角值；
根据所述B相电压波段内的第一个电压瞬时值、B相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的B相线对应的B相相角值；
根据所述C相电压波段内的第一个电压瞬时值、C相计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值；
根据所述负荷电压波段内的第一个电压瞬时值、负荷计时时长和正弦函数计算得到结束计时时的C相线对应的C相相角值
计算A相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为A相差值、计算B相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为B相差值并计算C相相角值与负荷相角值之差的绝对值作为C相差值；
取A相差值、B相差值和C相差值中的最小值作为目标差值，与所述目标差值对应的相线即为与所述用电负荷相连接的相线；
通过所述液晶显示电路对与所述用电负荷相连接的相线进行显示。
5.根据权利要求1所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，所述功能按键电路还包括电源键；
所述电源键用于触发所述电源电路开始向外供电或者停止向外供电。
6.根据权利要求1所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，所述功能按键电路还包括复位键；
所述复位键用于触发所述微机电路清除微机电路中所储存的数据。
7.根据权利要求1所述的配网低压用户负荷查相仪，其特征在于，所述液晶显示电路包括：
液晶显示屏，所述液晶显示屏固定于所述盒体上。
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