CN203086153U - 低压供电线路三相负载平衡调整系统 - Google Patents

低压供电线路三相负载平衡调整系统 Download PDF

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冯学学
申巍
冯占国
刘艾达
吴广波
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Abstract

一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，用于防止三相四线制低压供电系统出现三相负载不平衡现象，其技术方案是，它包括平衡监测主机和多个分别与各单相支路相对应的负荷切换分机，所述平衡监测主机安装在低压母线上并位于低压母线与变压器相连的一端；每条单相支路通过与之对应的负荷切换分机与低压母线相连，负荷切换分机通过电力线载波信号(或无线通讯信号)与平衡监测主机通信。本实用新型实现了三相负荷的实时调整，可有效避免三相四线制低压供电系统出现三相负载不平衡现象，减少线路损耗，确保供电系统安全运行。

Description

低压供电线路三相负载平衡调整系统
技术领域
本实用新型涉及一种可根据线路的实际用电状况随时对各相负荷进行调整的低压供电线路三相负载平衡调整系统，属于输配电技术领域。
背景技术
对于三相四线制低压供电系统来说，如果三相负载不平衡，就会使线路损耗增加，变压器发热，严重时还可能引发安全事故，因此必须尽可能避免这种现象的发生。传统的做法是在架设线路时，由接线人员根据各支路用电情况给各相分配负载，使三相负载基本相等。但由于线路中绝大多数单相负载用户的实际负荷会随时间的变化而出现较大的波动，而采用人工调整的办法无法根据线路的实际用电状况随时进行调整，因此很难保证三相负载平衡。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可根据线路的实际用电状况随时对各相负荷进行调整的低压供电线路三相负载平衡调整系统，以确保供电系统的安全运行。
本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：
一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，它包括平衡监测主机和多个分别与各单相支路相对应的负荷切换分机，所述平衡监测主机安装在低压母线上并位于低压母线与变压器相连的一端；每条单相支路通过与之对应的负荷切换分机与低压母线相连，负荷切换分机通过电力线载波信号(或无线通讯信号)与平衡监测主机通信。
上述低压供电线路三相负载平衡调整系统，所述平衡监测主机包括主机DSP处理器、主机电能计量芯片、主机通讯模块、三个电流互感器和三个分压器，三个电流互感器分别安装在三相低压母线上，它们的输出端分别经三个信号转换器接主机电能计量芯片的三相电流输入端，三个分压器的输入端分别接三相低压母线电压，它们的输出端分别接主机电能计量芯片的三相电压输入端，所述主机电能计量芯片的DOUT、SCLK和DIN引脚分别经三个光电隔离器与主机DSP处理器的MI、CLK和MO引脚连接，所述主机通讯模块的RXD和TXD端分别接主机DSP处理器的TXD和RXD端，其A端和B端分别接低压母线的零线和A相火线。
上述低压供电线路三相负载平衡调整系统，所述负荷切换分机包括分机DSP处理器、分机电能计量芯片、分机通讯模块、三个电流互感器、三个分压器和三个接触器，三个电流互感器分别安装在支路引出线的三个相线上，它们的输出端分别经三个信号转换器接分机电能计量芯片的三相电流输入端，三个分压器的输入端分别接支路引出线的三相电压，它们的输出端分别接分机电能计量芯片的三相电压输入端，所述分机电能计量芯片的DOUT、SCLK和DIN引脚分别经三个光电隔离器与分机DSP处理器的MI、CLK和MO引脚连接，所述分机通讯模块的RXD和TXD端分别接分机DSP处理器的TXD和RXD端，其A端和B端分别接低压母线的零线和A相火线；分机DSP处理器的三个信号输出端分别经另外三个光电隔离器控制三个接触器的控制线圈，单相支路的火线分别经三个接触器的常开触点与支路引出线的三个相线连接。
上述低压供电线路三相负载平衡调整系统，所述信号转换器包括三个电阻，第一电阻并接在对应电流互感器次级绕组上，其两端分别经第二电阻和第三电阻接主机电能计量芯片或分机电能计量芯片的电流信号输入端。
上述低压供电线路三相负载平衡调整系统，所述分压器包括两个电阻，二者串联连接后接对应相电压，两个电阻的串接点输出的电压信号主机电能计量芯片或分机电能计量芯片的电压信号输入端。
本实用新型利用平衡监测主机实时测量低压母线三相负载，同时利用负荷切换分机监测各单相支路的负载并通过载波通讯上报给平衡监测主机，当三相负荷不平衡时，平衡监测主机根据各支路负载重新计算出最佳负载分配方案，并通过载波通讯控制负荷切换分机将该支路的火线切换至重新分配的相线。
本实用新型实现了三相负荷的实时调整，可有效避免三相四线制低压供电系统出现三相负载不平衡现象，减少线路损耗，确保供电系统安全运行。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的原理图；
图2是平衡监测主机的电原理框图；
图3是负荷切换分机的电原理框图；
图4是平衡监测主机的电原理图；
图5是负荷切换分机的电原理图。
图中各标号清单为：U1、主机DSP处理器，U2、主机电能计量芯片，U3、主机通讯模块, U4、分机DSP处理器，U5、分机电能计量芯片，U6、分机通讯模块,CTA、主机A相电流互感器，CTB、主机B相电流互感器，CTC、主机C相电流互感器，CT1、分机A相电流互感器，CT2、分机B相电流互感器，CT3、分机C相电流互感器，V-1～V-6、第一分压器～第六分压器，I-1～I-6、第一信号转换器～第六信号转换器，G1～G6、第一光电隔离器～第六光电隔离器，J1～J3、第一接触器～第三接触器，R1～R5、第一电阻～第五电阻。
具体实施方式
本实用新型是一个基于现代信号处理和通讯技术的完全自动运行的系统，能够检测线路负载状况，进行自我调整，以达到最佳线路状况。
该系统在每个单相支路处设置负荷切换分机，负责检测单相支路用户实际负荷，并可将单相支路用户切换至三相线路的任意一相；在变压器处设平衡监测主机，检测三相线路总体负载情况，并以载波通讯方式同负荷切换分机之间进行信息交换，根据总体负载以及各支路实际负载，选择每个支路用户所接入相线，以此达到最佳三相平衡状态。当系统无法达到平衡并威胁供电安全时，还可以选择切断部分用户，以最小代价保证安全供电。
参看图2和图4，平衡监测主机包含三相电能检测电路（主要由主机电能计量芯片U2构成）、主机通讯模块U3、主机DSP处理器U1（主机DSP处理器U1还可以连接显示单元，实时时钟单元和存储单元）。平衡监测主机检测三相总体负载，通过载波通讯获取各支路负载，然后进行分析计算，得出最佳负载分配方案，指示负荷切换分机选择各支路相线。
参看图3和图5，负荷切换分机包含单相电能检测电路（主要由分机电能计量芯片U5构成，虽然图5中分机电能计量芯片U5连接的是三相电压和三相电流采集电路，但由于有两个相线是不与负载连接的，实际只采集单相信息），分机通讯模块U6，分机DSP处理器U4（分机DSP处理器U4还可以连接显示单元、实时时钟单元和存储单元），三个接触器。负荷切换分机检测支路负载，并通过载波通讯上报平衡监测主机，并接收平衡监测主机指令，选择支路相线。

Claims (5)

1.一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，其特征是，它包括平衡监测主机和多个分别与各单相支路相对应的负荷切换分机，所述平衡监测主机安装在低压母线上并位于低压母线与变压器相连的一端；每条单相支路通过与之对应的负荷切换分机与低压母线相连，负荷切换分机通过电力线载波信号或无线通讯信号与平衡监测主机通信。
2.根据权利要求1所述的一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，其特征是，所述平衡监测主机包括主机DSP处理器（U1）、主机电能计量芯片（U2）、主机通讯模块（U3）、三个电流互感器和三个分压器，三个电流互感器分别安装在三相低压母线上，它们的输出端分别经三个信号转换器接主机电能计量芯片（U2）的三相电流输入端，三个分压器的输入端分别接三相低压母线电压，它们的输出端分别接主机电能计量芯片（U2）的三相电压输入端，所述主机电能计量芯片（U2）的DOUT、SCLK和DIN引脚分别经三个光电隔离器与主机DSP处理器（U1）的MI、CLK和MO引脚连接，所述主机通讯模块（U3）的RXD和TXD端分别接主机DSP处理器（U1）的TXD和RXD端，其A端和B端分别接低压母线的零线和A相火线。
3.根据权利要求1或2所述的一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，其特征是，所述负荷切换分机包括分机DSP处理器（U4）、分机电能计量芯片（U5）、分机通讯模块（U6）、三个电流互感器、三个分压器和三个接触器，三个电流互感器分别安装在支路引出线的三个相线上，它们的输出端分别经三个信号转换器接分机电能计量芯片（U5）的三相电流输入端，三个分压器的输入端分别接支路引出线的三相电压，它们的输出端分别接分机电能计量芯片（U5）的三相电压输入端，所述分机电能计量芯片（U5）的DOUT、SCLK和DIN引脚分别经三个光电隔离器与分机DSP处理器（U4）的MI、CLK和MO引脚连接，所述分机通讯模块（U6）的RXD和TXD端分别接分机DSP处理器（U4）的TXD和RXD端，其A端和B端分别接低压母线的零线和A相火线；分机DSP处理器（U4）的三个信号输出端分别经另外三个光电隔离器控制三个接触器的控制线圈，单相支路的火线分别经三个接触器的常开触点与支路引出线的三个相线连接。
4.根据权利要求3所述的一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，其特征是，所述信号转换器包括三个电阻，第一电阻（R1）并接在对应电流互感器次级绕组上，其两端分别经第二电阻（R2）和第三电阻（R3）接主机电能计量芯片（U2）或分机电能计量芯片（U5）的电流信号输入端。
5.根据权利要求4所述的一种低压供电线路三相负载平衡调整系统，其特征是，所述分压器包括两个电阻，二者串联连接后接对应相电压，两个电阻的串接点输出的电压信号主机电能计量芯片（U2）或分机电能计量芯片（U5）的电压信号输入端。
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