CN205724924U - 电力负荷平衡自动调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及公开了一种电力负荷平衡自动调节装置，主要用于减少三相电网中的三相不平衡现象，其包括：包括主控单元、三相切换开关、主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元、供电单元、无线模块。主控单元通过检测主AD采集单元采集电网的运行数据，与子AD采集单元采集负载的运行数据来对比，从而为负载选择相应的接入电相，并把切换电相的命令发送给驱动模块使其操作三相切换开关实现切换。供电单元对主控单元供电，主控单元向主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元集中供电。本实用新型在快速切换三相中的任一相为单相电源的基本功能下，实现对电网三相不平衡的自动抑制，并可以通过无线模块实现装置之间的联网联动，从而有效保护负载并提高电网的利用率和稳定性。

Description

电力负荷平衡自动调节装置

技术领域

本实用新型涉及电力传输领域，尤其涉及一种三相网络中减少不平衡的装置。

背景技术

三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。在理想的三相正弦交流电力系统中，三相电压应具有相同的幅值，且相位角互差2π/3周期，但在实际应用中，尤其是民用住宅设计中由于从电表箱至各用户都是采用单相供电，由于每相上所接的户数不完全相同而导致接到各相电源上的累加负荷不均衡，另外个别电网用户的故障而产生接入和退出电网的操作也会导致三相不平衡；当系统中出现的无效电力，比如电气化铁路和交流电弧炉等负荷引起的大量谐波注入电网也会引起的动态不平衡（负序）干扰等等高次谐波电流，使电网产生三相不平衡。

目前楼宇间电网的调节三相不平衡的现有技术的让工作人员在现场用测量仪表测量各项电压、电流， 如发现三相供电负荷不均衡，则需要拉闸断电当前供电，进行人工手动切换供电的相位，然后再合闸恢复供电也需要人工干预。

因此现有技术由于步骤较多无法对三相不平衡的发生进行快速调整，并且在经常开合开关的动作会对切换设备造成烧结和粘连，并且各个用电单元之间相互独立，无法统一统筹有效地利用整体电网，所以不能有效避免三相不平衡的发生。

实用新型内容

本实用新型所描述的是一种电力负荷平衡自动调节装置，其作用为预防电网三相不平衡的问题，并且可以实现装置之间的联网和统筹运行，更有效地利用电网资源。

本实用新型所包含的三相切换开关具有快速切换到所选相位的功能，并且同时具备防止烧结和杜绝相间短路的功能。

本实用新型通过主AD采集单元、子AD采集单元对电网取样得到的运行数据，主控单元依据运行数据发送操作指令给驱动单元使其对三相切换开关进行相位选择。本实用新型基于此原理而实现对网络实时监控并预防三相不平衡的发生。

由于主控单元可以同时控制若干个驱动单元，所以主控单元通过合理调配所管辖负载的相位实现消除整体电网三相不平衡的发生。

若干个主控单元之间可以通过无线模块进行运行数据交换，在各主控单元之间协调运作可以大大扩展了该本实用新型所能预防电网三相不平衡的范围。

本实用新型采用了供电单元向主控单元供电，而主控单元向所连接单元集中供电的模式，大大减少了设备的数目，并且提高整体系统的可靠性稳定性。

本实用新型所描述的电力负荷平衡自动调节装置，用于调节三相四线的电网中作用在负载的相位，其包括主控单元、供电单元，其特征在于：还包括三相切换开关、主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元；

所述三相切换开关的输入端连接电网三相电的三相，所述三相切换开关的输出端输出被选择的一相；

所述子AD采集单元的采集端分别连接所述三相切换开关的输出端和三相电的地线，所述子AD采集单元的数据输出端连接所述主控单元的数据接收端；

所述驱动单元的控制端连接所述三相切换开关的控制端，所述驱动单元的信号输入端连接所述主控单元的控制端；

所述主AD采集单元的采集端连接主电网的三相四线，所述主AD采集单元的数据输出端连接所述主控单元的主数据接收端；

所述供电单元作的输入端连接电网的三相四线，所述供电单元的输出口连接所述主控单元的电源输入口；

所述主控单元有若干个数据接收端，同时连接若干所述子AD采集单元的数据输出端；

所述主控单元有若干个信号输出端，同时连接若干所述驱动单元的信号输入端；

所述主控单元有若干个电源输出端分别连接所述主AD采集单元的电源输入端口、若干个所述驱动单元、若干个所述子AD采集单元的电源输入端口；

进一步的，所述电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：所述三相切换开关其包括切换模块、开关模块：所述切换模块的输入端连接三相电的三相，所述切换模块的输出端连接开关模块的输入端；开关模块的输出端接入负载；三相电的地线连接负载；所述切换模块包括一级常开常闭继电器（JDQ1）、二级常开常闭继电器（JDQ2）；所述切换模块的输入端为所述一级常开常闭继电器（JDQ1）的两个静触点、所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的其中一个静触点；所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的另一个静触点连接所述一级常开常闭继电器（JDQ1）的动触点；所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的动触点为切换模块的输出端；所述开关模块包括控制常开常闭继电器（JDQ3）、可控硅（SCR1）；所述控制常开常闭继电器（JDQ3）的一个静触点为开关模块的输入端；所述控制常开常闭继电器（JDQ3）的动触点为开关模块的输出端；所述可控硅（SCR1）的两极跨接开关模块的输入端、开关模块的输出端；

进一步的，所述电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：所述三相切换开关所包含所述一级常开常闭继电器（JDQ1）、二级常开常闭继电器（JDQ2）、控制常开常闭继电器（JDQ3）选用200安培常开常闭继电器；

进一步的，所述电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：包括无线模块；所述无线模块利用无线数据传输功能为所述主控单元与主控单元之间搭建起通讯链路。

采用以上方案后，本实用新型所描述的电力负荷平衡自动调节装置与现有技术相比，具有以下优点：

1.该装置所述的三相切换开关可以快速地切换三相电中的任意一相接入负载，由于三相切换开关与现有技术相比步骤更少并且会带来预防烧结和粘连的有益效果，并且杜绝的三相电的相间短路。

2.当其中一个损坏的情况下，另外一个装置任可以正常运作，同样的，当驱动单元、三相切换开关需要维修和升级的时候，可以在对负载影响最小的情况下完成。因此不仅提高了系统运行的可靠性，还带来维护便捷升级方便的优点。

3.该装置所述的主AD采集单元负责采集三相电的运行数据，子AD采集单元负责采集负载的运行数据，主控制单元根据接收的运行数据而分配负载所应当使用的相位，再将执行命令发送给驱动单元，由驱动单元向三相切换开关做出相应的切换，从而达到根据电网现状快速地为负载切换相位的有益效果。相比现有技术，驱动单元和三相切换开关分开设置方式，可以使任何一方的技术升级的时候而不影响另一方的使用，大大地提高系统升级的空间和升级成本；该装置通过对负载与相位之间的智能调配从而使电网更加有效地运作，有效预防三相不平衡的发生。

4.控制单元可以同时接受若干个子AD采集单元的运行数据，并对若干个驱动单元进行控制。此方使得布置该实用新型的方式可以更加灵活机动，随着控制单元所能连接的子AD采集单元增多，本实用新型的所能抑制三相不平衡的范围也越大，也得到了节约成本、提高系统可靠性的有益效果。

5.本实用新型的主控单元可以通过无线模块与其他含有无线模块的主控单元搭建通讯链路，若干个含有无线模块的主控单元之间相连可以组成控制网络，能对整体电网的相位进行动态的调配，达到加强抑制三相不平衡的效果，而且即使在个别单元出现异常时，整体电网也具有自行地恢复的能力，大大地提高了电网的稳定性和利用率。

6.本实用新型采用主控单元向所相连的主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元直接供电的方法时，不仅免去各单元的电源设备，减少了使用的设备，并且在负载故障断电时子AD采集单元、驱动单元任可以正常运作，对接入电网和接入相位做好准备，从而取得提高电网稳定性和可靠性的有益效果过。

本实用新型所描述的是一种能智能地平衡电网三相不平衡的装置。

附图说明

图1为本电力负荷平衡自动调节装置原理图；

图2为三相切换开关结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示，本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应该以此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型所描述的是一种电力负荷平衡自动调节装置，其包括主控单元、三相切换开关、主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元、供电单元、无线模块。

主AD采集单元监测负责实时地监测电网的运行数据，子AD采集单元负责实时地检测负载端电网的运行数据，同时它们将运行数据发送给主控单元；主控单元依据相关的运行数据给各个负载指定所用的相位，发出操作命令给驱动单元，驱动单元根据主控单元的要求对三相切换开关进行操作。据此本实用新型具有自动平衡电网三相不平衡的功能。

本实用新型驱动单元与三相切换开关单独分开设置，当驱动模块故障的情况下不影响三相切换开关的运作，当三相切换开关损坏的情况下，驱动模块可以检测到其不能正常运作，及时通知主控单元；同样的，当驱动单元、三相切换开关需要维修和升级的时候，可以在对负载影响最小的情况下完成。因此不仅提高了系统运行的可靠性，还带来维护便捷升级方便的优点。

主控单元同时可以接受多个子AD采集单元所采集的负载运行数据，也可同时对多个驱动单元进行控制。从而在需要大面积布置本实用新型的情况下，大大节约了布置元件数目，并且在个别单元出现问题提时仍然保持整个网络正常运作，既降低了运作成本也提高了系统的可靠性。

本实用新型中供电单元向主控单元供电，主控单元向主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元集中供电。由于采用了中央供电的结构，所以当一个或多个负载出现断电的故障时并不影响子AD采集单元、驱动单元的运作，主控单元仍然与各个设备进行通讯与控制，从而对电网进行有效的控制；在负载的故障消失后实现对其接入或再退出，并且在负载重新接入电网前提前设置好所接入的相位，从而提高网络的可靠性和稳定性，并对保护负载起了积极的作用。

主控单元可以通过无线模块与其他带有无线模块的主控单元进行通讯，从而建立起一个相互协助的大型电力负荷平衡自动调节系统，在正常的运行时，该系统通过相互信息的运行数据的交流比对，从而主动抑制负载不均带来的三相不平衡，充分利用电网资源；在电网突发故障的时候，各个负载接入电网时该系统能实时地通过主AD采集单元、子AD采集单元采集的运行数据实时地用三相切换开关迅速地切换其所属的相位，某个相位超出幅值时即使调整，因此本实用新型具有主动保护电网的各种设备与负载的能力。

如图2所示，本实用新型中的三相切换开关，其包括切换模块、开关模块，所述切换模块包括一级常开常闭继电器JDQ1、二级常开常闭继电器JDQ2，所述开关模块包括控制常开常闭继电器JDQ3、可控硅SCR1。

三相切换开关的切换模块电路如下：三相电的A相B相分别连接一级常开常闭继电器JDQ1的两个静触点，C相连接二级常开常闭继电器JDQ2的其中一个静触点；二级常开常闭继电器JDQ2的另一个静触点连接一级常开常闭继电器JDQ1的动触点；二级常开常闭继电器JDQ2的动触点连接开关模块的输入端。此设计运作方式是：一级常开常闭继电器JDQ1物理隔离了A相与B相，二级常开常闭继电器JDQ2物理隔离了C相与A相、B相；因此无论上述两个常开常闭继电器处于何种链接状态，也只有三相电的一个相可以从切换模块的输出端输出，得到杜绝各相之间产生短路的有益效果过。

三相切换开关的开关模块的电路如下：控制常开常闭继电器JDQ3的一个静触点连接开关模块的输入端；控制常开常闭继电器JDQ3的动触点连接开关模块的输出端，可控硅SCR1与控制常开常闭继电器JDQ3并联。此设计的运作方式是：当需要对控制常开常闭继电器JDQ3进行断开操作时，先接通可控硅SCR1形成电流的旁路电路，当控制常开常闭继电器JDQ3的断开操作完成后，再控制可控硅SCR1断开旁路电路；当需要对控制常开常闭继电器JDQ3进行接入操作时，先接通可控硅SCR1形成电流的旁路电路，当控制常开常闭继电器JDQ3的接入操作完成后，再控制可控硅SCR1断开旁路电路。此设计的工作原理是利用元器件的特性设计：可控硅SCR1有快速通断的能力，不能长时间大电流工作，发热容易烧坏，继电器没用快速通断能力，可以长时间工作，快速通断继电器容易粘连和烧结；因此由可控硅SCR1制造临时的旁路电流对电流进行分流，保障继电器在一个低电流的状态下操作从而防止粘连和烧结的发生。开关模块可以实现对大电流的快速接入，并且在长期使用中能有效保护继电器，从而增加系统的可靠性，减少运行成本。

三相切换开关的切换模块与开关模块的协同方式如下：开关模块负责电路的接通，切换模块负责相位的选择，从而可以使负载在三相之间快速可靠地任意切换一相使用。

三相切换开关所选用的继电器优先选择200A常开常闭继电器，更能在保证本实用新型在快速通断的情况下长期稳定运作。现有技术相比，本实用新型减少了使用的元件数量，结构更加紧凑，从而降低了成本，大大提高运行的稳定性和可靠性。

三相切换开关的一级常开常闭继电器JDQ1、二级常开常闭继电器JDQ2，控制常开常闭继电器JDQ3、可控硅SCR1除手动操作外，也可以外接控制系统进行操作。将若干个本实用新型进行联网统筹使用，通过外接的控制器可以实现对全网运行的运行数据进行综合决策，从而决定各三相切换开关接入电网的相位，到达平衡电网负荷实现电网负荷智能调节的功能呢。

以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明， 但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅限于以上实施例， 其具体结构允许有变化。但凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电力负荷平衡自动调节装置，用于调节三相四线的电网中作用在负载的相位，其包括主控单元、供电单元，其特征在于：还包括三相切换开关、主AD采集单元、子AD采集单元、驱动单元；

所述三相切换开关的输入端连接电网三相电的三相，所述三相切换开关的输出端输出被选择的一相；

所述子AD采集单元的采集端分别连接所述三相切换开关的输出端和三相电的地线，所述子AD采集单元的数据输出端连接所述主控单元的数据接收端；

所述驱动单元的控制端连接所述三相切换开关的控制端，所述驱动单元的信号输入端连接所述主控单元的控制端；

所述主AD采集单元的采集端连接主电网的三相四线，所述主AD采集单元的数据输出端连接所述主控单元的主数据接收端；

所述供电单元作的输入端连接电网的三相四线，所述供电单元的输出口连接所述主控单元的电源输入口；

所述主控单元有若干个数据接收端，同时连接若干所述子AD采集单元的数据输出端；

所述主控单元有若干个信号输出端，同时连接若干所述驱动单元的信号输入端；

所述主控单元有若干个电源输出端分别连接所述主AD采集单元的电源输入端口、若干个所述驱动单元、若干个所述子AD采集单元的电源输入端口。

2.根据权利要求1所述的电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：所述三相切换开关其包括切换模块、开关模块：所述切换模块的输入端连接三相电的三相，所述切换模块的输出端连接开关模块的输入端；开关模块的输出端接入负载；三相电的地线连接负载；

所述切换模块包括一级常开常闭继电器（JDQ1）、二级常开常闭继电器（JDQ2）；

所述切换模块的输入端为所述一级常开常闭继电器（JDQ1）的两个静触点、所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的其中一个静触点；

所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的另一个静触点连接所述一级常开常闭继电器（JDQ1）的动触点；

所述二级常开常闭继电器（JDQ2）的动触点为切换模块的输出端；

所述开关模块包括控制常开常闭继电器（JDQ3）、可控硅（SCR1）；所述控制常开常闭继电器（JDQ3）的一个静触点为开关模块的输入端；

所述控制常开常闭继电器（JDQ3）的动触点为开关模块的输出端；

所述可控硅（SCR1）的两极跨接开关模块的输入端、开关模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：所述三相切换开关所包含所述一级常开常闭继电器（JDQ1）、二级常开常闭继电器（JDQ2）、控制常开常闭继电器（JDQ3）选用200安培常开常闭继电器。

4.根据权利要求1所述的电力负荷平衡自动调节装置，其特征在于：包括无线模块；所述无线模块利用无线数据传输功能为所述主控单元与主控单元之间搭建起通讯链路。