CN208923838U - 一种三相不平衡投切转换开关 - Google Patents

Abstract

一种三相不平衡投切转换开关，包括主控芯片、电压电流信号采集模块、用于采集ABC三相进线电压的相位过零信号的同步信号采集模块、用于采集开关的投切状态信号的开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块和电源模块。本实用新型提供了一种三相不平衡投切转换开关，用于三相不平衡投切转换，能够自动切换单相负荷在三相输电线路上的分配，使三相电流能够基本保持平衡，并且在投切转换的过程中，能减小涌流的产生以及避免采用可控硅而造成的相间短路和开关本身故障。

Description

一种三相不平衡投切转换开关

技术领域

本实用新型涉及智能配电网技术领域，尤其是涉及一种三相不平衡投切转换开关。

背景技术

目前，解决城乡配电网三相负荷不平衡这一问题，一般是采用人工切换单相负荷供电相的方式，但是这种方法存在着较大的局限性：由于负荷变化频繁，需要经常切换调整，甚至每天都要切换好几次，增加了供电公司人力成本；另外，人工换相时需要先对台区负荷停电再进行操作，停电时间较长，严重影响了用户的正常用电。近几年有采用基于复合开关原理的三相不平衡自动切换开关出现，这种开关的基本原理：是采用一个双向可控硅或两个单向可控硅与一个磁保持继电器并联；如果接收到投入命令，在电压过零时，先触发可控硅导通，再把磁保持继电器投入，然后撤销可控硅的触发命令，这样就以无涌流的方式把负荷接入到电网当中去了；如果接收到切除命令，先触发可控硅导通，再把磁保持继电器切除，在电流过零时，可控硅自动关断，这样就以无涌流的方式把负荷从电网当中切除。这种开关的缺点是可控硅易受干扰，容易误导通，造成相间短路，另外由于可控硅耐压水平较低，在电压过高的场合，可控硅容易损坏。

发明内容

为了克服现有切换开关存在易受干扰、容易损坏的缺陷，本实用新型提供了一种三相不平衡投切转换开关，用于三相不平衡投切转换，能够自动切换单相负荷在三相输电线路上的分配，使三相电流能够基本保持平衡，并且在投切转换的过程中，能减小涌流的产生以及避免采用可控硅而造成的相间短路和开关本身故障。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三相不平衡投切转换开关，包括主控芯片、电压电流信号采集模块、用于采集ABC三相进线电压的相位过零信号的同步信号采集模块、用于采集开关的投切状态信号的开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块和电源模块，所述电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块分别与所述主控芯片连接，所述主控芯片、电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块均与电源模块连接；

主控芯片通过RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块三种通信方式中任意一种实时接收控制器发送的投切命令，通过同步信号采集模块，在信号过零时同步开关驱动模块动作，使相应的同步开关动作，自动切换负荷接入的相线，使三相负荷接近于平衡；通过开关量信号采集模块，以及电压电流信号采集模块，自动检测开关所处的相位以及装置接入负荷的大小，并把这些计算得到的数据和相应状态以通过其中一种通信方式实时发送给控制器；

每个同步开关驱动模块包括两个单刀双掷同步继电器和一个单刀单掷同步继电器，单刀双掷同步继电器J1的接线端子a1、a2分别与A相、B相连接，单刀双掷同步继电器J1的接线端子com1与单刀双掷同步继电器J2的接线端子b1连接，单刀双掷同步继电器J2的接线端子com2与单刀单掷同步继电器J3的接线端子c1连接，单刀单掷同步继电器J3的接线端子com3与L相连接。

进一步，所述主控芯片的型号采用ARM公司嵌入式系统内核Cortex-M0。

本实用新型中的功能模块，均由硬件电路实现。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1.同步开关驱动模块包括三个同步继电器，采用一体化设计，硬件互锁，相间不会短路；

2.开关投切状态判断可靠，不会出现误判，进而导致误动作，保证居民用电可靠性；

3.采用电压过零投入，电流过零切除，无涌流，相位切换速度快。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是电流信号采集模块的结构示意图。

图3是同步开关驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图3，一种三相不平衡投切转换开关，包括主控芯片、电压电流信号采集模块、用于采集ABC三相进线电压的相位过零信号的同步信号采集模块、用于采集开关的投切状态信号的开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块和电源模块，所述电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块分别与所述主控芯片连接，所述主控芯片、电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块均与电源模块连接；

主控芯片通过RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块三种通信方式中任意一种实时接收控制器发送的投切命令，通过同步信号采集模块，在信号过零时同步开关驱动模块动作，使相应的同步开关动作，自动切换负荷接入的相线，使三相负荷接近于平衡；通过开关量信号采集模块，以及电压电流信号采集模块，自动检测开关所处的相位以及装置接入负荷的大小，并把这些计算得到的数据和相应状态以通过其中一种通信方式实时发送给控制器；

每个同步开关驱动模块包括两个单刀双掷同步继电器和一个单刀单掷同步继电器，单刀双掷同步继电器J1的接线端子a1、a2分别与A相、B相连接，单刀双掷同步继电器J1的接线端子com1与单刀双掷同步继电器J2的接线端子b1连接，单刀双掷同步继电器J2的接线端子com2与单刀单掷同步继电器J3的接线端子c1连接，单刀单掷同步继电器J3的接线端子com3与L相连接。。

本实施例中，电源模块：给整个系统提供电源，备有电压监视电路，可在工作电源中断时自动切除开关。

主控芯片：采用ARM公司嵌入式系统内核Cortex-M0为系统CPU，是投切转换开关的核心，控制所有电路协调工作，进行电压电流数据采集计算、同步信号和开关量信号采集、同步开关驱动控制、组网通信等工作。

电压电流信号采集模块：采集三相进线电压、单相出线电压、单相出线电流共5路电压电流信号，并计算实时电压、电流等数据。其中，单相出线电压、单相出线电流这两路信号与开关量信号采集模块互为辅助判断，用于确定开关的实际投切状态。

图2中，PT1、PT2、PT3分别是接在A相进线、B相进线、C相进线上的电压互感器，PT4、CT是接在出线L相上的电压互感器和电流互感器。出线L相是A相进线、B相进线、C相进线的任意一相，通过同步开关驱动模块进行三相选一。并通过模/数转换器进行转换。

同步信号采集模块：采集ABC三相进线电压的相位过零信号，用于开关进行过零投入和切除的判断依据。

开关量信号采集模块：采集开关的投切状态信号，判断开关的实际投切状态。

同步开关驱动模块，如图3所示，J1、J2和J3表示三个同步继电器，每个同步开关驱动模块包括三个同步继电器，即两个单刀双掷同步继电器，一个单刀单掷同步继电器。常规居民用电是三相四线制，即A相、B相、C相和N相，这里L相是指A相、B相、C相三相中选择一相输出，与N相组成单相系统输出，接线端子C1与com3不连接表示L相断开，用户停电。

同步开关驱动过程：以A相负荷切换到B相为例，当负荷在A相时，同步继电器J1的接线端子a1和com1连接，同步继电器J2的接线端子b1和com2连接，同步继电器J3的接线端子c1和com3连接；主控芯片发出指令，使同步继电器J1的端子动触头从a1切换到a2，完成A相负荷切换到B相负荷。

电力载波通信模块、RS485通信模块、小无线通信模块：这三种通信模块可任意选择一种，主控芯片自动检测通信模块状态，接收控制器发送的投切命令以及各种查询命令，实时传输各种运行数据和状态，在接收到控制器的投切命令时，主控芯片对同步开关驱动模块发出动作指令，使单相负荷可以从某一相切换到另外一相。LED显示和按键输入模块：采用数码管显示，是提供用户查看数据和设置参数的界面，并带有5个状态指示灯，分别表示A相相位指示、B相相位指示、C相相位指示、故障指示、通信指示，用户可通过按键输入进行参数切换和设置。

Claims (2)

1.一种三相不平衡投切转换开关，其特征在于：包括主控芯片、电压电流信号采集模块、用于采集ABC三相进线电压的相位过零信号的同步信号采集模块、用于采集开关的投切状态信号的开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块和电源模块，所述电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块分别与所述主控芯片连接，所述主控芯片、电压电流信号采集模块、同步信号采集模块、开关量信号采集模块、同步开关驱动模块、LED显示和按键输入模块、RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块均与电源模块连接；

主控芯片通过RS485通信模块、电力载波通信模块、小无线通信模块三种通信方式中任意一种实时接收控制器发送的投切命令，通过同步信号采集模块，在信号过零时同步开关驱动模块动作，使相应的同步开关动作，自动切换负荷接入的相线，使三相负荷接近于平衡；通过开关量信号采集模块，以及电压电流信号采集模块，自动检测开关所处的相位以及装置接入负荷的大小，并把这些计算得到的数据和相应状态以通过其中一种通信方式实时发送给控制器；

每个同步开关驱动模块包括两个单刀双掷同步继电器和一个单刀单掷同步继电器，单刀双掷同步继电器J1的接线端子a1、a2分别与A相、B相连接，单刀双掷同步继电器J1的接线端子com1与单刀双掷同步继电器J2的接线端子b1连接，单刀双掷同步继电器J2的接线端子b2与C相连接，单刀双掷同步继电器J2的接线端子com2与单刀单掷同步继电器J3的接线端子c1连接，单刀单掷同步继电器J3的接线端子com3与L相连接。

2.如权利要求1所述的一种三相不平衡投切转换开关，其特征在于：所述主控芯片的型号采用ARM公司嵌入式系统内核Cortex-M0。