CN209298894U - 一种三相电流不平衡调节及电能采集系统 - Google Patents

一种三相电流不平衡调节及电能采集系统 Download PDF

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肖浩宇
李明宏
时敏
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Abstract

本实用新型公开了一种三相电流不平衡调节及电能采集系统。包括变压器、一主控装置、多个分别与所述主控装置光纤连接的户用换相采集终端和监控终端，所述主控装置设置在变压器的出口处，所述户用换相采集终端连接在变压器的出口侧的配电网上，每一户用换相采集终端连接有一单相用户。本实用新型可对配电网的三相电流进行监测，当三相电流不平衡度大于设定值时，可控制户用换相采集终端进行换相操作；采用无线远传至监控终端，实现远程监控，户用换相采集终端具有电能计量功能，并将电能数据一同上传，无需在额外抄表，节省劳动力，且提高工作效率。

Description

一种三相电流不平衡调节及电能采集系统
技术领域
本实用新型涉及新型配电网三相电流不平衡调节领域，具体涉及一种三相电流不平衡调节及电能采集系统。
背景技术
电网是电能的重要输送通道，电网自身节能降损是我国节能工作的重要组成部分。目前配电网薄弱是我国电网结构中需要迫切解决的问题之一。由于配电网点多面广，线路结构复杂，损耗比较大，占电网损耗的50％以上，其节能空间明显。自1998年农村电网建设和改造工程实施以来，我国农村电网健康状况虽得到明显改善，但随着农村经济的快速发展，对农网的供电能力和供电质量提出了更高要求，建设具有坚强、智能特征的结构合理、技术实用、供电质量高、电能损耗低的新型农网迫在眉睫。
90年代中期，日本、法国、德国、美国等国的低压三相负荷自动转换开关进入我国市场，一定程度上满足了我国市场的需求。由于受国外技术的影响和本国技术的不断发展，我国自动转换开关的技术在不断提高，但还是存在一定缺陷。如申请号为201721060934.X的一种新型配网三相电流不平衡调节系统，首先，采用WIFI模块与手机连接进行数据查看，由于WIFI模块信号传输距离短，这就需要操作人员在主控开关附近才能查看，无法实现远程监控，不便于使用。其次，主控开关与各单相用户之间建立了通信，由于换相开关的功能局限，没有合理的利用该通信实现其它功能。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种三相电流不平衡调节及电能采集系统。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种三相电流不平衡调节及电能采集系统，包括变压器、一主控装置、多个分别与所述主控装置光纤连接的户用换相采集终端和监控终端，所述主控装置设置在变压器的出口处，所述户用换相采集终端连接在变压器的出口侧的配电网上，每一户用换相采集终端连接有一单相用户；
所述户用换相采集终端包括第一数据采集单元，所述第一数据采集单元用于采集单相用户的电压和电流数据，其连接有信号分配器，所述信号分配器具有两个出口，其一出口连接有电能计量芯片，另一出口连接有第一A/D转换器，所述电能计量芯片和第一A/D转换器连接有第一FPGA处理器，所述第一FPGA处理器连接有第一光电转换器、永磁继电器和第一电源模块，所述第一光电转换器连接有第一光纤接口；
所述主控装置包括数据处理器，所述数据处理器连接有第二A/D转换器、存储器、第二电源模块、第二FPGA处理器、人机交互模块和通信模块，所述第二 A/D转换器连接有第二数据采集单元，所述第二数据采集单元用于采集变压器出口的电压和电流数据，所述通信模块用于向监控终端发送数据，所述第二FPGA 处理器连接有第二光电转换器，所述第二光电转换器连接有第二光纤接口。
进一步的，还包括若干三相切换开关，所述三相切换开关连接在变压器的出口侧，以将变压器出口侧配电网分成若干支路，所述三相切换开关与主控装置连接，所述多个户用换相采集终端分别连接在三相切换开关出口侧的支路上。
进一步的，所述电能计量芯片内置LCD驱动和存储，其连接有LCD显示屏。
进一步的，所述通信模块为无线通信模块。
进一步的，所述电能计量芯片的型号为RW7703。
进一步的，所述无线通信模块为LORA模块、GPRS模块、2G模块或3G模块。
有益效果：本实用新型可对配电网的三相电流进行监测，当三相电流不平衡度大于设定值时，可控制户用换相采集终端进行换相操作；采用无线远传至监控终端，实现远程监控，户用换相采集终端具有电能计量功能，并将电能数据一同上传，无需在额外抄表，节省劳动力，且提高工作效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例的三相电流不平衡调节及电能采集系统的示意图；
图2本实用新型实施例的主控装置的原理示意图；
图3是本实用新型实施例的户用换相采集终端的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1至3所示，一种三相电流不平衡调节及电能采集系统，包括一个变压器1、一个主控装置2、多个户用换相采集终端3和监控终端4，多个户用换相采集终端3分别通过光纤与主控装置2连接。主控装置2设置在变压器1的出口处，户用换相采集终端3连接在变压器1的出口侧的配电网上，每一个户用换相采集终端3连接有一个单相用户5。
户用换相采集终端3包括第一数据采集单元31，第一数据采集单元31包括一个单相电压传感器和一个单相电流传感器。第一数据采集单元31用于采集单相用户5的电压和电流数据，第一数据采集单元31连接有信号分配器32，信号分配器32为一进两出型，它具有两个出口，一个出口连接有电能计量芯片33，电能计量芯片33根据采集的用户的电压和电流计量电能的度数，信号分配器32 的另一出口连接有第一A/D转换器30，第一A/D转换器30将模拟量的电压和电流信号转换成数字量信号，电能计量芯片33和第一A/D转换器30连接有第一 FPGA处理器34，采集的用户的电压及电流数据传输至第一FPGA处理器34，电能计量芯片33将实时电能数据发送给第一FPGA处理器34，第一FPGA处理器 34连接有第一光电转换器35、永磁继电器36和第一电源模块37，第一光电转换器35连接有第一光纤接口38。第一FPGA处理器34控制第一光电转换器35 工作，将户用换相采集终端3的设备ID、目前所连接的相线、用户的电压及电流数据以及用户的电能数据进行光电转换，并经过光纤送给主控装置2。
主控装置2包括一个数据处理器21，数据处理器21连接有第二A/D转换器20、存储器23、第二电源模块24、第二FPGA处理器25、人机交互模块26和通信模块27，第二A/D转换器20连接有第二数据采集单元22，第二数据采集单元 22用于采集变压器1出口的电压和电流数据，它包括三相电流传感器和三相电压传感器。第二A/D转换器20将三相电压及电流信号转换成数字信号。第二FPGA 处理器25连接有第二光电转换器28，第二光电转换器28连接有第二光纤接口 29。人机交互模块26用于实现人机交互，完成相关参数设置和数据查询等操作。第二FPGA处理器25控制第二光电转换器28将户用换相采集终端3发送来的光信号转变为电信号，并发送给数据处理器21，数据处理器21进一步控制通信模块27将该信号连通第二数据采集单元22采集的信号一同发送给监控终端4，监控终端4即可查看各个户用换相采集终端3及配电网的运行状态。在计算电费时，可通过上传的电能数据进行收费，无需再另行人工抄表，可节省劳动力，提高工作效率。当出现三相电流不平衡度大于设定值时，数据处理器21发出换相命令，该换相命令通过第二光电转换器28进行电/光信号转变后发送，被相应的户用换相采集终端3内部的第一A/D转换器30进行光/电信号转变，第二FPGA处理器25根据换相指令控制永磁继电器36工作，从而实现户用换相采集终端3进行换相操作，该换相所采用的技术与现有相同，不再赘述。
为了提高三相电流不平衡调节的可靠性，本实施例还包括若干三相切换开关 6，三相切换开关6连接在变压器1的出口侧，以将变压器1出口侧配电网分成若干支路，三相切换开关6与主控装置2连接，多个户用换相采集终端3分别连接在三相切换开关6出口侧的支路上。当出现三相不平衡故障时，主控装置2 也通过控制三相切换开关6切换输出相线，来调节三相电流不平衡现象。
电能计量芯片33内置LCD驱动和存储，电能计量芯片33连接有LCD显示屏 39。LCD显示屏39用来显示电能数据，在出现故障造成无法进行远程获取电能数据时，可进行现场抄表，并且可避免与用户发送不必要纠纷。电能计量芯片 33优选采用型号为RW7703电能计量芯片。通信模块27可采用有线的方式进行通信，优选采用无线通信模块进行通信，在监控终端4与主控装置2的距离不大于10千米的情况下可采用LORA模块，当距离较远时，可采用GPRS模块、2G模块或3G模块。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，包括变压器(1)、一主控装置(2)、多个分别与所述主控装置(2)光纤连接的户用换相采集终端(3)和监控终端(4)，所述主控装置(2)设置在变压器(1)的出口处，所述户用换相采集终端(3)连接在变压器(1)的出口侧的配电网上，每一户用换相采集终端(3)连接有一单相用户(5)；
所述户用换相采集终端(3)包括第一数据采集单元(31)，所述第一数据采集单元(31)用于采集单相用户(5)的电压和电流数据，其连接有信号分配器(32)，所述信号分配器(32)具有两个出口，其一出口连接有电能计量芯片(33)，另一出口连接有第一A/D转换器(30)，所述电能计量芯片(33)和第一A/D转换器(30)连接有第一FPGA处理器(34)，所述第一FPGA处理器(34)连接有第一光电转换器(35)、永磁继电器(36)和第一电源模块(37)，所述第一光电转换器(35)连接有第一光纤接口(38)；
所述主控装置(2)包括数据处理器(21)，所述数据处理器(21)连接有第二A/D转换器(20)、存储器(23)、第二电源模块(24)、第二FPGA处理器(25)、人机交互模块(26)和通信模块(27)，所述第二A/D转换器(20)连接有第二数据采集单元(22)，所述第二数据采集单元(22)用于采集变压器(1)出口的电压和电流数据，所述通信模块(27)用于向监控终端(4)发送数据，所述第二FPGA处理器(25)连接有第二光电转换器(28)，所述第二光电转换器(28)连接有第二光纤接口(29)。
2.根据权利要求1所述的三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，还包括若干三相切换开关(6)，所述三相切换开关(6)连接在变压器(1)的出口侧，以将变压器(1)出口侧配电网分成若干支路，所述三相切换开关(6)与主控装置(2)连接，所述多个户用换相采集终端(3)分别连接在三相切换开关(6)出口侧的支路上。
3.根据权利要求1所述的三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，所述电能计量芯片(33)内置LCD驱动和存储，其连接有LCD显示屏(39)。
4.根据权利要求1所述的三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，所述通信模块(27)为无线通信模块。
5.根据权利要求3所述的三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，所述电能计量芯片(33)的型号为RW7703。
6.根据权利要求4所述的三相电流不平衡调节及电能采集系统，其特征在于，所述无线通信模块为LORA模块、GPRS模块、2G模块或3G模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113252976A (zh) * 2021-05-19 2021-08-13 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种10kV配电网宽频电参量的采集监测装置

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