CN209571835U - 一种适用于楼宇配电线路的换相装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于楼宇配电线路的换相装置，其包括：换相控制器；以及换相开关，输出线路的A相与电表箱之间、输出线路的B相与电表箱之间以及输出线路的C相与电表箱之间各设置有一个该换相开关；每个该换相开关包括并联连接的断路器和可控硅，所述断路器和所述可控硅均与所述换相控制器连接，以由所述换相控制器控制通断。本实用新型能够方便灵活地进行换相调节，体积小、噪音低、功率大，可实现过零投切，换相不掉电，换相过程不影响用户用电，能自动换相，也可按需在后台手工远动换相，很适合应用于楼宇内。

Description

一种适用于楼宇配电线路的换相装置

技术领域

本实用新型涉及换相装置领域，特别涉及一种适用于楼宇配电线路的换相装置。

背景技术

目前我国高层楼宇，包括高层普通居民楼、商业中心、高层酒店、高层写字楼以及学校、医院、政府、企业等高层楼宇，几乎都没有安装三相负荷的智能调节装置。楼宇内部三相负荷的平衡，基本上都是按照设计时的平均分配，而楼宇用户用电的时间不确定性及大功率电器的不断增加，楼宇用电很容易出现三相不平衡，一旦出现严重的三相不平衡，只能依靠人工进行换相调节，人工调相不及时及换相时间歇性停电会影响用户用电，严重时甚至会出现安全问题。

现有的自动换相开关装置由一台主控制器加若干台换相开关组成，主控制器根据首端检测到的总电流及末端控制器电流计算出三相负荷不平衡情况，生成换相指令，发给某个或某几个换相开关，换相开关接受并执行换相指令，进行自动换相操作，从而将重负载相线路上的部分负荷切换到轻负载相，最终达到三相负荷的均衡。这种自动换相操作在主控制器设定好操作程序后不再受人为干预，根据三相线路各分支的负荷变化，自动调节、平衡三相负载。自动换相开关的结构由开关动作器件及控制电路组成，开关动作器件大体有两种：一是小型永磁继电器，按电网标准额定电流不大于63A。二是小型接触器，额定电流可达100A以上。某些换相开关还配置有可控硅作为辅助开关器件。

自动换相开关装置在自动换相时是根据主控器检测到的三相负荷不平衡度自动调节的，由于用户负荷的不确定性，造成三相负荷变化频繁，会引起换相开关频繁动作。而换相不可避免会产生毫秒级断电(一般在一个周波即20ms以内)以及相位相角变化，某些换相开关设置采用非过零直接切换，不仅会造成较大电弧，也会带来相角突变。这种变化会对后端用电设备尤其是敏感用电设备造成一定的影响，甚至造成这些设备断电或烧毁。另外，目前市场上的自动换相开关核心开关器件主要有继电器和接触器两种，继电器开关体积小、噪音低，但过载电流小，根据电网标准，一般不超过63A。接触器开关体积大，换相时会产生很响的“啪、啪”声噪音，不适合用于楼宇内，特别是居民楼内。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于楼宇配电线路的换相装置，从而克服现有的自动换相开关不可避免会产生毫秒级断电以及相位相角变化，并且不适合用于楼宇内的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于楼宇配电线路的换相装置，其中，包括：换相控制器；以及换相开关，输出线路的A相与电表箱之间、输出线路的B相与电表箱之间以及输出线路的C相与电表箱之间各设置有一个该换相开关；每个该换相开关包括并联连接的断路器和可控硅，所述断路器和所述可控硅均与所述换相控制器连接，以由所述换相控制器控制通断。

优选地，上述技术方案中，所述换相控制器通过一个转换电源与输出线路连接。

优选地，上述技术方案中，所述断路器为自动重合闸断路器。

优选地，上述技术方案中，该适用于楼宇配电线路的换相装置还包括一主控制器，该主控制器与所述换相控制器连接，所述换相控制器通过一负荷检测装置检测出电表箱内的用户负荷后输送给该主控制器，该主控制器能够向所述换相控制器发送换相指令。

优选地，上述技术方案中，所述主控制器与所述换相控制器通过载波通讯的方式进行通讯。

优选地，上述技术方案中，该适用于楼宇配电线路的换相装置还包括一后台系统，该后台系统通过无线通讯的方式与所述主控制器进行通讯，人工通过后台系统实现换相控制。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的换相开关采用可控硅和断路器作为核心开关动作器件，这种开关器件体积小、噪音低，额定电流可达100A以上，从而可以直接装到楼层电表箱内，且可实现过零投切，换相不掉电，换相过程不影响用户用电，能很好地应用于楼宇内。

2、本实用新型可采用人工远动与自动换相相结合的控制策略，在主控器检测到三相负荷不平衡后，不实时调节，而是根据用户负荷情况，选择延迟或人工远动调节，也可选择轻载时进行调节，以最大程度避免因换相对用户用电造成的影响，同时也有效避免换相开关频繁换相。

附图说明

图1是根据本实用新型适用于楼宇配电线路的换相装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型通过主控制器控制多个换相开关时的结构示意图；

图3是根据本实用新型的通讯结构示意图。

主要附图标记说明：

1-电表箱；2-换相装置，21-换相开关，22-转换电源，23-断路器，24-可控硅，25-电流互感器；3-变压器；4-主控制器；5-后台系统。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图3显示了根据本实用新型优选实施方式的一种适用于楼宇配电线路的换相装置的结构示意图，该适用于楼宇配电线路的换相装置2包括换相控制器21以及三个换相开关。参考图1和图2，输出线路是从变压器3输送出来的，位于变压器3的低压侧，各个用户端的电表箱1连接于输出线路的A、B、C三相上，以得到220V电压。优选地，换相控制器21通过一个转换电源22与输出线路连接，转换电源22用于把变压器3的输出线路的220V交流电转化成24V直流电，再为换相控制器21供电。在每个电表箱1与相线的连接中，输出线路的A相与电表箱1之间、输出线路的B相与电表箱1之间以及输出线路的C相与电表箱1之间各设置有一个换相开关。换相开关包括并联连接的断路器23和可控硅24，断路器23和可控硅24均与换相控制器21连接，以由换相控制器21控制通断。换相控制器21的型号可以为STM32F103。换相开关可以通过闭合断路器23和可控硅24中的任意一个与对应的相线进行连接。优选地，断路器23为自动重合闸断路器，具体为1P+N自动重合闸小型断路器。

继续参考图1和图2，单个换相装置1的换相过程为：

初始状态为与其中一个相线连接的换相开关的断路器23接通，其余两个换相开关的断路器23断开。当换相控制器21接到换相指令进行换相操作时，首先导通断路器23处于接通状态的换相开关的可控硅24，再使这个换相开关的断路器23断开；然后接通与换相后需要接通的那一相线连接的换相开关的可控硅24，同时断开原来接通的换相开关的可控硅24，接着使与换相后需要接通的那一相线连接的换相开关的断路器23接通，最后使需要接通相线的换相开关的断路器23再合闸接通，接通成功后断开这个换相开关的可控硅24，完成换相。正常电流情况下，此换相过程时间在6.67ms以内。

比如，初始状态为与A相连接的换相开关的断路器23导通，A相给负载供电；需要换到B相，换相控制器21便发信号，使与A相连接的换相开关的可控硅24导通，再使这个换相开关的断路器23断开，然后再发信号，使与B相连接的换相开关的可控硅24导通，而与A相连接的换相开关的可控硅24断开，最后再发信号，使与B相连接的换相开关的断路器23导通，且这个换相开关的可控硅24断开，便完成了从A相换到B相的工作。

参考图2和图3，本实用新型优选地，适用于楼宇配电线路的换相装置2还包括一主控制器4，主控制器4与换相控制器21连接，当换相装置2为多个时，多个换相装置2共用一个主控制器4。换相控制器21通过一负荷检测装置检测出电表箱1内的用户负荷后输送给主控制器4，主控制器4以此来判断输出线路是否处于三相负荷平衡。负荷检测装置可以为电流互感器25，从而通过检测电流大小来判断负荷情况。这样，换相控制器21通过电流互感器检测相应支路电流，再与主控制器4通讯，发送指令和接收指令，以控制相应的换相开关的断路器23和可控硅24的通断。主控制器4能够向换相控制器21发送换相指令。主控制器4的型号也可以为STM32F207。优选地，主控制器4与换相控制器21通过载波通讯的方式进行通讯。进一步优选地，适用于楼宇配电线路的换相装置2还包括一后台系统5，后台系统5为电脑或手机APP。后台系统5通过无线通讯的方式与主控制器4进行通讯。通过后台系统5可查看各路换相开关所在支路上的电流情况，也可以人工发指令给主控制器4要求进行换相。后台系统5与主控制器4的配合，可以方便采用人工远动与自动换相进行相结合的控制策略，在主控器4检测到三相负荷不平衡后，不实时调节，而是根据用户负荷情况，选择延迟或远动调节。也可选择轻载时进行调节，最大程度避免因换相对用户用电造成的影响。同时也有效避免换相开关频繁换相。

本实用新型的换相开关采用可控硅24和断路器23作为核心开关动作器件，这种开关器件体积小、噪音低，额定电流可达100A以上，从而可以直接装到楼层电表箱1内，且可实现过零投切，换相不掉电，换相过程不影响用户用电，能很好地应用于楼宇内。且本实用新型采用智能切换时间选择与远动控制相结合的控制策略，针对高层楼宇的负荷特点，主控制器4根据一段时间内检测到的首端总电流三相不平衡度，制定相应的换相策略，而不是检测到三相不平衡后，即时生成换相指令，这就避免了频繁换相对用户造成的用电影响。主控制器4生成换相指令后，发送给若干个换相控制器21，换相控制器21接到换相指令也不是立即执行换相指令，而是分别检测各自负荷情况，只有当负荷情况满足换相要求时进行有载换相，如果超过一定时间仍不满足换相条件，则返回无法自动换相信号。需要换相时，可选择换相开关自主换相，也可以在后台系统5人工发指令给主控制器4，然后主控制器4把换相指令发到相应的换相控制器21来控制相应的换相开关进行换相。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，包括：

换相控制器；以及

换相开关，输出线路的A相与电表箱之间、输出线路的B相与电表箱之间以及输出线路的C相与电表箱之间各设置有一个该换相开关；每个该换相开关包括并联连接的断路器和可控硅，所述断路器和所述可控硅均与所述换相控制器连接，以由所述换相控制器控制通断。

2.根据权利要求1所述的适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，所述换相控制器通过一个转换电源与输出线路连接。

3.根据权利要求1所述的适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，所述断路器为自动重合闸断路器。

4.根据权利要求1所述的适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，该适用于楼宇配电线路的换相装置还包括一主控制器，该主控制器与所述换相控制器连接，所述换相控制器通过一负荷检测装置检测出电表箱内的用户负荷后输送给该主控制器，该主控制器能够向所述换相控制器发送换相指令。

5.根据权利要求4所述的适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，所述主控制器与所述换相控制器通过载波通讯的方式进行通讯。

6.根据权利要求4所述的适用于楼宇配电线路的换相装置，其特征在于，该适用于楼宇配电线路的换相装置还包括一后台系统，该后台系统通过无线通讯的方式与所述主控制器进行通讯。