CN212435664U - 一种自决策换相开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自决策换相开关。为了克服现有技术换相开关在换相过程中存在相间短路的问题；本实用新型包括电连接的自决策换相控制终端和换相执行装置；所述的自决策换相控制终端包括变压模块、数字信号处理模块以及与数字信号处理模块电连接的模数转换模块、存储模块和功能模块；数模转换模块通过变压模块连接输电线路；所述的换相执行装置包括换相模块，换相模块包括分别与输电线路三相连接的进线口和一个火线出线口。通过三进一出的换相模块执行自决策换相控制终端中的换相策略，避免在换相过程中的相间短路，结构简单，保证自动换相过程的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换相领域，尤其涉及一种自决策换相开关。
背景技术
近些年，随着农村经济飞速发展，农民生活水平迅速提高，大量的中高档、大功率的家用电器开始进入寻常百姓家，例如电饭煲、电磁炉、电水壶、电砂锅、电热水器、电取暖器、空调器、小水泵等，这些家用电器的单机容量大多在800kw至2000kw，而且基本都采用单相电源，造成配电网的单相负荷激增。另一方面，随着工商业的发展，个体加工企业数量激增，馒头机、制饼机、电磨机等生产加工设备使用量越来越多，同样增加了配电网的单相负荷。
据统计，如今多数农村的单相负荷已占该农村总负荷的 70%以上，部分较为富裕的农村，其单相负荷占总负荷的比例甚至超过了 90%。单相负荷的激增会使得配电网的三相不平衡度过高，进而导致对应配电台区的线损率长期居高不下，降低了供电的可靠性和供电质量。一般采用换相开关进行换相，平衡三相电压，但是使用换相开关会在换相过程中存在相间短路的问题。
例如，一种在中国专利文献上公开的“换相开关控制系统”，其公告号CN111146790A，包括多个智能换相开关、智能配变终端和智能控制终端。智能控制终端根据配电端三相电压、配电端电流、多个负载端三相电压和多个负载端电流，生成整体控制策略。整体控制策略包括多个分体控制策略。智能控制终端分别将多个分体控制策略一一对应输送给多个智能换相开关。当无线通讯中断时，智能换相开关可自行根据分体控制策略、负载端三相电压和负载端电流动作，改变负载与三相电之间的连接关系，以使三相电处于平衡状态。在换换相过程中会存在相间短路的问题。
实用新型内容
本实用新型主要解决现有技术换相开关在换相过程中存在相间短路的问题；提供一种自决策换相开关，避免在换相开关换相过程中存在相间短路。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本实用新型包括电连接的自决策换相控制终端和换相执行装置；所述的自决策换相控制终端包括变压模块、数字信号处理模块以及与数字信号处理模块电连接的模数转换模块、存储模块和功能模块；数模转换模块通过变压模块连接输电线路；所述的换相执行装置包括换相模块，换相模块包括分别与输电线路三相连接的进线口和一个火线出线口。
本方案通过变压模块采集各相输电线路的电压，经过模数转换模块转换后数字信号处理模块计算输电线路中的不平衡度，并根据内置的自决策控制策略控制换线执行装置对输电线路换相。换相执行装置的换相模块包括一个三进一出的换相模块，能够有效避免在换相过程中相间短路情况且结构简单。
作为优选，所述的换相模块包括开关SW1、开关SW2；所述的开关SW1和开关SW2均为单刀双掷的电磁开关；开关SW1的第一动端连接输电线路中的A相，开关SW1的第二动端连接输电线路中的B相；开关SW2的第一动端连接开关SW1的不动端，开关SW1的第二动端连接输电线路中的C相。当开关SW1接通第一动端，开关SW2接通第一动端时，输出的火线是输入的A相供电；当开关SW1接通第二动端，开关SW2接通第一动端时，输出的火线是输入的B相供电；当开关SW2接通第二动端时，输出的火线是输入的C相供电；其他任何接通方式都不会有输出，避免在换相时同时接通两相输电线路造成相间短路，保证换相过程的安全。
作为优选，所述的换相模块还包括可控硅D1、可控硅D2和可控硅D3；可控硅D1的阳极连接开关SW1的第一动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D2的阳极连接开关SW1的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D3的阳极连接开关SW2的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW2的不动端。可控硅D1、可控硅D2和可控硅D3的控制端连接自决策换相控制终端中的功能模块，功能模块控制可控硅的导通，抑制反向电流。且相比与双向可控硅，本方案的单向可控硅成本更低。
作为优选，所述的换相执行装置还包括逻辑判断模块；所述的逻辑判断模块包括或门U1、与门U2和与门U3；或门U1的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U2的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U3的第一输入端连接或门U1的输出端，与门U2的输出端取反后连接与门U3的第二输入端，与门U3的输出端连接功能模块。与门U2的输出端经过反向后输出连接功能模块，形成反馈。通过逻辑判断模块判断可控硅的开断是否存在故障，保证不会因为可控硅的误导通而造成的相间短路，保证线路中的安全。
作为优选，所述的变压模块包括互感器，所述互感器与模数转换模块电连接。变压模块用于将输电线路上各相输入的电压或电流转换为可供各测量仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护作用的标准电压或标准电流，变压模块同样也可以选择其他变压设备进行使用。
作为优选，所述的存储模块包括闪存和动态随机存取存储器，所述闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块电连接。存储模块用于存储数字信号处理模块输出的各项数据信息。
作为优选，所述的自决策换相控制终端还包括显示模块，所述的显示模块与数字信号处理模块电连接。显示模块为显示屏，用于显示经所述数字信号处理模块分析处理后的各项数据信息，增强人机交互性能，提高用户体验。
本实用新型的有益效果是：
通过三进一出的换相模块执行自决策换相控制终端中的换相策略，设置单刀双掷的电磁开关SW1与开关SW2配合，避免在换相过程中的相间短路，结构简单，保证自动换相过程的安全。
附图说明
图1是本实用新型的一种自决策换相开关的结构框图。
图2是本实用新型的换相模块电路图。
图3是本实用新型的逻辑判断模块电路图。
图4是本实用新型的第一种安装示意图。
图5是本实用新型的第一种安装示意图。
图6是本实用新型的第一种安装示意图。
图中1.自决策换相控制终端，2.换相执行装置，21.换相模块，22.逻辑判断模块，3.变压模块，4.模数转换模块，5.数字信号处理模块，6.存储模块，7.功能模块，8.显示模块，9.自决策换相开关，10.用户。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例的一种自决策换相开关，如图1所示，包括电连的自决策换相控制终端 1和换相执行装置 2。
自决策换相控制终端1包括变压模块 3、模数转换模块 4、数字信号处理模块 5、存储模块 6、功能模块 7和显示模块8，模数转换模块4、存储模块6、功能模块7、显示模块8和供电电源均与数字信号处理模块5电连接，变压模块3与模数转换模块4电连接。
其中，变压模块3包括互感器，互感器与模数转换模块5电连接。变压模块5用于将输电线上输入的电压或电流转换为可供各测量仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护作用的标准电压或标准电流，变压模块5同样也可以选择其他变压设备进行使用。
模数转换模块4包括模数转换器，模数转换器与数字信号处理模块5电连接。模数转换器用于将变压模块3输入的模拟信号转换为数字信号并输出。
数字信号处理模块5包括 DSP 数字信号处理器。数字信号处理模块5用于计算和分析处理模数转换模块4处输入的各项数据并输出数据信息。数据信息包括所述输电线的电压、电流数据，用户侧的电压、电流数据等。
功能模块7包括单片机，所述单片机型号为 TMS320C28x，单片机与数字信号处理模块5电连接。功能模块7中内置有自决策换相控制策略，根据数字信号处理模块5的输出控制换相执行装置2执行换相操作。
存储模块6包括闪存和动态随机存取存储器，闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块5电连接。存储模块6用于存储数字信号处理模块5输出的各项数据信息。
显示模块8为显示屏，用于显示经所述数字信号处理模块5分析处理后的各项数据信息。
自决策换相开关内预设有换相控制策略。自决策换相开关的自决策换相控制终端1实时采集电力台区内配电网的运行状态数据和用户侧的电压、电流等数据信息，然后基于所述配电网的运行状态数据和用户侧的所述电压、电流等数据信息，并按照预设的换相控制策略计算得到三相电流不平衡度，然后自决策换相开关将计算得到的三相电流不平衡度与预设的三相电流不平衡度限值进行比对，若三相电流不平衡度数值大于预设的所述三相电流不平衡度限值，则自决策换相开关的自决策换相控制终端1按照预设的换相控制策略生成换相执行指令，并将该换相执行指令发送给自决策换相开关的换相执行装置2，换相执行装置2则按照接收的换相执行指令执行对应的换相操作。
换相执行装置2包括换相模块21和逻辑判断模块22。
如图2所示换相模块21包括分别与输电线路三相连接的进线口和一个火线出线口。
换相模块21包括开关SW1、开关SW2、可控硅D1、可控硅D2和可控硅D3。开关SW1和开关SW2均为单刀双掷的电磁开关。
开关SW1的第一动端连接输电线路中的A相，开关SW1的第二动端连接输电线路中的B相；开关SW2的第一动端连接开关SW1的不动端，开关SW1的第二动端连接输电线路中的C相。
可控硅D1的阳极连接开关SW1的第一动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D2的阳极连接开关SW1的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D3的阳极连接开关SW2的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW2的不动端。可控硅D1、可控硅D2和可控硅D3的控制端连接自决策换相控制终端1中的功能模块7，功能模块7控制可控硅的导通。
当开关SW1接通第一动端，开关SW2接通第一动端时，可控硅D1导通，其他可控硅截止，输出的火线是输入的A相供电；
当开关SW1接通第二动端，开关SW2接通第一动端时，可控硅D2导通，其他可控硅截止，输出的火线是输入的B相供电；
当开关SW2接通第二动端时，可控硅D3导通，其他可控硅截止，输出的火线是输入的C相供电。
其他任何接通方式都不会有输出，避免在换相时同时接通两相输电线路造成相间短路，保证换相过程的安全。
如图3所示，逻辑判断模块22包括或门U1、与门U2和与门U3。
或门U1的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U2的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U3的第一输入端连接或门U1的输出端，与门U2的输出端取反后连接与门U3的第二输入端，与门U3的输出端连接功能模块7。与门U2的输出端经过反向后输出连接功能模块7，形成反馈。
通过逻辑判断模块22判断可控硅的开断是否存在故障，保证不会因为可控硅的误导通而造成的相间短路，保证线路中的安全。
当C相供电时，开关SW1的开关位置和可控硅D1的通断与可控硅D2的通断不会造成相间短路。
当A相供电时，可控硅D2或可控硅D3的导通会造成相间短路。当可控硅D2同时导通时，与门U2经过反向后输出低电平，发送给功能模块7，功能模块7控制可控硅D2截止。当可控硅D3同时导通时，或门U1输出高电平，与门U2输出低电平，经过反相变化后输出高电平给与门U3，与门U3输出高电平，功能模块7控制可控硅D3截止。
当B相供电时，可控硅D1或可控硅D3的导通会造成相间短路。当可控硅D1同时导通时，与门U2经过取反后输出低电平，发送给功能模块7，功能模块7控制可控硅D2截止。当可控硅D3同时导通时，或门U1输出高电平，与门U2输出低电平，经过反相变化后输出高电平给与门U3，与门U3输出高电平，功能模块7控制可控硅D3截止。
本实用新型通过三进一出的换相模块21执行自决策换相控制终端1中的换相策略，设置单刀双掷的电磁开关SW1与开关SW2配合，避免在换相过程中的相间短路，结构简单，保证自动换相过程的安全。
如图 4 所示，本实用新型的第一种安装方式为，自决策换相开关9与用户10负荷以“一对一”方式连接，一个自决策换相开关9的输入端连接于配电变压器的输电线上，该自决策换相开关9的输出端连接一个用户10负荷，实现对单一用户10负荷的相位切换。
如图 5 所示，本实用新型的第二种安装方式为，自决策换相开关9与用户10负荷以“一对多”方式连接，即一个自决策换相开关9连接多个用户10负荷，以实现对多个用户10负荷的相位切换。
如图 6 所示，本实用新型的第三种安装方式为，自决策换相开关9与用户10负荷以“一对一”和“一对多”的混合方式连接，以适应不同电力台区的负荷切换需求。
应理解，本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。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种自决策换相开关，其特征在于，包括电连接的自决策换相控制终端（1）和换相执行装置（2）；所述的自决策换相控制终端（1）包括变压模块（3）、数字信号处理模块（5）以及与数字信号处理模块（5）电连接的模数转换模块（4）、存储模块（6）和功能模块（7）；模数转换模块（4）通过变压模块（3）连接输电线路；所述的换相执行装置（2）包括换相模块（21），换相模块（21）包括分别与输电线路三相连接的进线口和一个火线出线口。
2.根据权利要求1所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的换相模块（21）包括开关SW1、开关SW2；所述的开关SW1和开关SW2均为单刀双掷的电磁开关；开关SW1的第一动端连接输电线路中的A相，开关SW1的第二动端连接输电线路中的B相；开关SW2的第一动端连接开关SW1的不动端，开关SW1的第二动端连接输电线路中的C相。
3.根据权利要求2所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的换相模块（21）还包括可控硅D1、可控硅D2和可控硅D3；可控硅D1的阳极连接开关SW1的第一动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D2的阳极连接开关SW1的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW1的不动端；可控硅D3的阳极连接开关SW2的第二动端，可控硅D1的阴极连接开关SW2的不动端。
4.根据权利要求3所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的换相执行装置（2）还包括逻辑判断模块（22）；所述的逻辑判断模块（22）包括或门U1、与门U2和与门U3；或门U1的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U2的两个输入端分别连接可控硅D1的阴极和可控硅D2的阴极；与门U3的第一输入端连接或门U1的输出端，与门U2的输出端取反后连接与门U3的第二输入端，与门U3的输出端连接功能模块（7）。
5.根据权利要求1所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的变压模块（3）包括互感器，所述互感器与模数转换模块（4）电连接。
6.根据权利要求1所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的存储模块（6）包括闪存和动态随机存取存储器，所述闪存和动态随机存取存储器均与数字信号处理模块（5）电连接。
7.根据权利要求1所述的一种自决策换相开关，其特征在于，所述的自决策换相控制终端（1）还包括显示模块（8），所述的显示模块（8）与数字信号处理模块（5）电连接。
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