CN206023235U - 一种交流三相负荷自动平衡*** - Google Patents

一种交流三相负荷自动平衡*** Download PDF

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任敬民
李璐
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Abstract

本实用新型涉及低压输电技术领域，提供一种交流三相负荷自动平衡***，包括A相采样电路、B相采样电路、C相采样电路、整流电路、单片机、继电器组合电路及第一接触器、第二接触器和第三接触器；整流电路连接单片机，单片机连接继电器组合电路，第一接触器包括第一接触开关和第一通电线圈，第二接触器包括第二接触开关和第二通电线圈，第三接触器包括第三接触开关和第三通电线圈；第一通电线圈与第一继电器开关连接，第二通电线圈与第二继电器开关连接，第三通电线圈与第三继电器开关连接，单片机用于对各路相线电压进行监测，并将用户负荷切换到负荷最轻相线上，实现对三相负荷的自动平衡，快速切相，同时也降低因偏相造成的变压器烧毁事故。

Description

一种交流三相负荷自动平衡***
技术领域
本实用新型属于低压输电技术领域，尤其涉及一种交流三相负荷自动平衡***。
背景技术
三相负荷平衡对电网稳定及电力设备的安全运行、线路损耗和城乡居民生活用电都有直接影响。随着经济的高速发展，城乡居民购买大量的家用电器以及单相电动机械。造成单相负荷无规律的激增，三相电压、电流严重失衡，人工调整显然是难以实现的。
特别是在农村，农网建设薄弱，单相负荷性质更不可控，三相不平衡尤为严重，农网台区比较分散，治理困难。三相不平衡具有如下缺陷：
(1)配电变压器和线路损耗增加；
(2)配电台区中重载相的供电电压质量大大下降；
(3)配电变压器的出力降低，电能转换效率下降；
(4)三相负荷不平衡运行会造成配电变压器零序电流增大，引起的涡流损耗使配电变压器运行温度升高，严重时危及设备安全，缩短设备寿命。
目前，针对三相负荷不平衡问题，供电部门主要采用加强负荷管理，通过人工调整负荷相序，将低压线路各相上的负荷进行平衡分配。尽管在一定程度上能够降低配电台区三相负荷不平衡的严重程度，但由于用电负荷的随机性和不确定性，依靠人工无法根据实际负荷不平衡状况进行及时调整，不可避免的影响用户供电可靠性，而且存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种对三相负荷进行自动平衡，快速切相，同时也降低因偏相造成的变压器烧毁事故的交流三相负荷自动平衡***。
本实用新型是这样实现的，一种交流三相负荷自动平衡***，所述交流三相负荷自动平衡***包括通过第一接入点接入A相线的A相采样电路、通过第二接入点接入B相线的B相采样电路和通过第三接入点接入C相线的C相采样电路；
所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端均连接信号转换和整流电路，所述信号转换和整流电路连接对A相线、B相线和C相线分别进行电压监测且用于控制切换相线的单片机，所述单片机连接继电器组合电路，所述继电器组合电路包括第一继电器开关、第二继电器开关和第三继电器开关；
所述交流三相负荷自动平衡***还包括第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述第一接触器包括第一接触开关和第一通电线圈，所述第二接触器包括第二接触开关和第二通电线圈，所述第三接触器包括第三接触开关和第三通电线圈；
所述第一接触开关安装在位于所述第一接入点下游的所述A相线上，所述第二接触开关安装在位于所述第二接入点下游的所述B相线上，所述第三接触开关安装在位于所述第三接入点下游的所述C相线上；
所述第一通电线圈与所述第一继电器开关连接，所述第二通电线圈与所述第二继电器开关连接，所述第三通电线圈与所述第三继电器开关连接。
作为一种改进的方案，所述第一继电器开关、第二继电器开关和第三继电器开关均为单刀双掷开关。
作为一种改进的方案，所述继电器组合电路包括继电器互锁控制电路。
作为一种改进的方案，所述继电器互锁控制电路包括电源接入端、第一接线段、第二接线段以及第三接线段；
所述第一接线段一端与所述第一通电线圈连接，另一端设有第一触点；
所述第二接线段一端与所述第二通电线圈连接，另一端设有第二触点；
所述第三接线段一端与所述第三通电线圈连接，另一端设有第三触点；
所述第一继电器开关与所述第二继电器开关之间设有第四接线段，所述第四接线段的一端与所述第一继电器开关的静触点连接，另一端设有第四触点；
所述第二继电器开关与所述第三继电器开关之间设有第五接线段，所述第五接线段的一端与所述第二继电器的静触点连接，另一端设有第五触点，所述第二继电器开关的动触点扣合在所述第四触点或第二触点上；
所述第三继电器开关的静触点与所述电源接入端连接，所述第三继电器开关的动触点扣合在所述第五触点或第三触点上。
作为一种改进的方案，所述第一触点为所述第一继电器开关的常闭触点，所述第二触点为所述第二继电器的常开触点，所述第四触点为所述第二继电器的常闭触点，所述第三触点为所述第三继电器开关的常开触点，所述第五触点为所述第三继电器开关的常闭触点。
作为一种改进的方案，所述交流三相负荷自动平衡***还包括接触器互锁控制电路。
作为一种改进的方案，所述接触器互锁控制电路包括连接在相线和中性线之间且相互并联的第一路互锁电路、第二路互锁电路和第三路互锁电路。
作为一种改进的方案，所述第一接触器、第二接触器和第三接触器均还包括第一辅助接触开关和第二辅助接触开关；
所述第一路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第一继电器开关、第二接触器的第一辅助接触开关、第三接触器的第一辅助接触开关和第一通电线圈；
所述第二路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第二继电器开关、第一接触器的第一辅助接触开关、第三接触器的第二辅助接触开关和第二通电线圈；
所述第三路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第三继电器开关、第一接触器的第二辅助接触开关、第二接触器的第二辅助接触开关和第三通电线圈。
在本实用新型实施例中，交流三相负荷自动平衡***包括A相采样电路、B相采样电路、C相采样电路、信号转换和整流电路、单片机、继电器组合电路以及第一接触器、第二接触器和第三接触器；信号转换和整流电路连接单片机，单片机连接继电器组合电路，第一接触器包括第一接触开关和第一通电线圈，第二接触器包括第二接触开关和第二通电线圈，第三接触器包括第三接触开关和第三通电线圈；第一通电线圈与第一继电器开关连接，第二通电线圈与第二继电器开关连接，第三通电线圈与第三继电器开关连接，单片机用于对各路相线电压进行监测，并将用户负荷切换到负荷最轻的相线上，实现对三相负荷的自动平衡，快速切相，同时也降低因偏相造成的变压器烧毁事故。
由于继电器互锁控制电路和接触器互锁控制电路的设置，使整个交流三相负荷自动平衡***安全平稳快速的切相，避免相线间短路造成的安全事故。
附图说明
图1是本实用新型提供的交流三相负荷自动平衡***的结构示意图；
图2是本实用新型提供的继电器互锁控制电路的结构示意图；
图3是本实用新型提供的接触器互锁控制电路的结构示意图；
其中，1-第一接入点，2-第二接入点，3-第三接入点，4-A相采样电路，5-B相采样电路，6-C相采样电路，7-信号转换和整流电路，8-单片机，9-继电器组合电路，10-第一继电器开关，11-第二继电器开关，12-第三继电器开关，13-第一接触开关，14-第一通电线圈，15-第二接触开关，16-第二通电线圈，17-第三接触开关，18-第三通电线圈，19-电源接入端，20-第一接线段，21-第二接线段，22-第三接线段，23-第一触点，24-第二触点，25-第三触点，26-第四接线段，27-第四触点，28-第五接线段，29-第五触点，30-第一路互锁电路，31-第二路互锁电路，32-第三路互锁电路，33-第一接触器的第一辅助接触开关，34-第一接触器的第二辅助接触开关，35-第二接触器的第一辅助接触开关，36-第二接触器的第二辅助接触开关，37-第三接触器的第一辅助接触开关，38-第三接触器的第二辅助接触开关。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1示出了本实用新型提供的交流三相负荷自动平衡***的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本实用新型相关的部分。
交流三相负荷自动平衡***包括通过第一接入点1接入A相线的A相采样电路4、通过第二接入点2接入B相线的B相采样电路5和通过第三接入点3接入C相线的C相采样电路6；
A相采样电路4、B相采样电路5和C相采样电路6的输出端均连接信号转换和整流电路7，信号转换和整流电路7连接对A相线、B相线和C相线分别进行电压监测且用于控制切换相线的单片机8，单片机8连接继电器组合电路9，继电器组合电路9包括第一继电器开关10、第二继电器开关11和第三继电器开关12；
交流三相负荷自动平衡***还包括第一接触器、第二接触器和第三接触器，第一接触器包括第一接触开关13和第一通电线圈14，第二接触器包括第二接触开关15和第二通电线圈16，第三接触器包括第三接触开关17和第三通电线圈18；
第一接触开关13安装在位于第一接入点1下游的A相线上，第二接触开关15安装在位于第二接入点下游的B相线上，第三接触开关17安装在位于第三接入点下游的C相线上；
第一通电线圈14与第一继电器开关10连接，第二通电线圈16与第二继电器开关11连接，第三通电线圈18与第三继电器开关12连接。
其中，上述A相采样电路4、B相采样电路5和C相采样电路6均由互感器构成，其主要用于对对应相线上的电压进行采集，并将采集到的电压传送给信号转换和整流电路7，然后再交由单片机8进行实时监测，持续监测一段时间，并对过去这一段时间各个相线的电压值进行计算，并控制将用电设备的使用相线切换到负荷最轻的相线上，对于互感器的连接结构，在此不再赘述。
该持续监测一段时间为24小时，24小时一般能体现相线上用电负荷的状态。
在该实施例中，第一继电器开关10、第二继电器开关11和第三继电器开关12均为单刀双掷开关，使整个电路结构简单，操控性强。
在本实用新型实施例中，在上述继电器组合电路9中还包括继电器互锁控制电路，该继电器互锁控制电路用于对保障切相的安全性，即在将用电负荷切换到下一相线之前，另外两个相线上保证处于电路切断状态。
其中，如图2所示，上述继电器互锁控制器电路包括电源接入端19、第一接线段20、第二接线段21以及第三接线段22；
第一接线段20一端与第一通电线圈14连接，另一端设有第一触点23；
第二接线段21一端与第二通电线圈16连接，另一端设有第二触点24；
第三接线段22一端与第三通电线圈18连接，另一端设有第三触点25；
第一继电器开关10与第二继电器开关11之间设有第四接线段26，第四接线段26的一端与第一继电器开关10的静触点连接，另一端设有第四触点27；
第二继电器开关11与第三继电器开关12之间设有第五接线段28，第五接线段28的一端与第二继电器的静触点连接，另一端设有第五触点29，第二继电器开关11的动触点扣合在第四触点27或第二触点24上；
第三继电器开关12的静触点与电源接入端19连接，第三继电器开关12的动触点扣合在第五触点29或第三触点25上。
在该实施例中，如图2所示，第一触点23为第一继电器开关10的常闭触点，第二触点24为第二继电器的常开触点，第四触点27为第二继电器的常闭触点，第三触点25为第三继电器开关12的常开触点，第五触点29为第三继电器开关12的常闭触点。
在本实用新型实施例中，交流三相负荷自动平衡***还包括接触器互锁控制电路，该接触器互锁控制电路用于对保障切相的安全性，即在将用电负荷切换到下一相线之前，另外两个相线上保证处于电路切断状态，即不管继电器开关的状态如何，都处于电路切断状态。
如图3所示，接触器互锁控制电路包括连接在相线和中性线之间且相互并联的第一路互锁电路30、第二路互锁电路31和第三路互锁电路32；
其中，第一接触器、第二接触器和第三接触器均还包括第一辅助接触开关和第二辅助接触开关；
第一路互锁电路30包括依次串接在相线和中性线之间的第一继电器开关10、第二接触器的第一辅助接触开关35、第三接触器的第一辅助接触开关37和第一通电线圈14；
第二路互锁电路31包括依次串接在相线和中性线之间的第二继电器开关11、第一接触器的第一辅助接触开关33、第三接触器的第二辅助接触开关38和第二通电线圈16；
第三路互锁电路32包括依次串接在相线和中性线之间的第三继电器开关12、第一接触器的第二辅助接触开关34、第二接触器的第二辅助接触开关36和第三通电线圈18。
为了便于说明，结合图3对接触器互锁控制电路的工作原理进行说明：
假设目前用电负荷在第一路互锁电路30上，经单片机8持续24小时的监测，判定相线B是三相中负荷最轻的相线，因此，需要控制将用电负荷切换到相线B上，此时，单片机8给第一继电器开关发送断开指令，给第二继电器开关发送闭合指令；
第一继电器开关断开，第二继电器开关闭合，同时控制第二接触器的第一辅助接触开关、第二辅助接触开关均处于断开状态，而第一接触器的第一辅助接触开关33、第三接触器的第二辅助接触开关均处于闭合状态，此时，第二路互锁电路处于通电状态；
第二接触器的第二通电线圈16上电，吸合第二接触开关15闭合，将用电负荷切换到相线B上。
在本实用新型实施例中，交流三相负荷自动平衡***包括A相采样电路4、B相采样电路5、C相采样电路6、信号转换和整流电路7、单片机8、继电器组合电路9以及第一接触器、第二接触器和第三接触器；信号转换和整流电路7连接单片机8，单片机8连接继电器组合电路9，第一接触器包括第一接触开关13和第一通电线圈14，第二接触器包括第二接触开关15和第二通电线圈16，第三接触器包括第三接触开关17和第三通电线圈18；第一通电线圈14与第一继电器开关10连接，第二通电线圈16与第二继电器开关11连接，第三通电线圈18与第三继电器开关12连接，单片机8用于对各路相线电压进行监测，并将用户负荷切换到负荷最轻的相线上，实现对三相负荷的自动平衡，快速切相，同时也降低因偏相造成的变压器烧毁事故。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述交流三相负荷自动平衡***包括通过第一接入点接入A相线的A相采样电路、通过第二接入点接入B相线的B相采样电路和通过第三接入点接入C相线的C相采样电路；
所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端均连接信号转换和整流电路，所述信号转换和整流电路连接对A相线、B相线和C相线分别进行电压监测且用于控制切换相线的单片机，所述单片机连接继电器组合电路，所述继电器组合电路包括第一继电器开关、第二继电器开关和第三继电器开关；
所述交流三相负荷自动平衡***还包括第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述第一接触器包括第一接触开关和第一通电线圈，所述第二接触器包括第二接触开关和第二通电线圈，所述第三接触器包括第三接触开关和第三通电线圈；
所述第一接触开关安装在位于所述第一接入点下游的所述A相线上，所述第二接触开关安装在位于所述第二接入点下游的所述B相线上，所述第三接触开关安装在位于所述第三接入点下游的所述C相线上；
所述第一通电线圈与所述第一继电器开关连接，所述第二通电线圈与所述第二继电器开关连接，所述第三通电线圈与所述第三继电器开关连接。
2.根据权利要求1所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述第一继电器开关、第二继电器开关和第三继电器开关均为单刀双掷开关。
3.根据权利要求2所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述继电器组合电路包括继电器互锁控制电路。
4.根据权利要求3所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述继电器互锁控制电路包括电源接入端、第一接线段、第二接线段以及第三接线段；
所述第一接线段一端与所述第一通电线圈连接，另一端设有第一触点；
所述第二接线段一端与所述第二通电线圈连接，另一端设有第二触点；
所述第三接线段一端与所述第三通电线圈连接，另一端设有第三触点；
所述第一继电器开关与所述第二继电器开关之间设有第四接线段，所述第四接线段的一端与所述第一继电器开关的静触点连接，另一端设有第四触点；
所述第二继电器开关与所述第三继电器开关之间设有第五接线段，所述第五接线段的一端与所述第二继电器的静触点连接，另一端设有第五触点，所述第二继电器开关的动触点扣合在所述第四触点或第二触点上；
所述第三继电器开关的静触点与所述电源接入端连接，所述第三继电器开关的动触点扣合在所述第五触点或第三触点上。
5.根据权利要求4所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述第一触点为所述第一继电器开关的常闭触点，所述第二触点为所述第二继电器的常开触点，所述第四触点为所述第二继电器的常闭触点，所述第三触点为所述第三继电器开关的常开触点，所述第五触点为所述第三继电器开关的常闭触点。
6.根据权利要求1所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述交流三相负荷自动平衡***还包括接触器互锁控制电路。
7.根据权利要求6所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述接触器互锁控制电路包括连接在相线和中性线之间且相互并联的第一路互锁电路、第二路互锁电路和第三路互锁电路。
8.根据权利要求7所述的交流三相负荷自动平衡***，其特征在于，所述第一接触器、第二接触器和第三接触器均还包括第一辅助接触开关和第二辅助接触开关；
所述第一路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第一继电器开关、第二接触器的第一辅助接触开关、第三接触器的第一辅助接触开关和第一通电线圈；
所述第二路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第二继电器开关、第一接触器的第一辅助接触开关、第三接触器的第二辅助接触开关和第二通电线圈；
所述第三路互锁电路包括依次串接在所述相线和中性线之间的第三继电器开关、第一接触器的第二辅助接触开关、第二接触器的第二辅助接触开关和第三通电线圈。
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