相电输出自动交换装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了相电输出自动交换装置及其控制方法。涉及三相四线电源输出口相电选择技术领域，能使三相四线电源的负载接口供电相易改变，并能根据三相上功率因素不平衡进行负载接口供电相自动交换，包括A相、B相、C相、零线N、三个负载接口、控制器和若干个节点以及分别与控制器连接的三相功率因数监测器、接口功率因数监测器、两个相电压采样电路、两个单相逆变电源、两个过滤器，两个隔离变压器、两个负载接口电压采样电路和若干个开关；通过控制器的控制实现各个负载接口之间输入相电的改变。

【技术实现步骤摘要】
相电输出自动交换装置及其控制方法
本专利技术涉及三相四线电源输出口相电选择
，具体涉及相电输出自动交换装置及其控制方法。
技术介绍
随着经济社会的发展，用电设备的类型越来越多。由于目前的供电系统一般都是三相供电系统，在三相供电系统中，如果三相上的功率因素出现较大的不对称时，就会出现电网的不平衡运行，就会出现电网抖动。当电网运行在不平衡状态时，电网中的变压器就处于不对称运行状态，处于不对称运行状态的变压器会使变压器的零序电流过大，过大的零序电流会使变压器的局部零件温度增高，如果变压器的局部零件温度增高过大就可能会烧毁变压器，从而造成供电系统的停电事故。当电网不平衡运行时，如果要想让不平衡运行的电网变为平衡运行的电网，目前采取的办法是将位于一个大范围片区的高功率相线上的一部分负载人工切换到另一个大范围片区的低功率相线上。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有三相四线电源的负载接口供电相不易改变的不足，提供一种能使三相四线电源的负载接口供电相易改变，并能根据三相上功率因素不平衡进行负载接口供电相自动交换，安全可靠，智能化程度高的相电输出自动交换装置及其控制方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：相电输出自动交换装置，包括A相、B相、C相、零线N、A接线口、B接线口、C接线口、一号负载接口、二号负载接口、三号负载接口、控制器、节点J1、节点J2、节点J3、节点J4、节点J5、节点J6、节点J7和节点J8；还包括分别与控制器连接的三相功率因数监测器、一号相电压采样电路、一号单相逆变电源、一号过滤器、一号隔离变压器、一号负载接口电压采样电路、接口功率因数监测器、二号相电压采样电路、二号单相逆变电源、二号过滤器，二号隔离变压器、二号负载接口电压采样电路、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9、开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20和开关K21；A相连接在A接线口的火线输入端上，B相连接在B接线口的火线输入端上，C相连接在C接线口的火线输入端上，A接线口的零线输入端、B接线口的零线输入端和C接线口的零线输入端均与零线N连接；开关K19的一端、三相功率因数监测器的a监测端、一号相电压采样电路的a采样端、二号相电压采样电路的a采样端、开关K1的一端、A接线口的输出端、开关K9的一端、开关K13的一端和开关K15的一端分别与节点J1连接；开关K20的一端、三相功率因数监测器的b监测端、一号相电压采样电路的b采样端、二号相电压采样电路的b采样端、开关K2的一端、B接线口的输出端、开关K8的一端、开关K12的一端和开关K14的一端分别与节点J2连接；开关K21的一端、三相功率因数监测器的c监测端、一号相电压采样电路的c采样端、二号相电压采样电路的c采样端、开关K3的一端、C接线口的输出端、开关K7的一端、开关K10的一端和开关K11的一端分别与节点J3连接；一号隔离变压器的电源输出端、一号负载接口电压采样电路的采样端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端分别与节点J4连接；二号隔离变压器的电源输出端、二号负载接口电压采样电路的采样端、开关K16的一端、开关K17的一端和开关K18的一端分别与节点J5连接；开关K4的另一端、开关K9的另一端、开关K10的另一端、开关K14的另一端、接口功率因数监测器的一号监测端和一号负载接口分别与节点J6连接；开关K5的另一端、开关K8的另一端、开关K11的另一端、开关K15的另一端、接口功率因数监测器的二号监测端和二号负载接口分别与节点J7连接；开关K6的另一端、开关K7的另一端、开关K12的另一端、开关K13的另一端、接口功率因数监测器的三号监测端和三号负载接口分别与节点J8连接；开关K1的另一端、开关K2的另一端和开关K3的另一端均与一号单相逆变电源的电源输入端连接，一号过滤器的输入端连接在一号单相逆变电源的电源输出端上，一号过滤器的输出端连接在一号隔离变压器的电源输入端上；开关K19的另一端、开关K20的另一端和开关K21的另一端均与二号单相逆变电源的电源输入端连接，二号过滤器的输入端连接在二号单相逆变电源的电源输出端上，二号过滤器的输出端连接在二号隔离变压器的电源输入端上；作为优选，一号负载接口为快速连接口，快速连接口包括插头和壳体，在壳体的上表面上向上固定设有绝缘管，在绝缘管的外管壁上设有与控制器连接的压力传感器，在绝缘管包围的壳体上表面上固定有与壳体的内腔相连通的通孔，在通孔内固定有插针，并且插针的下端位于壳体的内腔内，插针的上端位于绝缘管内；一根导线的两端分别导电连接在插针的下端和节点J6上；插头包括绝缘插管和设置在绝缘插管内的导电管；绝缘插管的内径与绝缘管的外径匹配，插针的直径与导电管的内径匹配；二号负载接口的结构和三号负载接口的结构均与一号负载接口的结构完全相同。本方案能使三相四线电源的负载接口供电相易改变，并能根据三相上功率因素不平衡进行负载接口供电相自动交换，安全可靠，智能化程度高。作为优选，还包括分别与控制器连接的存储器、无线模块、地址编码器和服务器。作为优选，在插针的顶端设有锥尖。一种适用于相电输出自动交换装置的控制方法，控制方法包括负载接口供电相自动交换过程，负载接口供电相自动交换过程如下：(5-1)设功率因数PAC＝||A相功率因数|-|C相的功率因数||，功率因数PAB＝||A相功率因数|-|B相的功率因数||，功率因数PBC＝||B相功率因数|-|C相的功率因数||；(5-2)三相功率因数监测器在设定时间间隔内对A相、B相和C相分别进行功率因数平衡监测，并将每相的监测数据分别上传给控制器，控制器立即对三相功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理；若控制器对三相功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理后得到当前功率因数最大的相为A相，当前功率因数最小的相为C相，并且此时有功率因数PAC大于设定值P0时，则需要确定出一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口当前分别是由A相、B相和C相这三相中的哪一相在对其进行供电；(5-3)控制器立即给接口功率因数监测器发出接口监测指令，接口功率因数监测器立即对一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口上的功率因数同时进行监测，并将一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口上的监测数据分别上传给控制器，控制器立即对接口功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理；当控制器对接口功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理后即可分别确定出一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口当前分别是由A相、B相和C相这三相中的哪一相在对其进行供电；若此时确定出一号负载接口上的供电相由A相供电，二号负载接口上的供电相由B相供电，三号负载接口上的供电相由C相供电，则此时的开关K7、开关K8和开关K9均处于闭合状态，此时的开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17和开关K18均处于断开状态，此时的一号相电压采样电路的采样闸刀位于d端上，二号相电压采样电路的采样闸刀位于d端上；(5-4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
相电输出自动交换装置，其特征在于，包括A相、B相、C相、零线N、A接线口、B接线口、C接线口、一号负载接口(811)、二号负载接口(822)、三号负载接口(833)、控制器(107)、节点J1、节点J2、节点J3、节点J4、节点J5、节点J6、节点J7和节点J8；还包括分别与控制器连接的三相功率因数监测器(101)、一号相电压采样电路(102)、一号单相逆变电源(103)、一号过滤器(104)、一号隔离变压器(105)、一号负载接口电压采样电路(108)、接口功率因数监测器(109)、二号相电压采样电路(110)、二号单相逆变电源(1030)、二号过滤器(1040)，二号隔离变压器(1050)、二号负载接口电压采样电路(1080)、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9、开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20和开关K21；所述A相连接在A接线口的火线输入端上，B相连接在B接线口的火线输入端上，C相连接在C接线口的火线输入端上，所述A接线口的零线输入端、所述B接线口的零线输入端和所述C接线口的零线输入端均与零线N连接；所述开关K19的一端、三相功率因数监测器的a监测端、一号相电压采样电路的a采样端、二号相电压采样电路的a采样端、开关K1的一端、A接线口的输出端、开关K9的一端、开关K13的一端和开关K15的一端分别与节点J1连接；所述开关K20的一端、三相功率因数监测器的b监测端、一号相电压采样电路的b采样端、二号相电压采样电路的b采样端、开关K2的一端、B接线口的输出端、开关K8的一端、开关K12的一端和开关K14的一端分别与节点J2连接；所述开关K21的一端、三相功率因数监测器的c监测端、一号相电压采样电路的c采样端、二号相电压采样电路的c采样端、开关K3的一端、C接线口的输出端、开关K7的一端、开关K10的一端和开关K11的一端分别与节点J3连接；所述一号隔离变压器的电源输出端、一号负载接口电压采样电路的采样端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端分别与节点J4连接；所述二号隔离变压器的电源输出端、二号负载接口电压采样电路的采样端、开关K16的一端、开关K17的一端和开关K18的一端分别与节点J5连接；所述开关K4的另一端、开关K9的另一端、开关K10的另一端、开关K14的另一端、接口功率因数监测器的一号监测端和一号负载接口分别与节点J6连接；所述开关K5的另一端、开关K8的另一端、开关K11的另一端、开关K15的另一端、接口功率因数监测器的二号监测端和二号负载接口分别与节点J7连接；所述开关K6的另一端、开关K7的另一端、开关K12的另一端、开关K13的另一端、接口功率因数监测器的三号监测端和三号负载接口分别与节点J8连接；所述开关K1的另一端、开关K2的另一端和开关K3的另一端均与一号单相逆变电源的电源输入端连接，所述一号过滤器的输入端连接在一号单相逆变电源的电源输出端上，所述一号过滤器的输出端连接在一号隔离变压器的电源输入端上；所述开关K19的另一端、开关K20的另一端和开关K21的另一端均与二号单相逆变电源的电源输入端连接，所述二号过滤器的输入端连接在二号单相逆变电源的电源输出端上，所述二号过滤器的输出端连接在二号隔离变压器的电源输入端上。...

【技术特征摘要】
1.相电输出自动交换装置，其特征在于，包括A相、B相、C相、零线N、A接线口、B接线口、C接线口、一号负载接口(811)、二号负载接口(822)、三号负载接口(833)、控制器(107)、节点J1、节点J2、节点J3、节点J4、节点J5、节点J6、节点J7和节点J8；还包括分别与控制器连接的三相功率因数监测器(101)、一号相电压采样电路(102)、一号单相逆变电源(103)、一号过滤器(104)、一号隔离变压器(105)、一号负载接口电压采样电路(108)、接口功率因数监测器(109)、二号相电压采样电路(110)、二号单相逆变电源(1030)、二号过滤器(1040)，二号隔离变压器(1050)、二号负载接口电压采样电路(1080)、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9、开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20和开关K21；所述A相连接在A接线口的火线输入端上，B相连接在B接线口的火线输入端上，C相连接在C接线口的火线输入端上，所述A接线口的零线输入端、所述B接线口的零线输入端和所述C接线口的零线输入端均与零线N连接；所述开关K19的一端、三相功率因数监测器的a监测端、一号相电压采样电路的a采样端、二号相电压采样电路的a采样端、开关K1的一端、A接线口的输出端、开关K9的一端、开关K13的一端和开关K15的一端分别与节点J1连接；所述开关K20的一端、三相功率因数监测器的b监测端、一号相电压采样电路的b采样端、二号相电压采样电路的b采样端、开关K2的一端、B接线口的输出端、开关K8的一端、开关K12的一端和开关K14的一端分别与节点J2连接；所述开关K21的一端、三相功率因数监测器的c监测端、一号相电压采样电路的c采样端、二号相电压采样电路的c采样端、开关K3的一端、C接线口的输出端、开关K7的一端、开关K10的一端和开关K11的一端分别与节点J3连接；所述一号隔离变压器的电源输出端、一号负载接口电压采样电路的采样端、开关K4的一端、开关K5的一端和开关K6的一端分别与节点J4连接；所述二号隔离变压器的电源输出端、二号负载接口电压采样电路的采样端、开关K16的一端、开关K17的一端和开关K18的一端分别与节点J5连接；所述开关K4的另一端、开关K9的另一端、开关K10的另一端、开关K14的另一端、接口功率因数监测器的一号监测端和一号负载接口分别与节点J6连接；所述开关K5的另一端、开关K8的另一端、开关K11的另一端、开关K15的另一端、接口功率因数监测器的二号监测端和二号负载接口分别与节点J7连接；所述开关K6的另一端、开关K7的另一端、开关K12的另一端、开关K13的另一端、接口功率因数监测器的三号监测端和三号负载接口分别与节点J8连接；所述开关K1的另一端、开关K2的另一端和开关K3的另一端均与一号单相逆变电源的电源输入端连接，所述一号过滤器的输入端连接在一号单相逆变电源的电源输出端上，所述一号过滤器的输出端连接在一号隔离变压器的电源输入端上；所述开关K19的另一端、开关K20的另一端和开关K21的另一端均与二号单相逆变电源的电源输入端连接，所述二号过滤器的输入端连接在二号单相逆变电源的电源输出端上，所述二号过滤器的输出端连接在二号隔离变压器的电源输入端上。2.根据权利要求1所述的相电输出自动交换装置，其特征在于，所述一号负载接口(811)为快速连接口，所述快速连接口包括插头(34)和壳体(39)，在壳体的上表面上向上固定设有绝缘管(31)，在绝缘管的外管壁上设有与控制器连接的压力传感器(32)，在绝缘管包围的壳体上表面上固定有与壳体的内腔(38)相连通的通孔，在通孔内固定有插针(37)，并且插针的下端位于壳体的内腔内，插针的上端位于绝缘管内；一根导线(30)的两端分别导电连接在插针的下端和节点J6上；所述插头包括绝缘插管(36)和设置在绝缘插管内的导电管(35)；绝缘插管的内径与绝缘管的外径匹配，插针的直径与导电管的内径匹配；所述二号负载接口(822)的结构和所述三号负载接口(833)的结构均与所述一号负载接口(811)的结构完全相同。3.根据权利要求1所述的相电输出自动交换装置，其特征在于，还包括分别与控制器连接的存储器(106)、无线模块(504)、地址编码器(507)和服务器(200)。4.根据权利要求2所述的相电输出自动交换装置，其特征在于，在插针的顶端设有锥尖(33)。5.一种适用于权利要求1所述的相电输出自动交换装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括负载接口供电相自动交换过程，所述负载接口供电相自动交换过程如下：(5-1)设功率因数PAC＝||A相功率因数|-|C相的功率因数||，功率因数PAB＝||A相功率因数|-|B相的功率因数||，功率因数PBC＝||B相功率因数|-|C相的功率因数||；(5-2)三相功率因数监测器在设定时间间隔内对A相、B相和C相分别进行功率因数平衡监测，并将每相的监测数据分别上传给控制器，控制器立即对三相功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理；若控制器对三相功率因数监测器上传的监测数据进行计算处理后得到当前功率因数最大的相为A相，当前功率因数最小的相为C相，并且此时有功率因数PAC大于设定值P0时，则需要确定出一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口当前分别是由A相、B相和C相这三相中的哪一相在对其进行供电；(5-3)控制器立即给接口功率因数监测器发出接口监测指令，接口功率因数监测器立即对一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口上的功率因数同时进行监测，并将一号负载接口、二号负载接口和三号负载接口上的监测数据分别上传给控制器，控制器立即对接口功...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢楠，张海波，陈卫民，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33