智能换相开关控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电路，公开了一种结构简洁，体积小，成本低廉，精度高的智能换相开关控制电路。它包括电源模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、以及分别与微处理器模块连接的数据采集模块、存储模块、显示模块、按键处理模块、分闸时间检测模块、通讯模块、时钟模块；所述电源模块中的各供电模块分别与对应的模块连接；所述微处理器模块负责数据处理，以及其他模块的控制；所述分闸时间检测模块检测当前工作相分闸完成时刻和跳闸继电器开始通电时刻之间的时间间隔，微处理器模块根据此断开时间间隔数值，调整下次断开动作补偿时间；所述通讯模块提供外接通讯接口和负责数据传输。

Intelligent Commutation Switch Control Circuit

The invention relates to a circuit, which discloses an intelligent commutation switch control circuit with simple structure, small size, low cost and high precision. It includes power module, microprocessor module, electromagnet executive module, data acquisition module, storage module, display module, key processing module, opening time detection module, communication module and clock module connected with microprocessor module respectively. Each power supply module in the power module corresponds to the corresponding power supply module. Module connection; the microprocessor module is responsible for data processing and control of other modules; the switch-off time detection module detects the time interval between the completion time of the current working phase and the start time of the trip relay, and the microprocessor module adjusts the next turn-off action according to the value of the cut-off time interval. The communication module provides an external communication interface and is responsible for data transmission.

【技术实现步骤摘要】
智能换相开关控制电路
本专利技术涉及一种电路，具体地说，是关于一种智能换相开关控制电路。
技术介绍
三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。造成三相不平衡的主要原因是三相负荷不均衡，属于基波负荷配置问题。因此采用换相开关进行换相以使得三相线路负荷达到基本均衡，是现有技术中比较常用的技术手段。但是市场上现有的换相开关一般电路结构复杂，在分闸时弧光较大。根据GB/T15543-2008《供电质量三相电压不平衡》所引用的三相电压不平衡度计算公式：式中：——旋转算子，，，、分别为正序和负序分量；、、——A相、B相和C相电压向量。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，提供了一种结构简洁，体积小，成本低廉，精度高的智能换相开关控制电路。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：智能换相开关控制电路，包括电源模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、以及分别与微处理器模块连接的数据采集模块、存储模块、显示模块、按键处理模块、分闸时间检测模块、通讯模块、时钟模块；所述电源模块中的各供电模块分别与对应的模块连接；所述数据采集模块接入端口连接三相电入户端和电流互感器的输出端，经过模块内部计算后，产生三相电的电压、相位角、零点位置，判别相序和负载电流数值，并将所有数据传给微处理器模块；所述微处理器模块负责数据处理，以及其他模块的控制；所述分闸时间检测模块检测当前工作相分闸完成时刻和跳闸继电器开始通电时刻之间的时间间隔，微处理器模块根据此断开时间间隔数值，调整下次断开动作补偿时间；所述通讯模块提供外接通讯接口和负责数据传输。所述智能换相开关控制电路还包括过零检测模块，利用自身的交流电波形零点检测功能检测工作相过零点位置并将零点位置标志位传给微处理器模块。所述微处理器模块采用STM32作为主控制器；通讯模块为485通讯模块。所述电磁铁执行模块包括A、B、C三相换相电磁铁以及跳闸电磁铁。所述微处理器模块通过光耦隔离器件间接控制MOS管导通和断开，实现电磁铁执行模块中相应电磁铁的通断，以达到换相目的。所述微处理器模块根据检测到的分闸时间，结合电磁铁供电模块的电压，自动提前或推后跳闸电磁铁的通电时刻，使得工作相分闸时刻始终处于交流电波形的零点前极短时间内，以达到灭弧目的。所述显示模块包括显示屏和指示灯两部分；显示屏显示内容包括三相实时电压、负载电流、各相的换相次数、跳闸次数；指示灯与各控制按键对应，指示各相功能的运行状态。所述电源模块包括时钟与微处理器供电模块、电磁铁供电模块、MOS管供电模块，且各供电模块分别与时钟模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、MOS管连接。所述智能换相开关控制电路的工作步骤包括：（a）微处理器模块读取时钟模块的时间，并判断智能换相开关是否进入工作时区，若未进入工作时区则继续读取时钟模块的时间，若进入工作时区则继续下一步；（b）数据采集模块采集智能开关入线口A、B、C三相电压、相位角、相序、负载电流以及其它数据，并将数据传送给微处理器模块；（c）微处理器模块根据数据采集模块传送来的数据，计算三相电压不平衡度ε，与智能换相开关内设定的阈值δ比较；若ε≤δ则重复步骤（a）、（b）、（c）；若ε>δ则微处理器模块根据从数据采集模块获得的数据以及存储模块内存储的历史数据，估算智能换相开关换相后三相电压不平衡度ε'；并与三相电压不平衡度ε进行比较，若ε'≥ε则重复步骤（a）、（b）、（c），若ε'<ε则微处理器模块控制电磁铁执行模块进行相应的换相操作，分闸时间检测模块读取分闸时间，并传送给微处理器，计算下次换相应该补偿的时间；数据采集模块将换相后的数据传给微处理器模块，微处理器模块根据换相后的数据计算换相后电网的三相电压不平衡度εh、负载功率P以及其它电网相关数据，并将其存储于存储模块中，代替最早一组数据，重复步骤（a）、（b）、（c）。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术结构简洁，体积小，成本低廉，精度高，本专利技术可以实现自动检测并跟踪各相零点位置，微处理器模块控制电磁铁执行模块在交流电波形的零点附近分离动静触点，能够达到理想的灭弧效果，从根本上解决分闸起弧问题。采用本专利技术的换相开关具备自动检测台区低压配电网三相不平衡状况，并根据自身负载功率等因素实现自动换相功能，调整三相负载分配，故换相开关不需要经过物理组网，可自成体系。附图说明图1是智能换相开关控制电路的控制原理框图；图2是智能开关实物连接图；图3是智能换相开关控制电路的工作流程图；图4是分闸时间检测模块电路图；图5是过零检测模块电路图。图中，t：时钟时刻，Tn：换相开关起始工作时刻，：A相当前电压向量，：B相当前电压向量，：C相当前电压向量，′：A相换相后电压向量，′：B相换相后电压向量，′：C相换相后电压向量，Ix：换相开关当前负载电流，Ix′：换相开关换相后负载电流，ε：当前电压不平衡度，ε'：预估换相后电压不平衡度，εh：实测换相后电压不平衡度，V1：当前正序分量，V2：当前负序分量，V1′：换相后正序分量，V2′：换相后负序分量，P：换相开关负载功率，δ：电压不平衡度阈值，γ：电压不平衡度的影响系数。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：如图1至图5所示，智能换相开关控制电路，包括电源模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、以及分别与微处理器模块连接的数据采集模块、存储模块、显示模块、按键处理模块、分闸时间检测模块、通讯模块、时钟模块；所述电源模块中的各供电模块分别与对应的模块连接；所述数据采集模块接入端口连接三相电入户端和电流互感器的输出端，经过模块内部计算后，产生三相电的电压、相位角、零点位置，判别相序和负载电流数值，并将所有数据传给微处理器模块；所述微处理器模块负责数据处理，以及其他模块的控制；所述分闸时间检测模块检测当前工作相分闸完成时刻和跳闸继电器开始通电时刻之间的时间间隔，微处理器模块根据此断开时间间隔数值，调整下次断开动作补偿时间；所述通讯模块提供外接通讯接口和负责数据传输。所述智能换相开关控制电路还包括过零检测模块，利用自身的交流电波形零点检测功能检测工作相过零点位置并将零点位置标志位传给微处理器模块。所述微处理器模块采用STM32作为主控制器；通讯模块为485通讯模块。所述电磁铁执行模块包括A、B、C三相换相电磁铁以及跳闸电磁铁。所述微处理器模块通过光耦隔离器件间接控制MOS管导通和断开，实现电磁铁执行模块中相应电磁铁的通断，以达到换相目的。所述微处理器模块根据检测到的分闸时间，结合电磁铁供电模块的电压，自动提前或推后跳闸电磁铁的通电时刻，使得工作相分闸时刻始终处于交流电波形的零点之前的极短时间内，以达到灭弧目的。所述显示模块包括显示屏和指示灯两部分；显示屏显示内容包括三相实时电压、负载电流、各相的换相次数、跳闸次数；指示灯与各控制按键对应，指示各相功能的运行状态。所述电源模块包括时钟与微处理器供电模块、电磁铁供电模块、MOS管供电模块，且各供电模块分别与时钟模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、MOS管连接。所述智能换相开关控制电路的工作步骤包括：（a）微处理器模块读取时钟模块的时间，并判断智能换相开关是否进入工作时区，若未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能换相开关控制电路，其特征在于，它包括电源模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、以及分别与微处理器模块连接的数据采集模块、存储模块、显示模块、按键处理模块、分闸时间检测模块、通讯模块、时钟模块；所述电源模块中的各供电模块分别与对应的模块连接；所述微处理器模块负责数据处理，以及其他模块的控制；所述分闸时间检测模块检测当前工作相分闸完成时刻和跳闸继电器开始通电时刻之间的时间间隔，微处理器模块根据此断开时间间隔数值，调整下次断开动作补偿时间；所述通讯模块提供外接通讯接口和负责数据传输。

【技术特征摘要】
1.智能换相开关控制电路，其特征在于，它包括电源模块、微处理器模块、电磁铁执行模块、以及分别与微处理器模块连接的数据采集模块、存储模块、显示模块、按键处理模块、分闸时间检测模块、通讯模块、时钟模块；所述电源模块中的各供电模块分别与对应的模块连接；所述微处理器模块负责数据处理，以及其他模块的控制；所述分闸时间检测模块检测当前工作相分闸完成时刻和跳闸继电器开始通电时刻之间的时间间隔，微处理器模块根据此断开时间间隔数值，调整下次断开动作补偿时间；所述通讯模块提供外接通讯接口和负责数据传输。2.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，它还包括过零检测模块，利用自身的交流电波形零点检测功能检测工作相过零点位置并将零点位置标志位传给微处理器模块。3.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，所述数据采集模块接入端口连接三相电入户端和电流互感器的输出端，经过模块内部计算后，产生三相电的电压、相位角、零点位置，判别相序和负载电流数值，并将所有数据传给微处理器模块。4.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，所述微处理器模块采用STM32作为主控制器；通讯模块为485通讯模块。5.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，所述电磁铁执行模块包括A、B、C三相换相电磁铁以及跳闸电磁铁。6.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，所述微处理器模块通过光耦隔离器件间接控制MOS管导通和断开，实现电磁铁执行模块中相应电磁铁的通断，以达到换相目的。7.根据权利要求1所述的智能换相开关控制电路，其特征在于，所述微处理器模块根据检测到的分闸时间，结合电磁铁供电模块的电压，自动提前或推后跳闸电磁铁的通电时刻，使得工作相分闸时刻始终处于交流电波形的零点之前的极短时间内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦峥，秦传勇，
申请(专利权)人：菏泽峥艳电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37