本實用新型涉及電能表技術(shù)領域，具體涉及一種能自動調(diào)節(jié)三相平衡的三相四線電能表系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，用電設備的類型越來越多。由于目前的供電系統(tǒng)一般都是三相供電系統(tǒng)，在三相供電系統(tǒng)中，如果三相上的功率出現(xiàn)較大的不對稱時，就會出現(xiàn)電網(wǎng)的不平衡運行，就會出現(xiàn)電網(wǎng)抖動。

當電網(wǎng)運行在不平衡狀態(tài)時，電網(wǎng)中的變壓器就處于不對稱運行狀態(tài)，處于不對稱運行狀態(tài)的變壓器會使變壓器的零序電流過大，過大的零序電流會使變壓器的局部零件溫度增高，如果變壓器的局部零件溫度增高過大就可能會燒毀變壓器，從而造成供電系統(tǒng)的停電事故。

當電網(wǎng)不平衡運行時，如果要想讓不平衡運行的電網(wǎng)變?yōu)槠胶膺\行的電網(wǎng)，目前采取的辦法是將位于一個大范圍片區(qū)的高功率相線上的一部分負載人工切換到另一個大范圍片區(qū)的低功率相線上。由于這種切換方式在瞬間切換的負載較多，導致瞬間切換的沖擊電流過大，過大的沖擊電流不僅會燒壞切換設備，還由于在負載切換的那一瞬間，該負載切換前后的供電相線不同會導致該負載工作發(fā)生混亂甚至損壞。

由于具體負載都是由某個具體用戶使用的，每個具體用戶的所有用電都要用電能表進行電能計量，因此，如果能以電能表所連接的所有負載為相線切換的基本相線切換單元，那么只要整個電網(wǎng)中的每個基本相線切換單元內(nèi)的功率是基本平衡的則就能保證整個電網(wǎng)的功率也是基本平衡的，就會電網(wǎng)處于平衡運行狀態(tài)。

以電能表所連接的所有負載為相線切換的基本相線切換單元，這不僅增加了電網(wǎng)相線切換的靈活性，由于一個電能表上連接的負載相對于一個大范圍片區(qū)來說少得多，這種相線切換所產(chǎn)生的沖擊電流也要小得很多。因此，如果能由電能表及時將連接在該電能表高功率相線上的一部分負載切換到該電能表低功率相線上，這樣不僅增加了整個電網(wǎng)負載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，大大提高了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。因此，設計一種能根據(jù)連接在三相四線電能表各相線上負載的功率不平衡自動實現(xiàn)將高功率相線上的一部分負載切換到低功率相線上，盡量使三相四線電能表各相線上的功率平衡的三相四線電能表系統(tǒng)顯得非常必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型是為了解決現(xiàn)有三相四線電能表沒有相線切換功能，導致出現(xiàn)連接在三相四線電能表各相上的功率不平衡時不能將連接在該三相四線電能表高功率相線上的一部分負載切換到該三相四線電能表低功率相線上的不足，提供一種當出現(xiàn)連接在三相四線電能表各相上的功率不平衡時能及時將連接在該三相四線電能表高功率相線上的一部分負載切換到該三相四線電能表低功率相線上的一種能自動調(diào)節(jié)三相平衡的三相四線電能表系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種能自動調(diào)節(jié)三相平衡的三相四線電能表系統(tǒng)，包括三相四線電能表本體，三相四線電能表本體包括A相、B相、C相、零線N和三相電能計量模塊，還包括節(jié)點J1和控制器以及分別與控制器連接的三相平衡監(jiān)測器、一號電壓采樣電路、單相逆變電源、隔離變壓器、二號電壓采樣電路和接口功率監(jiān)測器。單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端連接，節(jié)點J1分別與隔離變壓器的電源輸出端和二號電壓采樣電路的采樣端連接，三相電能計量模塊與控制器連接。

還包括控制端與控制器連接的開關Ki，其中i為正整數(shù)，13≤i≤48。

還包括節(jié)點J18、節(jié)點J14和節(jié)點J6，節(jié)點J18的火線端與A相連接，節(jié)點J14的火線端與B相連接，節(jié)點J6的火線端與C相連接。節(jié)點J18的零線端、節(jié)點J14的零線端和節(jié)點J6的零線端都分別與零線N連接。

三相電能計量模塊的電能計量端、三相平衡監(jiān)測器的監(jiān)測端和一號電壓采樣電路的采樣端都分別與節(jié)點J18、節(jié)點J14和節(jié)點J6連接。

單相逆變電源的電源輸入端通過開關K40與節(jié)點J18連接，單相逆變電源的電源輸入端通過開關K41與節(jié)點J14連接，單相逆變電源的電源輸入端通過開關K42與節(jié)點J6連接。

還包括分別與所述接口功率監(jiān)測器的監(jiān)測端連接的一號負載接口、二號負載接口、三號負載接口、四號負載接口、五號負載接口和六號負載接口。

還包括節(jié)點J2、節(jié)點J3、節(jié)點J4、節(jié)點J5、節(jié)點J7、節(jié)點J8、節(jié)點J9、節(jié)點J10、節(jié)點J11、節(jié)點J12、節(jié)點J13、節(jié)點J15、節(jié)點J16、節(jié)點J17和節(jié)點J19。

所述節(jié)點J6、開關K13、節(jié)點J2、開關K14、節(jié)點J3、開關K15、節(jié)點J4、開關K16、節(jié)點J5和六號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J6、開關K21、節(jié)點J7、開關K22、節(jié)點J8、開關K23、節(jié)點J9、開關K24、節(jié)點J10和五號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J14、開關K29、節(jié)點J11、開關K30、節(jié)點J12、開關K31、節(jié)點J13和四號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J14、開關K34、節(jié)點J15、開關K35、節(jié)點J16和三號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J18、開關K38、節(jié)點J17和二號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J18、開關K39、節(jié)點J19和一號負載接口依次串聯(lián)連接。

所述節(jié)點J2、開關K17和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J7、開關K25和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J11、開關K32和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J15、開關K36和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J3、開關K18和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J8、開關K26和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J12、開關K33和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J16、開關K37和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J4、開關K19和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J9、開關K27和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J5、開關K20和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J10、開關K28和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接。

所述節(jié)點J1、開關K43和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K44和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K45和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K46和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K47和節(jié)點J10依次串聯(lián)連接。所述節(jié)點J1、開關K48和節(jié)點J5依次串聯(lián)連接。

本方案在使用時，假設在一般情況下，一號負載接口和二號負載接口都是由A相供電，三號負載接口和四號負載接口都是由B相供電，五號負載接口和六號負載接口都是由C相供電。

本方案的三相平衡監(jiān)測器在設定時間間隔內(nèi)對三相四線電能表的A相、B相和C相進行功率平衡監(jiān)測，并將監(jiān)測的數(shù)據(jù)上傳給控制器，控制器立即對三相平衡監(jiān)測器上傳的數(shù)據(jù)進行計算處理。如果控制器對三相平衡監(jiān)測器上傳的數(shù)據(jù)計算處理后出現(xiàn)任意兩相功率的差大于設定值時，則找出當前功率最大的相線，若當前功率最大的相線為A相。

然后控制器就立即給接口功率監(jiān)測器一個工作指令，接口功率監(jiān)測器立即對一號負載接口、二號負載接口、三號負載接口、四號負載接口、五號負載接口和六號負載接口進行功率監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果上傳控制器，控制器收到一至五號負載接口上傳來的數(shù)據(jù)后立即進行計算處理。如果計算后得到將一號負載接口上的負載加到六號負載接口上或者加到六號負載接口上是最能讓電網(wǎng)各相功率保持平衡的，那么在控制器的控制下就將一號負載接口的供電電源從A相切換到C相。

一號負載接口的供電電源從A相切換到C相的切換過程如下：

首先，假設在切換前，開關K17、開關K18、開關K19、開關K20、開關K25、開關K26、開關K27、開關K28、開關K32、開關K33、開關K36、開關K37、開關K40、開關K41、開關K42、開關K43、開關K44、開關K45、開關K46、開關K47和開關K48都處于斷開狀態(tài)，開關K13、開關K14、開關K15、開關K16、開關K21、開關K22、開關K23、開關K24、開關K29、開關K30、開關K31、開關K34、開關K35、開關K38和開關K39都處于閉合狀態(tài)。

然后，一號電壓采樣電路的開關將A相接通，一號電壓采樣電路采集A相的電壓信號并上傳給控制器。

然后，開關K42閉合接通C相與單相逆變電源，單相逆變電源輸出的電壓信號以A相的電壓信號作為參考，以單相逆變電源輸出的電壓信號作為反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅(qū)動信號，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時，同時閉合開關K43和斷開開關K39，此時一號負載接口上的供電電源狀態(tài)還是和A相上的電源狀態(tài)相同。

然后，控制器采用移相控制，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)濾波器濾波后再經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當隔離變壓器輸出的正弦波電源與C相電壓同幅值同相位時，并同時斷開開關K43和閉合開關K17，此時一號負載接口上的供電電源狀態(tài)就完全和C相上的電源狀態(tài)相同，即此時一號負載接口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相。

最后將開關K42斷開，使單相逆變電源被旁路退出，至此一次相位切換作業(yè)結(jié)束。其它負載接口切換原理相同。

本方案的三相四線電能表系統(tǒng)當出現(xiàn)連接在三相四線電能表各相上的功率不平衡時能及時將連接在該三相四線電能表高功率相線上的一部分負載切換到該三相四線電能表低功率相線上，這樣不僅增加了整個電網(wǎng)負載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，能大大提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，智能化程度高，可靠性好。

作為優(yōu)選，還包括與控制器連接的存儲器。存儲器便于存儲三相四線電能表的信息，使用方便簡單。

作為優(yōu)選，還包括過濾器，過濾器串聯(lián)連接在單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端之間的連線上。過濾器提高了隔離變壓器輸入的可靠性，進而使得隔離變壓器輸出的可靠性更高。

作為優(yōu)選，隔離變壓器的變比大于1.17。由于單相逆變電源輸出的正弦電壓的幅值最大只有輸入電壓的0.85倍，因此在濾波器的后邊接上隔離變壓器，變比大于1.17，以使切換系統(tǒng)的輸出電壓幅值達到220V，提高了系統(tǒng)的實用性和可靠性。

本發(fā)明能夠達到如下效果：

本實用新型三相四線電能表系統(tǒng)當出現(xiàn)連接在三相四線電能表各相上的功率不平衡時能及時將連接在該三相四線電能表高功率相線上的一部分負載切換到該三相四線電能表低功率相線上，這樣不僅增加了整個電網(wǎng)負載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，能大大提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，智能化程度高，可靠性好。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例切換前的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型實施例切換過程中使隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是在圖2的基礎上讓開關K43閉合，讓開關K39斷開時的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型實施例一號負載接口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相上的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型控制器與各個開關的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。

實施例：一種能自動調(diào)節(jié)三相平衡的三相四線電能表系統(tǒng)，參見圖1、圖5所示，包括三相四線電能表本體，三相四線電能表本體包括A相、B相、C相、零線N和三相電能計量模塊110，其特征在于，還包括節(jié)點J1、過濾器104和控制器107以及分別與控制器連接的三相平衡監(jiān)測器101、一號電壓采樣電路102、單相逆變電源103、隔離變壓器105、存儲器106、二號電壓采樣電路108和接口功率監(jiān)測器109。過濾器串聯(lián)連接在單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端之間的連線上，節(jié)點J1分別與隔離變壓器的電源輸出端和二號電壓采樣電路的采樣端連接，三相電能計量模塊與控制器連接。隔離變壓器的變比大于1.17。

還包括控制端與控制器連接的開關Ki，其中i為正整數(shù)，13≤i≤48。

還包括節(jié)點J18、節(jié)點J14和節(jié)點J6，節(jié)點J18的火線端與A相連接，節(jié)點J14的火線端與B相連接，節(jié)點J6的火線端與C相連接。節(jié)點J18的零線端、節(jié)點J14的零線端和節(jié)點J6的零線端都分別與零線N連接。

三相電能計量模塊的電能計量端、三相平衡監(jiān)測器的監(jiān)測端和一號電壓采樣電路的采樣端都分別與節(jié)點J18、節(jié)點J14和節(jié)點J6連接。

單相逆變電源的電源輸入端通過開關K40與節(jié)點J18連接，單相逆變電源的電源輸入端通過開關K41與節(jié)點J14連接，單相逆變電源的電源輸入端通過開關K42與節(jié)點J6連接。

還包括分別與所述接口功率監(jiān)測器的監(jiān)測端連接的一號負載接口201、二號負載接口202、三號負載接口203、四號負載接口204、五號負載接口205和六號負載接口206。

還包括節(jié)點J2、節(jié)點J3、節(jié)點J4、節(jié)點J5、節(jié)點J7、節(jié)點J8、節(jié)點J9、節(jié)點J10、節(jié)點J11、節(jié)點J12、節(jié)點J13、節(jié)點J15、節(jié)點J16、節(jié)點J17和節(jié)點J19。

所述節(jié)點J6、開關K13、節(jié)點J2、開關K14、節(jié)點J3、開關K15、節(jié)點J4、開關K16、節(jié)點J5和六號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J6、開關K21、節(jié)點J7、開關K22、節(jié)點J8、開關K23、節(jié)點J9、開關K24、節(jié)點J10和五號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J14、開關K29、節(jié)點J11、開關K30、節(jié)點J12、開關K31、節(jié)點J13和四號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J14、開關K34、節(jié)點J15、開關K35、節(jié)點J16和三號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J18、開關K38、節(jié)點J17和二號負載接口依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J18、開關K39、節(jié)點J19和一號負載接口依次串聯(lián)連接。

所述節(jié)點J2、開關K17和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J7、開關K25和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J11、開關K32和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J15、開關K36和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J3、開關K18和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J8、開關K26和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J12、開關K33和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J16、開關K37和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J4、開關K19和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J9、開關K27和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J5、開關K20和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J10、開關K28和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接。

所述節(jié)點J1、開關K43和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K44和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K45和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K46和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，所述節(jié)點J1、開關K47和節(jié)點J10依次串聯(lián)連接。所述節(jié)點J1、開關K48和節(jié)點J5依次串聯(lián)連接。

本實施例在使用時，參見圖1所示，假設在一般情況下，一號負載接口和二號負載接口都是由A相供電，三號負載接口和四號負載接口都是由B相供電，五號負載接口和六號負載接口都是由C相供電。

本實施例的三相平衡監(jiān)測器在設定時間間隔內(nèi)對三相四線電能表的A相、B相和C相進行功率平衡監(jiān)測，并將監(jiān)測的數(shù)據(jù)上傳給控制器，控制器立即對三相平衡監(jiān)測器上傳的數(shù)據(jù)進行計算處理。如果控制器對三相平衡監(jiān)測器上傳的數(shù)據(jù)計算處理后出現(xiàn)任意兩相功率的差大于設定值時，則找出當前功率最大的相線，若當前功率最大的相線為A相。

然后控制器就立即給接口功率監(jiān)測器一個工作指令，接口功率監(jiān)測器立即對一號負載接口、二號負載接口、三號負載接口、四號負載接口、五號負載接口和六號負載接口進行功率監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果上傳控制器，控制器收到一至五號負載接口上傳來的數(shù)據(jù)后立即進行計算處理。如果計算后得到將一號負載接口上的負載加到六號負載接口上或者加到六號負載接口上是最能讓電網(wǎng)各相功率保持平衡的，那么在控制器的控制下就將一號負載接口的供電電源從A相切換到C相。

一號負載接口的供電電源從A相切換到C相的切換過程如下：

首先，參見圖1所示，假設在切換前，開關K17、開關K18、開關K19、開關K20、開關K25、開關K26、開關K27、開關K28、開關K32、開關K33、開關K36、開關K37、開關K40、開關K41、開關K42、開關K43、開關K44、開關K45、開關K46、開關K47和開關K48都處于斷開狀態(tài)，開關K13、開關K14、開關K15、開關K16、開關K21、開關K22、開關K23、開關K24、開關K29、開關K30、開關K31、開關K34、開關K35、開關K38和開關K39都處于閉合狀態(tài)。

然后，參見圖1所示，一號電壓采樣電路的開關將A相接通，一號電壓采樣電路采集A相的電壓信號并上傳給控制器。

然后，參見圖1所示，開關K42閉合接通C相與單相逆變電源，單相逆變電源輸出的電壓信號以A相的電壓信號作為參考，以單相逆變電源輸出的電壓信號作為反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅(qū)動信號，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。參見圖2所示，當隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時，同時閉合開關K43和斷開開關K39，此時一號負載接口上的供電電源狀態(tài)還是和A相上的電源狀態(tài)相同。

然后，參見圖3所示，控制器采用移相控制，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)濾波器濾波后再經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當隔離變壓器輸出的正弦波電源與C相電壓同幅值同相位時，并同時斷開開關K43和閉合開關K17，此時一號負載接口上的供電電源狀態(tài)就完全和C相上的電源狀態(tài)相同，即此時一號負載接口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相。

參見圖4所示，最后將開關K42斷開，使單相逆變電源被旁路退出，至此一次相位切換作業(yè)結(jié)束。其它負載接口切換原理相同。

本實施例的三相四線電能表系統(tǒng)當出現(xiàn)連接在三相四線電能表各相上的功率不平衡時能及時將連接在該三相四線電能表高功率相線上的一部分負載切換到該三相四線電能表低功率相線上，這樣不僅增加了整個電網(wǎng)負載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，能大大提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，智能化程度高，可靠性好。

上面結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式，但實現(xiàn)時不受上述實施例限制，本領域普通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改。