本發(fā)明涉及電力配電，尤其是一種低壓配電網(wǎng)零感知閉環(huán)調(diào)相系統(tǒng)裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，我國(guó)電力需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高要求。三相不平衡是其中導(dǎo)致電力損耗較為嚴(yán)重的一個(gè)原因。三相不平衡會(huì)引起電流不均勻分配，造成電力系統(tǒng)的能力下降和效率降低。不平衡電流會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備過(guò)載，縮短設(shè)備的壽命，甚至引發(fā)設(shè)備故障。

2、智能換相系統(tǒng)在過(guò)內(nèi)外已有不少的研究效果。以是否具有短路保護(hù)的功能來(lái)劃分，主要有提前預(yù)測(cè)設(shè)備是否受控與設(shè)備不受控之后系統(tǒng)進(jìn)行反饋操作兩類；提前預(yù)測(cè)設(shè)備是否受控的方法主要采用電壓檢測(cè)；設(shè)備不受控之后系統(tǒng)進(jìn)行反饋操作主要采用停電的方式。以是否具有統(tǒng)一控制的換相算法來(lái)劃分，主要分為多次數(shù)，高平衡度與少次數(shù)，低平衡度兩類；多次數(shù)，高平衡度的算法主要有多目標(biāo)算法，基于序列化算法等；少次數(shù)，低平衡度的算法有鴿群算法改良等。以是否具有負(fù)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式來(lái)劃分，主要有主機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)與上位機(jī)存儲(chǔ)兩類；主機(jī)內(nèi)部的方式主要通過(guò)內(nèi)部的內(nèi)存條決定，上位機(jī)存儲(chǔ)的方式主要通過(guò)上位機(jī)內(nèi)部的內(nèi)存條決定。

3、如中國(guó)專利公開號(hào)為cn117081551a的一種具有防短路保護(hù)機(jī)制的智能換相開關(guān)，其采用igbt模塊的特性設(shè)計(jì)了一種具有短路保護(hù)機(jī)制的智能換相開關(guān)，此裝置僅對(duì)設(shè)備的機(jī)器開關(guān)進(jìn)行短路保護(hù)測(cè)試，如當(dāng)設(shè)備處于a相與b相換相其間時(shí)，若無(wú)檢測(cè)電路的igbt設(shè)備損壞，則可能會(huì)出現(xiàn)允許設(shè)備正常運(yùn)行的電壓檢測(cè)值，進(jìn)而導(dǎo)致可能出現(xiàn)短路事故。

4、又如中國(guó)專利公開號(hào)為cn206442118u的一種低壓臺(tái)區(qū)變?nèi)嘭?fù)載自動(dòng)平衡系統(tǒng)，其采用dsp系列芯片作為mcu，同時(shí)內(nèi)置gprs為通信方式制作了一套具有統(tǒng)一控制算法的系統(tǒng)。此裝置使用的算法屬于中換相次數(shù)，中平衡度的算法，雖然可以滿足設(shè)備的要求，不過(guò)對(duì)dsp的性能要求較高，對(duì)設(shè)備損耗較高，對(duì)平衡度的調(diào)整也沒(méi)達(dá)到最好的效果。同時(shí)該設(shè)備使用的gprs通信本較高，功耗較高，需要有授權(quán)頻段等缺點(diǎn)，不能滿足一些較為特殊的區(qū)域的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低壓配電網(wǎng)零感知閉環(huán)調(diào)相系統(tǒng)裝置及控制方法，彌補(bǔ)現(xiàn)有換相器裝置不具有的設(shè)備自身自檢的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低壓配電網(wǎng)零感知閉環(huán)調(diào)相系統(tǒng)裝置，包括主控芯片u1、保護(hù)電路u3、晶閘管q1、磁保持繼電器ka1和磁保持繼電器ka2；所述主控芯片控制晶閘管q1、磁保持繼電器ka1和磁保持繼電器ka2；電流互感器得到相線換相時(shí)的電流ia并輸入到保護(hù)電路u3，電流ia經(jīng)保護(hù)電路u3增益穩(wěn)定后輸出給主控芯片u1；晶閘管q1與磁保持繼電器ka2串聯(lián)后再與磁保持繼電器ka1并聯(lián)形成并聯(lián)支路，相線通過(guò)并聯(lián)支路與負(fù)載連接。本發(fā)明原理：以a相換b相為例，設(shè)備接入前期會(huì)通過(guò)ad采集獲取一次電壓由于a相僅接入了ka1，所以ka2與晶閘管q1線路本身沒(méi)有電流，保護(hù)電路即可輸出一個(gè)接近0v的電壓，設(shè)備換相前期會(huì)將ka2與晶閘管q1線路導(dǎo)通，由于ka2與晶閘管q1線路并不可能同時(shí)損壞，采用ad檢測(cè)與電路的理論原理，由于存在有晶閘管q1的線路有較高管壓降，因此此時(shí)保護(hù)電路采集的電壓幾乎為0v，當(dāng)存在晶閘管q1的線路完全閉合之后便斷開ka1，若電壓任為0v不變，則ka1沒(méi)有正常分?jǐn)啵O(shè)備返回主界面并報(bào)警；若電壓大于1.65v，則ka1正常分?jǐn)?，換相正常動(dòng)作；當(dāng)b相晶閘管電路合上之后，a相晶閘管q1由于三相電壓的原因自動(dòng)斷開，此時(shí)b相的保護(hù)電路會(huì)調(diào)用ad采集獲取異常電壓若電壓大于1.65v則a相完全斷開，設(shè)備換相動(dòng)作繼續(xù)。

3、作為改進(jìn)，所述保護(hù)電路包括運(yùn)算放大器u11和運(yùn)算放大器u12.1，電流ia輸入到運(yùn)算放大器u11的2號(hào)引腳，運(yùn)算放大器u11的3號(hào)引腳接地，運(yùn)算放大器u11的4號(hào)引腳通過(guò)去耦電容c19接地，運(yùn)算放大器u11的7號(hào)引腳通過(guò)去耦電容c18接地，運(yùn)算放大器u11的6號(hào)引腳與2號(hào)引腳之間設(shè)有反饋電阻r41，運(yùn)算放大器u11的6號(hào)引腳輸出給運(yùn)算放大器u12.1的3號(hào)引腳同時(shí)并聯(lián)+1.65v進(jìn)行電壓偏置，運(yùn)算放大器u12.1的2號(hào)引腳接地，運(yùn)算放大器u12.1的4號(hào)引腳通過(guò)去耦電容c21接地，運(yùn)算放大器u12.1的8號(hào)引腳通過(guò)去耦電容c20接地，運(yùn)算放大器u12.1的1號(hào)引腳與2號(hào)引腳之間設(shè)有反饋電阻r45，運(yùn)算放大器u12.1的1號(hào)引腳輸出電流給主控芯片u1，運(yùn)算放大器u12.1的1號(hào)引腳通過(guò)正向的肖特基二極管d7接+3.3v，運(yùn)算放大器u12.1的1號(hào)引腳通過(guò)反向的肖特基二極管d8接地。

4、作為改進(jìn)，電壓偏置電路接入+1.65v接口處，所述電壓偏置電路包括運(yùn)算放大器u12.2和電壓基準(zhǔn)芯片u13，+5v通過(guò)電阻rf4與運(yùn)算放大器u12.2的5號(hào)引腳及電壓基準(zhǔn)芯片u13的1號(hào)引腳連接，+5v通過(guò)電阻rf4和電阻rf5與電壓基準(zhǔn)芯片的2號(hào)引腳連接，+5v通過(guò)電阻rf4、電阻rf5和電阻rf6接地，電壓基準(zhǔn)芯片的3號(hào)引腳接地，電壓基準(zhǔn)芯片的3號(hào)引腳通過(guò)去耦電容c22與運(yùn)算放大器u12.2的5號(hào)引腳連接，運(yùn)算放大器u12.2的7號(hào)引腳與6號(hào)引腳之間設(shè)有反饋電阻r46，運(yùn)算放大器u12.2的7號(hào)引腳與運(yùn)算放大器u12.1的3號(hào)引腳連接。

5、作為改進(jìn)，所述主控芯片為stm32zet6。

6、作為改進(jìn)，所述主控芯片u1為主機(jī)，h1為與主機(jī)對(duì)接的lora設(shè)備，u2為從機(jī)，h2為與從機(jī)u2對(duì)接的lora設(shè)備，當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送命令時(shí)，主機(jī)通過(guò)pb10引腳接口向lora設(shè)備h1的rx口發(fā)送數(shù)據(jù)，lora設(shè)備h1通過(guò)電磁波將數(shù)據(jù)發(fā)送給lora設(shè)備h2，lora設(shè)備h2通過(guò)txd引腳口發(fā)送數(shù)據(jù)給從機(jī)；當(dāng)從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)通過(guò)pb10引腳接口向lora設(shè)備h2的rx口發(fā)送數(shù)據(jù)，lora設(shè)備h2通過(guò)電磁波將數(shù)據(jù)發(fā)送給lora設(shè)備h1，lora設(shè)備h1通過(guò)txd引腳口發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)。

7、作為改進(jìn)，h3為4g物聯(lián)網(wǎng)模組，主控芯片通過(guò)pa2引腳向4g物聯(lián)網(wǎng)模組h3發(fā)送數(shù)據(jù)。

8、本發(fā)明控制方法包括以下步驟：

9、（1）當(dāng)設(shè)備需要進(jìn)行第一相到第二相的換相操作時(shí)，設(shè)備會(huì)有前期的預(yù)操作，在預(yù)操作期間對(duì)第一相與第二相換相期間需要?jiǎng)佑玫脑O(shè)備進(jìn)行分別開斷；

10、（2）在不同設(shè)備開斷期間對(duì)保護(hù)電路中的采集線路提供不一樣的電流；

11、（3）當(dāng)保護(hù)電路得到不同的電流時(shí)會(huì)通過(guò)自身電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；

12、（4）轉(zhuǎn)換之后的電壓提供給主控芯片的ad采集口進(jìn)行電壓采集；

13、（5）主控芯片對(duì)采集后的電壓進(jìn)行判斷，若達(dá)到預(yù)設(shè)值允許進(jìn)行下一步操作，若未達(dá)到預(yù)設(shè)值則返回到一開始的供電狀態(tài)保持不變。

14、智能主從機(jī)控制策略：

15、（1）當(dāng)用戶通過(guò)主機(jī)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一換相操作時(shí)，單主控芯片通過(guò)單片機(jī)換相算法進(jìn)行三相不平衡度預(yù)測(cè)；

16、（2）預(yù)測(cè)完成之后通過(guò)顯示屏進(jìn)行換相前后數(shù)據(jù)對(duì)比顯示；

17、（3）用戶確定后僅需按下確定按鈕即可通過(guò)lora發(fā)送信息；

18、（4）當(dāng)從機(jī)通過(guò)lora設(shè)備收到數(shù)據(jù)信號(hào)，即可進(jìn)行換相動(dòng)作；

19、（5）動(dòng)作完畢之后通過(guò)lora返回已完成信號(hào)；

20、（6）當(dāng)主機(jī)接收到lora發(fā)送回的已完成信號(hào)后控制下一臺(tái)從機(jī)進(jìn)行動(dòng)作。

21、智能換相器與云端協(xié)同控制策略：

22、（1）在設(shè)備正常工作期間，云端可以檢測(cè)三相電流負(fù)載數(shù)據(jù)與各從機(jī)所連接的單相負(fù)荷數(shù)據(jù)據(jù)；

23、（2）云端可以對(duì)各個(gè)單相負(fù)荷進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)算法預(yù)測(cè)，對(duì)線路進(jìn)行評(píng)價(jià)；

24、（3）當(dāng)設(shè)備不急于換相時(shí)可以通過(guò)云端換相算法進(jìn)行預(yù)測(cè)換相前后三相不平衡度；

25、（4）當(dāng)滿足設(shè)備需求時(shí)可以通過(guò)云端通信設(shè)備對(duì)主機(jī)發(fā)送換相建議；

26、（5）主機(jī)在收取到換相建議之后需通過(guò)人為確定進(jìn)行統(tǒng)一換相控制。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來(lái)的有益效果是：

28、1、當(dāng)設(shè)備有換相需求時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制設(shè)備的開斷，進(jìn)而獲取不同的電流值，再通過(guò)電路轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)電壓值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備是否正常的效果；

29、2、當(dāng)設(shè)備需要緊急進(jìn)行換相操作時(shí)，可以通過(guò)主機(jī)內(nèi)部的換相算法進(jìn)行簡(jiǎn)單的三相不平衡調(diào)控計(jì)算并發(fā)送信息控制從機(jī)動(dòng)作；

30、3、云端可以通過(guò)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)獲取進(jìn)而對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)在網(wǎng)頁(yè)中對(duì)線路進(jìn)行評(píng)價(jià)。