[实用新型]基于单片机控制的负荷自动选择投切装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力设备领域，涉及三相负荷调整，尤其涉及一种基于单片机控制的负荷自动选择投切装置。

背景技术

目前我国居民用电大多采用220V/380V、50Hz三相四线制低压供电模式，居民用电多采用220V单相两线到户的供电方式，这就造成了用户从三相电力线上取得的负荷不一致，造成线路和为其供电的变压器三相电流不平衡，而且这种不平衡是随机的和实时的，较难人为控制。据统计农村低压供电台区的三相负荷平衡率不合格的在30％以上，城区的三相负荷平衡率不合格的也在17％以上。

而三相负荷不平衡则存在以下危害：1、三相负荷不平衡将增加变压器和低压线路的损耗，浪费宝贵电能：变压器的损耗包括空载损耗和负荷损耗。负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。变压器的在负荷不变的情况下，三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小，当变压器三相输出负荷不平衡时其损耗会呈指数特性升高。三相四线制供电线路，三相电流平衡时，中性线电流为零，其功率损耗为：ΔP1＝3I2R，在最大不平衡时，即某相为3I，另外两相为零，中性线电流也为3I，功率损耗为：ΔP2＝2(3I)2R ＝18I2R＝6(3I2R)；即最大不平衡时的电能损耗是平衡时的6倍。

2、三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器和配套设备的严重后果：上述不平衡时重负荷相电流过大，超载过多，可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热，尽缘老化加快；变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的尽缘性能，减少变压器寿命，甚至烧毁绕组。三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高：在三相负荷不平衡运行下的变压器，会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。上述不平衡时重负荷相电流过大，可能造成该相导线温度超温烧断，且由于中性线导线截面一般是相线截面的50％，中性线烧断的几率更高，中性线烧断将造成中性点电压位移进而烧坏设备和造成人身伤害。

3、导致变压器出力不足，只要一相达到满负荷变压器即为满负荷运行，其他低负荷相将不能满负荷运行。

4、三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器正常使用。

目前，市场上尚缺乏一种能够有效实时调整三相不平衡的设备。

实用新型内容

本实用新型针对上述的缺乏有效的实时调整三相不平衡的设备，提出一种设计合理、结构简单且能够自动、实时调整三相不平衡的基于单片机控制的负荷自动选择投切装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为，本实用新型提供一种基于单片机控制的负荷自动选择投切装置，包括依次电性连接的交流电压取样变送电路、单片机处理器以及输出控制电路，所述交流电压取样变送电路与三相线分别连接，所述交流电压取样变送电路包括依次电性连接设置的限流电阻、高精度电流互感器、精密检流放大器以及A/D转换器，所述单片机处理器为51 单片机，所述输出控制电路包括依次电性连接光电耦合器、防短路电路、固体继电器、漏电保护器，所述防短路电路设置在每个固体继电器的输入和输出端子之间。

作为优选，所述单片机处理器的型号为AT89C51芯片。

作为优选，所述输出控制电路还设置有独立12伏电源，所述独立12伏电源与光电耦合器电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，

1、本实用新型通过提供一种基于单片机控制的负荷自动选择投切装置，基于技术成熟的C51单片机处理器，通过调整客户端负荷，平衡三相四线制低压电力线路的三相电流以及所属变压器的三相输出负荷，进而降低中性线电流、降低电力损耗、改善供电质量、延长设备使用寿命。

2、本实用新型通过设置的交流电压取样变送电路，将微小电流变化进行高精度放大，从而得到线性度非常高的电压变化信号，通过细微的电压变化感知三相线路的负荷变化，进而方便C51单片机处理器进行操作控制。

3、本实用新型通过提供一种输出控制电路，利用可控硅为核心部件的固体继电器作为主断路器，从而保证了切换过程中波形畸变时间小于10毫秒，和后备式UPS切换时间一致，现有所有民用用电设备全部可以耐受运行。同时，采用了带有独立电源系统的光电耦合器隔离，避免了前后级之间的电磁干扰，提高了可靠性。另外，采用了独创的防短路保护电路，避免了切换过程中的相间短路现象。

附图说明