分布式台区支路三相负荷电流平衡监控方法及监控装置

摘要

一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控方法及监控装置，属供配电装置领域。其设置至少一个三相负荷电流平衡主控器，采集各个支回路中各条相线路的负荷电流信号，根据所获取的各条相线路负荷电流信号，计算每一个支回路的三相电流不平衡率或三相电流不平衡率的平均值，判断各支回路三相负荷电流的不平衡情况；采集各支回路中各个单元表箱中负荷电流的大小，确定所要调整的单元表箱负荷的相位；根据某支回路三相负荷电流不平衡的情况，下发控制指令给该支回路中相对应单元表箱中的自动换相开关，进行负荷相位的转换，实现配电变压器低压侧各支回路三相负荷电流平衡的调整，以保证配电变压器低压侧主回路三相负荷电流的真正平衡。

说明书

技术领域

本发明属于供电或配电装置领域，尤其涉及一种可使三相供电线路相间负荷均衡分配 或减少不对称的方法及其装置。

背景技术

现在的电力系统(或称为供电系统，下同)，尤其是低压电网，普遍采用三相四线制 供电，由于居民用户的大部分用电负荷(如空调、电冰箱等家用电器或照明灯具等)均为 单相负荷，且各家居民用户的用电量、用电时间等均不相同，导致了低压电网三相负荷电 流不平衡的现象日趋严重，并且严重影响供电网络的运行安全和供电质量。

作为一个整体的供电系统，在三相四线制供电线路中，各相线间的负荷分配均衡是十 分有必要的，这不仅涉及到三相供电线路的相线电流均衡问题，还涉及到减少线路损耗、 电网的经济运行及安全等诸多方面的问题。由于配电变压器三相负荷电流的不平衡，某一 相负荷偏大，会使该相供电线路的线路损耗增加；同时，该相线路在大负荷下工作，既会 影响变压器的运行安全，又降低了变压器的供电能力；此外，变压器的三相负荷电流不平 衡度越大，系统的中性线电流也越大，如果低压电网长期处于不平衡的状态，严重时会烧 断中性线，影响低压电网的使用安全。

故此，三相供电线路中相线负荷的均衡分配，对整个配电网的经济、安全运行，以及 保证配电设备的可靠性，均是十分关键的。

授权公告日为2012年12月26日，授权公告号为CN202633960U的中国实用新型专 利公开了一种“低压三相负荷电流不平衡自动调整系统”，包括监控系统平台和监控终 端，所述监控终端通过通信网络与监控系统平台连接，其特征是，还包括剩余电流断路器 和自动换向开关，所述剩余电流断路器通过485通讯方式与监控终端连接，所述自动换向 开关通过无线电力载波通讯方式与监控终端连接。该技术方案通过监测配电变压器低压侧 各个支路上的相线电流，通过监控终端由GPRS通信网络上传至供电公司的电脑平台，由 电脑平台计算出各支路电流不平衡率的平均值，根据支路负荷的不平衡情况，电脑平台通 过监控终端由无线或载波等通讯方式，再下发指令给各个单元表箱中的自动换相开关，来 实现支路负荷三相平衡的自动调整。

该技术方案的不足之处在于：首先，该技术方案必须通过第三方通讯服务商(GPRS 通信网络)完成整个信息传递和控制过程，会产生额外的通讯费用，无形之中增加了供电 成本和运营费用；另外因为涉及到供电公司以外的第三方网络运营商提供的公共网络(简 称公网)接入电业局的专用局域网络(简称内网)，存在病毒入侵的危险，势必会影响到 电力公司整个局域网系统的网络安全。

授权公告日为2012-12-26，授权公告号为CN 202634084U的中国实用新型专利公开了 一种“低压电力负荷智能分配终端”，其所述终端由大电流互感器、电压互感器、大功 率磁保持继电器、大电流复合开关电路、三相开关互锁电路、通信模块、相位鉴别电路、 CPU组成。大电流互感器和电压互感器的二次绕组接三相开关互锁电路；三相开关互锁电 路连接大功率磁保持继电器和复合开关；电力负荷分配主机的CPU分别与通信模块、相位 鉴别电路、三相互锁开关相连。其通过采集配电变压器低压侧主回路上的相线电流值，经 过通信模块与供电公司的电力负荷分配主机相联，将终端的用电信息等信息发送至电力负 荷分配主机，并由电力负荷分配主机的CPU计算配电变压器主回路三相电流不平衡率的平 均值，根据变压器主回路负荷的不平衡情况，由电力负荷分配主机通过无线或载波等通讯 方式下发指令给各个支路单元表箱中的自动换相开关，，对负荷进行自动快速分配切换， 将一部分负荷从一相移至另一相，以保持三相负荷电流均衡，来实现变压器主回路三相负 荷电流的自动调整。

该技术方案的不足之处在于：其供电公司的电力负荷分配主机采集的三相电流为配电 变压器的主回路电流，调整的对象是变压器主回路三相负荷电流的平衡。而实际上变压器 主回路三相负荷电流平衡，不等于供电支路上的三相负荷电流平衡，由于供电支路上的三 相负荷电流不平衡，供电线路的“线损”照样降不下来；且在实际运行过程中，有可能本 来已经处于三相负荷电流平衡状态的某条供电支路，因为调节主回路的三相负荷电流平 衡，反而被调的负荷不平衡了，反而增大了供电线路的“线损”。

可见，当变压器或供电主回路的三相电流不平衡时，或者，当某条供电支路上的三相 负荷电流不平衡时，应该如何“检测三相电流的不平衡”？究竟应该“检测何处的三相电 流的不平衡”？应该“调节何处的三相负荷电流，才能真正实现配电变压器低压侧主、支 回路上三相负荷电流的平衡”？是实际电网运行和管理工作中依然没有(很好)解决的关 键技术问题，其阻碍了供电线路安全运行和降低“线损”工作的真正有效开展，影响了供 电质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控方法 及监控装置，其通过设置在配电变压器低压侧主线路上的监控装置、一级保护装置或二级 保护装置中的CPU控制单元，采集和检测配电变压器台区各个支回路中各条相线路上的负 荷电流，判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况；通过采集各支回路中各个单元表箱或 联户表箱中(或用户处)的负荷电流大小，确定所要调整的单元表箱或联户表箱(或用户 处)负荷的相位；通过控制各支回路中相应的单元表箱或联户表箱中(或用户处)的自动 换相开关，进行负荷相位的转换；其通过控制或调节配电变压器台区内各个支回路中三相 负荷电流的全部平衡，来保证和实现配电变压器主回路的三相负荷电流平衡，在真正意义 上实现了配电变压器低压侧主、支回路上三相负荷电流的平衡，可最大限度地降低线损， 改善各支回路相线末端的电压质量，有效降低供电成本和运营费用，提高配电变压器的运 行安全性，有效延长其运行寿命，以确保电网线路的安全、稳定运行。

本发明的技术方案是：提供一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控方法，其特征 在于：设置至少一个三相负荷电流平衡主控器；所述的三相负荷电流平衡主控器，采集各 个支回路中各条相线路的负荷电流信号；根据所获取的各个支回路中各条相线路的负荷电 流信号，所述的三相负荷电流平衡主控器计算每一个支回路的三相电流不平衡率或三相电 流不平衡率的平均值，以判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况；所述的三相负荷电流 平衡主控器，采集各支回路中各个单元表箱或联户表箱中的负荷电流大小，依据各支回路 三相负荷电流不平衡的情况，确定所要调整的单元表箱或联户表箱负荷的相位。

当某一支回路的三相电流不平衡率大于其预设定值后，或者，当某一支回路三相电流 不平衡率的平均值大于其预设定值后，所述的三相负荷电流平衡主控器，根据该支回路三 相负荷电流不平衡的情况，通过无线或有线通讯方式下发控制指令给该支回路中相对应的 单元表箱或联户表箱中的自动换相开关，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压侧 各支回路三相负荷电流平衡的调整，从而实现配电变压器低压侧主回路三相负荷电流平衡 的调整，最大限度地降低线损，改善配电变压器低压侧各支回路相线末端的电压质量，有 效降低供电成本和运营费用。

进一步的，所述的三相负荷电流平衡主控器，通过控制/调节配电变压器台区各个支 回路中三相负荷电流的全部平衡，来保证/实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流 平衡，进而实现配电变压器低压侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡，提高配电 变压器的运行安全性，有效延长其运行寿命，确保电网线路的安全、稳定运行。

具体的，其所述的三相负荷电流平衡主控器，设置在配电变压器低压侧出线端主回路 上的监控装置处；或者，设置在配电变压器低压侧出线端各个支回路上的一级保护装置处； 其所述的三相负荷电流平衡主控器，从安装在该变压器低压侧各个支回路中各条相线路上 的相线电流互感器处，或者，从设置在各个支回路上的一级保护装置处，或者，从设置在 各个支回路上的三相电子式电度表中，采集/获取各个支回路各条相线路的负荷电流信号。

进一步的，其所述主回路上的监控装置为电子监控器；其所述的一级保护装置，为电 子式剩余电流断路器或电子式断路器；其所述的主回路上的监控装置或一级保护装置，与 设置在各个支回路中相应单元表箱或联户表箱中的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整 系统。

或者，其所述的三相负荷电流平衡主控器，设置在配电变压器低压侧各个支回路属下 再分支回路上各个单元表箱或联户表箱的二级保护装置处；其所述的三相负荷电流平衡主 控器，从所述的二级保护装置处，采集/获取该再分支回路各条相线路的负荷电流信号，以 及该再分支回路中各条相线路上的自动换相开关属下用户的负荷电流信号。

进一步的，其所述的三相负荷电流平衡主控器，为二级电子式剩余电流断路器或电子 式断路器；其所述的二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设置在其再分支回路 中相应相线上的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统；

或者，设置在所述再分支回路上的二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设 置在其再分支回路中各相线上的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统。

本发明还提供了一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控装置，包括CPU控制单元 和通讯单元，其特征在于：所述的CPU控制单元和通讯单元，设置在配电变压器低压侧出 线端主回路上的监控装置中；或者，设置在配电变压器低压侧各个支回路出线端的一级保 护装置中；或者，设置在配电变压器低压侧各个支回路中的再分支回路的单元表箱或联户 表箱中的二级保护装置中；所述的CPU控制单元的I/O端口与配电变压器台区中各个支回 路中的相线电流检测单元分别对应连接；所述的CPU控制单元的I/O端口经过所述的通讯 单元，与配电变压器台区中各个支回路上一级保护装置的控制端分别对应连接。

所述的CPU控制单元采集/检测配电变压器台区各个支回路中各条相线路的负荷电流 以及各支回路中单元表箱或联户表箱中自动换相开关处的负荷电流大小，根据所采集/检测 到的各个支回路中各个相线的负荷电流，计算每一个支回路的三相电流不平衡率或三相电 流不平衡率的平均值，以判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况。

当所述的三相电流不平衡率或三相电流不平衡率的平均值大于其对应的预设定值后， 所述的CPU控制单元根据各支回路三相负荷电流不平衡的情况，根据所采集/检测到的各 支回路中单元表箱或联户表箱中自动换相开关处的负荷电流大小，通过所述的通讯单元控 制所述配电变压器台区各个支回路上相对应单元表箱或联户表箱中的自动换相开关动作， 进行负荷相位的转换。

或者，所述的CPU控制单元根据采集/检测到的再分支回路中各条相线路上的用户自 动换相开关处负荷电流的大小，通过所述的通讯单元控制所述再分支回路中相应相线路上 用户处的自动换相开关动作，进行负荷相位的转换。

所述的CPU控制单元，通过所述负荷相位的转换，来实现配电变压器低压侧各支回路 三相负荷电流平衡的调整，从而实现配电变压器低压侧主回路三相负荷电流平衡的调整， 最大限度地降低线损，改善各支回路相线末端的电压质量，有效降低供电成本和运营费用。

具体的，其所述的通讯单元为无线通讯单元、电力载波通讯单元或RS-485串口通讯 单元；所述的相线电流检测单元为设置在配电变压器台区中各个支回路上的相线电流互感 器、设置在各个支回路上的电子式剩余电流断路器、电子式断路器或三相/单相电子式电度 表。

具体的，其所述的主回路上的监控装置设置在配电变压器低压侧出线端的主回路上； 所述的一级保护装置设置在配电变压器低压侧出线端的各个支回路上；所述的二级保护装 置设置在各个支回路上再分支回路的单元表箱或联户表箱处。

其所述的主回路上的监控装置、一级保护装置或二级保护装置，为电子式剩余电流断 路器，或者，为电子式断路器。

具体的，其所述的CPU控制单元与配电变压器台区各个支回路中各条相线路上的相线 电流互感器分别对应连接；或者，所述的CPU控制单元经过RS-485串口通讯单元与安装 在各个支回路上的电子式剩余电流断路器、电子式断路器或三相/单相电子式电度表分别对 应连接。

其所述的CPU控制单元，通过设置在各条相线路上的相线电流互感器，或者，通过安 装在各个支回路上的电子式剩余电流断路器、电子式断路器或三相/单相电子式电度表，采 集/检测配电变压器台区各个支回路中各条相线路的负荷电流，计算每一个支回路的三相电 流不平衡率或三相电流不平衡率的平均值，根据所采集/检测到的各个支回路中各条相线路 的负荷电流大小，判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况；根据所采集/检测到的各个支 回路中单元表箱或联户表箱中换相开关处负荷电流的大小，确定所要调整的单元表箱或联 户表箱负荷的相位；或者，根据所述再分支回路中各条相线路上用户处自动换相开关处负 荷电流的大小，确定所要调整的相应自动换相开关处用户负荷的相位。

所述的三相负荷电流平衡主控器，根据该支回路三相负荷电流不平衡的情况，通过无 线或有线通讯方式下发控制指令给该支回路中相对应的单元表箱或联户表箱中的自动换 相开关，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压侧各支回路三相负荷电流平衡的调 整。

或者，所述的三相负荷电流平衡主控器，通过无线或有线通讯方式下发控制指令给所 述相应的相线路上用户处的自动换相开关，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压 侧各支回路三相负荷电流平衡的调整。

所述的三相负荷电流平衡主控器，通过控制/调节配电变压器台区内各个支回路中的三 相负荷电流平衡，从而实现配电变压器低压侧主回路三相负荷电流平衡的调整，最大限度 地降低线损，改善配电变压器低压侧各支回路相线末端的电压质量，提高配电变压器的运 行安全性，有效延长其运行寿命，有效降低供电成本和运营费用，确保电网线路的安全、 稳定运行。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.通过设置在配电变压器低压侧主回路的监控装置、一级保护装置或二级保护装置中 的CPU控制单元，采集和检测配电变压器台区各个支回路中各条相线路上的负荷电流，就 地判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况；通过采集各支回路中各单元表箱或联户表箱 中(或用户处)的负荷电流大小，就地确定所要调整的单元表箱或联户表箱(或用户处) 负荷的相位；通过控制各支回路(或各再分支回路)中相应的单元表箱或联户表箱中(或 用户处)的自动换相开关，进行负荷相位的转换；其通过控制或调节配电变压器台区内各 个支回路(或用户处)中三相负荷电流的全部平衡，来保证和实现配电变压器主回路的三 相负荷电流平衡，在真正意义上实现了配电变压器低压侧主、支回路上三相负荷电流的平 衡，可最大限度地降低线损，改善各支回路相线末端的电压质量，有效降低供电成本和运 营费用，提高配电变压器的运行安全性，有效延长其运行寿命，以确保电网线路的安全、 稳定运行；

2.所述的CPU控制单元和通讯单元设置在配电变压器低压侧出线端主回路的监控装 置中，或者，设置在配电变压器低压侧出线端各个支回路上的一级保护装置中，或者，设 置在各个支回路上的各个单元表箱或联户表箱处的二级保护装置中；各个支回路中的各条 相线路负荷电流的采集点设置在各个支回路上的相线电流互感器、设置在各个支回路上的 电子式剩余电流断路器。电子断路器或三相/单相电子式电度表上，可最大限度地利用现有 装置和检测资源，尽可能地减少一次性投入，降低线路、设备的改造费用，进而降低供电 系统的运营成本和维护费用；

3.在三相负荷电流平衡主控器和各个自动换相开关之间，采用近距离无线网络或有线 网络直接进行控制信号的传输，其三相负荷电流平衡主控器直接完成数据采集、处理与控 制功能，省去了GPRS通讯网络及电脑平台，避免了前述的现有技术需要借助第三方网络 进行数据传输的问题，从而解决了“第三方网络运营商提供的公共网络接入电业局的专用 局域网络，存在病毒入侵的危险”的问题，保证了电力公司整个供电局域网系统的网络安 全；

4.通过控制/调节配电变压器台区内各个支回路中三相负荷电流的全部平衡，来保证/ 实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡，真正实现配电变压器低压侧主回路、 支回路上三相负荷电流的平衡，从而达到最大限度地降低线损，改善各个支回路相线末端 电压，同时提高配电变压器运行安全性、延长运行寿命和电网线路安全、稳定运行的发明 目的。

附图说明

图1是本发明的方法步骤方框图；

图2是本发明三相负荷电流平衡主控器获取各个支回路上各条相线路负荷电流的示意 图；

图3是本发明监控装置一种系统构成的示意图；

图4是本发明监控装置另一种系统构成的示意图；

图5是本发明监控装置又一种系统构成的示意图。

图中1为三相负荷电流平衡主控器，2为无线或电力载波通讯单元，3为安装在各支 回路上的相线电流互感器，4、4-1～4-n′为设置在各支回路上的一级保护装置，5-1～5-n为 设置在各支回路上的二级保护装置，6-1～6-N，6-1n～6-Nn为各条单元表箱或联户表箱中的 自动换相开关，7为安装在各支回路上的三相/单相电子式电度表，n、n′、n〞表示配电 变压器低压出线侧的各个供电支回路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本发明的技术方案提供了一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控方 法，其采用三相负荷电流平衡控器采集和检测配电变压器台区(在供电系统中，某变压器 的台区是指该变压器供电的区域范围，简称为变压器台区)各个支回路中各条相线路上的 负荷电流，在本地(即通常所说的“就地”)来判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况； 通过采集各支回路中各单元表箱或联户表箱中(或用户处)的负荷电流大小，就地确定所 要调整的单元表箱或联户表箱(或用户处)负荷的相位；通过无线或有线通讯方式控制该 配电变压器台区各个支回路中各条相线路上的自动换相开关，进行负荷相位的转换，从而 实现三相负荷电流平衡的调整。

具体的，本技术方案设置至少一个三相负荷电流平衡主控器；所述的三相负荷电流平 衡主控器设置在配电变压器低压侧的出线端(如图3所示)，或设置在联户表箱处(如图 4所示)，或设置在再分支回路单元表箱处(如图5所示)。

所述的三相负荷电流平衡主控器，采集各个支回路中或各再分支回路中各条相线的负 荷电流信号；所述的三相负荷电流平衡主控器，根据所获取的各个支回路或再分支回路中 各条相线的负荷电流信号，计算每一个支回路(或再分支回路)的三相电流不平衡率以及 三相电流不平衡率的平均值，判断各个支回路(或再分支回路)三相负荷电流不平衡的情 况。

所述的三相负荷电流平衡主控器，采集各支回路中各个单元表箱，或联户表箱中，或 用户的负荷电流大小，依据各支回路三相负荷电流不平衡的情况，确定所要调整的相线路 (换相开关处)单元表箱或联户表箱(或用户)负荷的相位。

当某一支回路的三相电流不平衡率大于其预设定值后，或者，当某一支回路三相电流 不平衡率的平均值大于其预设定值后，所述的三相负荷电流平衡主控器，根据该支回路(或 该再分支回路)三相负荷电流不平衡的情况，通过无线或有线通讯方式下发控制指令给该 支回路(或该再分支回路)中相对应的单元表箱中或用户处的自动换相开关，进行负荷相 位的转换；通过控制和调节配电变压器台区各个支回路(或再分支回路)中三相负荷电流 的平衡，来保证和实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡，从而实现配电变压 器低压侧主回路、支回路(或再分支回路)上三相负荷电流的真正平衡；最大限度降低线 损，改善配电变压器低压侧各支回路相线末端的电压质量，提高配电变压器运行的安全性， 有效延长其使用寿命，降低供电成本和运营费用，确保电网供电线路的安全、稳定运行。

进一步的，所述的三相负荷电流平衡主控器，通过控制和调节配电变压器台区各个支 回路中三相负荷电流的全部平衡，来保证和实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流 平衡，进而实现配电变压器低压侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡，提高配电 变压器的运行安全性，有效延长其运行寿命，确保电网线路的安全、稳定运行。

具体的，其所述的三相负荷电流平衡主控器，设置在配电变压器低压侧出线端主回路 上的监控装置处；或者，设置在配电变压器低压侧出线端各个支回路上的一级保护装置处。 其所述的三相负荷电流平衡主控器，从安装在该变压器低压侧各个支回路中各条相线路上 的相线电流互感器处，或者，从设置在各个支回路上的一级保护装置处，或者，从设置在 各个支回路上的三相或单相电子式电度表中，采集和获取各个支回路各条相线路的负荷电 流信号(如图3或图4所示)。

所述主回路上的监控装置为电子监控器；其所述的一级保护装置，为电子式剩余电流 断路器或电子式断路器；其所述的主回路上的监控装置或一级保护装置，与设置在各个支 回路中相应单元表箱或联户表箱中的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统(如图3 或图4所示)。

或者，其所述的三相负荷电流平衡主控器，设置在配电变压器低压侧各个支回路属下 再分支回路上各个单元表箱或联户表箱的二级保护装置处；其所述的三相负荷电流平衡主 控器，从所述的二级保护装置处，采集和获取该再分支回路各条相线路的负荷电流信号， 以及该再分支回路中各条相线路上的自动换相开关属下用户的负荷电流信号(如图5所 示)。

其所述的三相负荷电流平衡主控器，为二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器； 其所述的二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设置在其再分支回路中相应相线 上的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统(如图5所示)。

或者，设置在所述再分支回路上的二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设 置在其再分支回路中各相线上的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统(如图5所示)。

具体实施过程中，其所述三相电流不平衡率的预设定值由当地的供电部门确定，通常 可以在5％～15％的范围内选择。

采用本技术方案后，由于其三相负荷电流平衡主控器就地直接完成数据的采集、处理 与控制功能，省去了GPRS通讯网络及电脑平台，一方面可以省略了运行过程中的通信费 用，大大降低了运行费用；另一方面，由于所有数据采集、处理和控制指令的发出均在本 地的CPU中进行，从而避免了现有技术中“第三方网络运营商提供的公共网络接入电业 局的专用局域网络，存在病毒入侵的危险”的问题。

此外，本技术方案与现有技术的最大区别在于，其通过控制和调节配电变压器台区各 个支回路中三相负荷电流的全部平衡，来保证和实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷 电流平衡，进而实现配电变压器低压侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡。具体 地说，本技术方案通过分别采集各个支回路中或各再分支回路中各条相线的负荷电流信 号，判断各个支回路(或再分支回路)中三相负荷电流不平衡的情况；通过采集各支回路 中各个单元表箱，或联户表箱中，或用户的负荷电流大小，依据各支回路三相负荷电流不 平衡的情况，确定所要调整的相线路(换相开关处)单元表箱或联户表箱(或用户)负荷 的相位；根据该支回路(或该再分支回路)三相负荷电流不平衡的情况，所述的三相负荷 电流平衡主控器，通过无线或有线通讯方式下发控制指令给该支回路(或该再分支回路) 中相对应的单元表箱中或用户处的自动换相开关，进行负荷相位的转换。

本技术方案，通过控制和调节配电变压器台区各个支回路(或再分支回路)中三相负 荷电流的平衡，来保证和实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡，从而实现配 电变压器低压侧主回路、支回路(或再分支回路)上三相负荷电流的真正平衡，从而最终 实现和保证了该配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡。

图2中，所述的三相负荷电流平衡主控器1，从安装在该变压器低压出线侧各个支回 路中的各条相线路上的相线电流互感器3中，分别采集和获取各个支回路中各条相线路的 负荷电流信号。

或者，所述的三相负荷电流平衡主控器，从设置在各个支回路上的一级保护装置4， 或者三相/单相电子式电度表7中，分别采集和获取各个支回路中各条相线路上的负荷电流 信号。

图3中，本发明提供了一种分布式台区支路三相负荷电流平衡监控装置，其系统构成 包括CPU控制单元和通讯单元，其技术方案的关键发明点在于，所述的CPU控制单元和 通讯单元，设置在配电变压器低压侧出线端主回路上的监控装置中，构成三相负荷电流平 衡主控器1。

其所述主回路上的监控装置1与设置在各个支回路相应单元表箱或联户表箱中(或用 户处)的自动换相开关6-1～6-N或6-1n～6-Nn，构成所述的三相负荷平衡调整系统。

由图可知，所述的三相负荷电流平衡主控器从配电变压器低压出线侧主回路处获取其 工作所需的控制电源。

所述三相负荷电流平衡主控器的CPU控制单元的I/O端口与所述配电变压器台区中各 个支回路中的相线电流检测单元分别对应连接。

所述的CPU控制单元的I/O端口经过所述的通讯单元，与配电变压器台区各个支回路 中各条相线路上的单元表箱中的自动换相开关6-1～6-N分别对应连接。

其所述的通讯单元为无线通讯单元、电力载波通讯单元或RS-485串口通讯单元。

其所述的相线电流检测单元为设置在配电变压器台区中各个支回路上的相线电流互 感器、设置在各个支回路上的电子式剩余电流断路器、电子式断路器或三相和单相电子式 电度表(在本图中，所述的相线电流检测单元以安装在各支回路上的一级电子式剩余电流 断路器4-1～4-n′为例进行说明)。

进一步的，所述的CPU控制单元与配电变压器台区各个支回路上的各个相线电流互感 器分别对应连接；或者，所述的CPU控制单元经过RS-485串口通讯单元与安装在支回路 上的一级保护装置(即前述的一级电子式剩余电流断路器)或三相电子式电度表分别对应 连接(本图中，以安装在各支回路上的一级电子式剩余电流断路器4-1～4-n′为例进行说 明)。

所述的CPU控制单元，根据所采集或检测配电变压器台区各个支回路中各条相线路的 负荷电流，计算每一个支回路的三相电流不平衡率或三相电流不平衡率的平均值；根据所 采集或检测到的各个支回路中各条相线路的负荷电流大小，判断各支回路三相负荷电流不 平衡的情况；CPU控制单元同时还根据各支回路中各条相线路上的换相开关处单元表箱中 的负荷电流，确定所要调整的单元表箱负荷的相位。

当所述的三相电流不平衡率大于其对应的预设定值后，所述的CPU控制单元根据各支 回路三相负荷电流不平衡的情况，通过所述的通讯单元分别控制所述配电变压器台区各个 支回路中相对应单元表箱(业内又称之为联户表箱，下同)中的自动换相开关6-1～6-N或 6-1n～6-Nn动作，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压出线侧各支回路三相负荷 电流平衡的调整，从而实现配电变压器低压出线侧主回路三相负荷电流平衡的平衡，最大 限度地降低“线损”，改善各支回路相线末端的电压质量，有效降低供电成本和运营费用。

在本图中，所述CPU控制单元(图中以在配电变压器低压侧出线端主回路上的监控装 置来表示所述的三相负荷电流平衡主控器1)与各个自动换相开关6-1～6-N或6-1n～6-Nn 之间，采用无线通讯单元或电力载波通讯单元直接进行控制指令的传输。

进一步的，所述的CPU控制单元采集或检测配电变压器台区各个支回路中的各条相线 路上的负荷电流，计算该配电变压器台区每一个支回路的三相电流不平衡率的平均值，根 据所采集或检测到的各个支回路中各条相线路上的负荷电流大小，判断各支回路三相负荷 电流不平衡的情况，通过控制或调节该配电变压器台区各个支回路中的三相负荷电流平 衡，实现配电变压器低压出线侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡，来保证和实 现该配电变压器低压出线侧主回路的三相负荷电流平衡，进而提高配电变压器的运行安全 性，有效延长其运行寿命，确保电网线路的安全、稳定运行。

采用本技术方案后，由三相负荷电流平衡主控器直接完成数据采集、数据处理和相位 调整、控制功能，省去了与供电公司电脑平台的GPRS传输，避免了前述的现有技术方案 需要借助第三方网络进行数据传输的问题，从而解决了“第三方网络运营商提供的公共网 络接入电业局的专用局域网络，存在病毒入侵的危险”的问题，保证了供电公司整个供电 局域网系统的网络安全。

在本图所示的实施例中，所述主回路上的监控装置为电子监控器；其所述的一级保护 装置为电子式剩余电流断路器或电子式断路器；其所述的主回路上的监控装置，与设置在 各个支回路中相应单元表箱或联户表箱中的自动换相开关，构成三相负荷平衡调整系统。

图4中，给出了本发明分布式台区支路三相负荷电流平衡监控装置的另一种系统构成， 其与图3所示系统构成的差别在于，本图所示的系统结构中，所述的CPU控制单元和通讯单 元，设置在配电变压器低压侧出线端各个支回路上的一级保护装置4-1～4-n′中，构成三相 负荷电流平衡主控器。

所述的一级保护装置4-1～4-n′，与设置在各个支回路相应单元表箱或联户表箱中的自 动换相开关6-1～6-N或6-1n～6-Nn，构成所述的三相负荷平衡调整系统。

所述CPU控制单元(图中以配电变压器低压侧出线端各个支回路上的一级保护装置 4-1～4-n′来表示所述的三相负荷电流平衡主控器1)与各个自动换相开关6-1～6-N或 6-1n～6-Nn之间，采用无线通讯单元或电力载波通讯单元直接进行控制指令的传输。

其所述的一级保护装置为电子式剩余电流断路器或电子式断路器，其通过在电子式剩 余电流断路器或电子式断路器的控制回路中加装无线或载波通讯模块及RS485通讯接口，

由现有的一级保护装置(即前述的一级电子式剩余电流断路器或电子式断路器)中的CPU 控制单元，来实现监控数据的处理与控制指令的下发。

这样，装在变压器低压侧各支回路上的一级电子式剩余电流断路器或电子断路器，可 直接作为三相负荷平衡调整的主控器，与所述相线路中的自动换相开关6-1～6-N或 6-1n～6-Nn共同构成三相负荷平衡调整系统。

由于现有各种开关箱或联户表箱的尺寸、内部空间和所装各种开关、控制装置的位置 等均已经在各种国标、规程中有详尽的规定或限制，故实际上在现有各种开关箱或联户表 箱中加装各种新增加的开关或控制装置，实际上是要受到上述各种规定的限制和约束的。 在这种情况下，与图3所示的系统结构相比，本图所示的系统结构，在现有开关箱或联户 表箱中，无需新增额外的控制装置，利用原有的开关或控制装置即可实现本发明技术方案， 达到与图3所示系统构成相同的技术效果，且具有更低的改造成本，更易于为各供电公司 或用电用户所接受，更有利于推广和应用。

其余同图3。

图5中，给出了本发明分布式台区支路三相负荷电流平衡监控装置的又一种系统构成， 其与图3或图4所示系统构成的差别在于，本图所示的供电线路结构中，在前述的配电变压 器低压侧各个支回路(图中以支回路1至支回路N表示)中，又存在着二次的又分支回路(在 本技术方案中称之为再分支回路，图中以再分支回路1至再分支回路n表示)。

针对本图所示的供电线路结构，本技术方案所述的CPU控制单元和通讯单元，设置在 配电变压器低压侧各个支回路属下再分支回路上各个单元表箱或联户表箱的二级保护装 置5-1～5-n′中，构成所述的三相负荷电流平衡主控器。

其所述的三相负荷电流平衡主控器，从所述的二级保护装置处，采集和获取该再分支 回路各条相线路的负荷电流信号，以及该再分支回路中各条相线路上的自动换相开关(本 图以中6-1～6-N或6-1n～6-Nn来表示)属下用户的负荷电流信号。

所述的三相负荷电流平衡主控器，为二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器；其 所述的二级电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设置在其再分支回路中相应相线上 的自动换相开关6-1～6-N或6-1n～6-Nn，构成所述的三相负荷平衡调整系统。

所述CPU控制单元(图中以设置在配电变压器低压侧各个支回路属下再分支回路上各 个单元表箱或联户表箱中的二级保护装置5-1～5-n′来表示所述的三相负荷电流平衡主控 器1)与各个自动换相开关6-1～6-N或6-1n～6-Nn之间，采用无线通讯单元或电力载波通 讯单元直接进行控制指令的传输。

在本图所示的系统构成中，将所述的CPU控制单元和通讯单元，设置在配电变压器低 压侧各个支回路中的单元表箱或联户表箱的二级保护装置(即前述的二级电子式剩余电流 断路器或电子式断路器)中；并且，在三相线路与单相线路混用的用户线路中，其三相负 荷平衡的调整，只能通过在三相线路下端的相线路中加装换相开关来实现，故所述的二级 电子式剩余电流断路器或电子式断路器，与设置在各个相应用户处的自动换相开关，就构 成了本技术方案中的三相负荷平衡调整系统。

其余同图3或图4。

通过上述图3～图5所示以及相关文字描述可知，本技术方案的创新点在于，在配电变 压器低压侧出线端主回路上的监控装置中，或者，在配电变压器低压侧出线端各个支回路 上的一级保护装置中，或者，在配电变压器低压侧各个支回路中的二级保护装置中，设置 所述的三相负荷电流平衡主控器；所述三相负荷电流平衡主控器的CPU控制单元的I/O端口 与所述配电变压器台区中各个支回路中的相线电流检测单元(即前述的相线电流互感器、 一级保护装置、二级保护装置或三相/单相电子式电度表)分别对应连接；所述CPU控制单 元的I/O端口经过所述的通讯单元，与配电变压器台区各个支回路中各条相线路上单元表箱 或联户表箱中的自动换相开关(或各条相线中用户处的自动换相开关)分别对应连接，就 构成了本技术方案所述的三相负荷平衡调整系统。其所述的三相负荷平衡调整系统，直接 就地完成数据采集、数据处理和相位调整、控制功能，其根据各支回路三相负荷电流不平 衡的情况，通过所述的通讯单元分别控制所述配电变压器台区各个支回路中相对应单元表 箱或联户表箱中的自动换相开关，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压出线侧各 支回路三相负荷电流平衡的调整；其通过控制和调节配电变压器台区各个支回路(或再分 支回路)中三相负荷电流的平衡，来保证和实现配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流 平衡，从而实现配电变压器低压侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡，从而最终 实现和保证了该配电变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡。

上述的一级(或二级)保护装置，为一级(或二级)电子式剩余电流断路器或电子式 断路器。

具体实施时，前述的一级或二级电子式剩余电流断路器，可以选用本申请人企业生产 的SZM1L系列三相剩余电流断路器；前述的自动换相开关，可以选用本申请人企业生产的 SZ-HXK系列换相开关。

现有技术中，具体如何实现三相供电线路中各相之间相线负荷的调整或调节，在多篇 专利文献中已有公开和介绍，例如，在本申请人此前申请的，授权公告日为2013年03月06 日，授权公告号为CN101854062A的中国发明专利“一种负荷三相自动切换的方法”，其在 三相电源与单相负荷之间设置一个切换开关；切换开关为三个相互独立的、带有互锁装 置的单相开关；其电源输入端分别与三相电源的三根相线对应连接；三个单相开关的电源 输出端并联构成切换开关的电源输出端；在需要进行三相供电线路之间负荷的调节和均衡 时，按所检测到的各相供电线路负荷电流的大小，确定相线路电流最小的一路相线；打开 或断开原来处于闭合或接通状态的相电路中电流最大的一路相线上的某一换相开关中的 单相开关，闭合或接通与相线路电流最小的相线所对应的该换相开关中的单相开关，使负 荷由原来所在的大电流相线转移到该小电流相线进行单相供电，实现即时自动调整线路负 荷平衡。

又如，在本申请人此前申请的，公开日为2012年06月27日，公开号为CN102522760A 的中国发明专利申请，公开了一种“可避免相间短路的三相线路相线切换方法及换相开关 装置”，其在换相开关的壳体中设置一个相线切换开关和一个自复位单相开关，当需要进 行负荷切换时，首先控制自复位单相开关断开，切断换相开关装置的对外供电，然后转动 电动旋转切换开关的动触头，采用“三选一”的旋转切换方式，使得单相电源相线输入端 所在的相序切换到指定的相线上；最后控制自复位单相开关闭合，恢复换相开关装置的对 外供电。由于其采用了“多选一”的旋转切换方式，且在切换过程中断开其与负荷端的连 接，彻底避免了换相开关出现故障时发生两个相线短路的情况，整个切换过程安全可靠， 提高了供电运行的安全性。

故此，在本申请文件中，对于具体如何通过自动换相开关来实现三相供电线路中各相 之间相线负荷的调整或调节，在此不再详细叙述。

本发明技术方案的关键点在于其明确和贯彻执行了以下几个概念：

1、配电变压器低压侧出主回路的三相负荷电流平衡，不等于该变压器各个支回路中 的三相负荷电流都平衡；

2、配电变压器低压侧出主回路的三相负荷电流不平衡，不等于该变压器各个支回路 中的三相负荷电流都不平衡；

3、配电变压器低压侧各个支回路中的三相负荷电流均达到平衡，也就保证了该配电 变压器低压侧主回路的三相负荷电流平衡。

在本申请的技术方案中，所述的三相负荷电流平衡主控器，根据所获取的各个支回路 中各条相线路的负荷电流信号，计算每一个支回路的三相电流不平衡率或三相电流不平衡 率的平均值，以判断各支回路三相负荷电流不平衡的情况；依据各支回路三相负荷电流不 平衡的情况，确定所要调整的单元表箱或联户表箱负荷的相位；根据该支回路三相负荷电 流不平衡的情况，所述的三相负荷电流平衡主控器，通过无线或有线通讯方式下发控制指 令给相对应的自动换相开关，进行负荷相位的转换，来实现配电变压器低压侧各支回路三 相负荷电流平衡的调整；其通过控制或调节该配电变压器台区各个支回路中的三相负荷电 流平衡，实现配电变压器低压出线侧主回路、支回路上三相负荷电流的真正平衡。

本发明可广泛用于低压三相供电线路相间负荷的均衡分配或调节控制领域。