本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種智能供電切換器及其工作機(jī)制。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)實(shí)生活中，各供電網(wǎng)除了因供電緊張程度不同，而造成每個供電所的價格不統(tǒng)一外，還有可能存在因供電電壓/電流不穩(wěn)定而造成用戶家電損毀、甚至出現(xiàn)火災(zāi)等生產(chǎn)安全事故的問題。目前主要采用手動轉(zhuǎn)換閘刀來進(jìn)行多條供電線路與輸電線路之間的電連通關(guān)系切換，但是這種方式需要人工參與，不但自動化及智能化程度低，還存在因人工出錯而導(dǎo)致供電沖突的問題，例如將兩條供電線路同時連接在同一條輸電線路上，造成該輸電線路的電壓/電流驟然增高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對前述的問題，本發(fā)明提供了一種智能供電切換器及其工作機(jī)制，不但可以實(shí)現(xiàn)在多條供電線路與輸電線路之間進(jìn)行電連通關(guān)系的切換，還可以對各條供電線路的電壓及電流信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷或預(yù)判，并進(jìn)一步根據(jù)即時判斷或預(yù)判結(jié)果來自動及智能切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系，從而大幅度提升供電切換器的自動化及智能化程度，避免人工出錯，提前消除因供電電壓/電流不穩(wěn)定而造成的安全隱患。此外，所述智能供電切換器還具有近程顯示及遠(yuǎn)程監(jiān)控、切換可靠、實(shí)用性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案,一方面提供了一種智能供電切換器，包括M條供電線路、N條輸電線路、微處理器和存儲器，其中，所述微處理器與所述存儲器通信相連，M和N分別為大于1的自然數(shù)；針對各條供電線路，其分別通過一個投切開關(guān)與各條輸電線路一一電連接，同時在各條供電線路中，分別串聯(lián)有一個電流互感器的一次側(cè)和一個電壓互感器的一次側(cè)，該電流互感器的二次側(cè)和該電壓互感器的二次側(cè)分別電連接一個A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；所述微處理器的輸入端分別通信連接各個A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述微處理器的輸出端分別通信連接各個投切開關(guān)的受控端。

優(yōu)化的，還包括分別通信連接所述微處理器的工作顯示面板和無線收發(fā)器。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述工作顯示面板為顯示屏或LED指示燈組。所述無線收發(fā)器為WiFi無線收發(fā)器、藍(lán)牙無線收發(fā)器和ZigBee無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。

優(yōu)化的，在投切開關(guān)與輸電線路之間串聯(lián)有一隔直電容。

優(yōu)化的，所述投切開關(guān)為交流接觸器、可控硅開關(guān)、復(fù)合開關(guān)和選相開關(guān)中的任意一種。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述復(fù)合開關(guān)為由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，其中，所述雙向可控硅的控制極作為該復(fù)合開關(guān)的受控端。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案,另一方面提供了一種前述智能供電切換器的工作機(jī)制，包括如下步驟：

S101.針對各條供電線路，先通過對應(yīng)的電流互感器采集該供電線路的即時電流信號，通過對應(yīng)的電壓互感器采集該供電線路的即時電壓信號，然后通過對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器，將所述即時電流信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電流信息，將所述即時電壓信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電壓信息；

S102.針對各條供電線路，先周期性地從對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器中獲取數(shù)字化即時電流信息和數(shù)字化即時電壓信息，然后一方面將對應(yīng)的數(shù)字化即時電流信息和對應(yīng)的且從存儲器中讀取的離散數(shù)字化歷史電流信息導(dǎo)入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，計算出該供電線路在下一個周期時刻點(diǎn)的數(shù)字化預(yù)測電流信息，另一方面將對應(yīng)的數(shù)字化即時電壓信息和對應(yīng)的且從存儲器中讀取的離散數(shù)字化歷史電壓信息導(dǎo)入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，計算出該供電線路在下一個周期時刻點(diǎn)的數(shù)字化預(yù)測電壓信息；

S103.針對電連通的第i條供電線路和第j條輸電線路，若發(fā)現(xiàn)第i條供電線路的數(shù)字化預(yù)測電流信息和數(shù)字化預(yù)測電壓信息均不符合第j條輸電線路的輸電標(biāo)準(zhǔn)，且發(fā)現(xiàn)存在第k條供電線路的數(shù)字化預(yù)測電流信息和數(shù)字化預(yù)測電壓信息均符合第j條輸電線路的輸電標(biāo)準(zhǔn)，則向位于第i條供電線路與第j條輸電線路之間的投切開關(guān)發(fā)送投切斷開信號，向位于第k條供電線路與第j條輸電線路之間的投切開關(guān)發(fā)送投切閉合信號，其中，i為介于1～M之間的自然數(shù)，j為介于1～N之間的自然數(shù)，k為介于1～M之間且不等于i的自然數(shù)；

S104.投切開關(guān)根據(jù)收到的投切斷開信號執(zhí)行線路切斷操作，或根據(jù)收到的投切閉合信號執(zhí)行線路導(dǎo)通操作。

綜上，采用本發(fā)明所提供的一種智能供電切換器及其工作機(jī)制，具有如下有益效果：(1)可以實(shí)現(xiàn)在多條供電線路與輸電線路之間進(jìn)行電連通關(guān)系的切換，適用范圍廣；(2)可以對各條供電線路的電壓及電流信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷或預(yù)判，并進(jìn)一步根據(jù)即時判斷或預(yù)判結(jié)果來自動及智能切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系，從而大幅度提升供電切換器的自動化及智能化程度，避免人工出錯，提前消除因供電電壓/電流不穩(wěn)定而造成的安全隱患；(3)可以近程指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并進(jìn)行無線通信，方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；(4)通過采用由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)作為投切開關(guān)，可以及時地對介于供電線路與輸電線路之間的電連通線路進(jìn)行線路切斷/導(dǎo)通操作，保障所述智能供電切換器的可靠運(yùn)行；(5)所述智能供電切換器還具有實(shí)用性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的智能供電切換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的智能供電切換器的工作機(jī)制流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖，通過實(shí)施例方式詳細(xì)地描述本發(fā)明提供的智能供電切換器及其工作機(jī)制。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施例方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。

本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術(shù)語“/和”是描述另一種關(guān)聯(lián)對象關(guān)系，表示可以存在兩種關(guān)系，例如，A/和B，可以表示：單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”關(guān)系。

實(shí)施例一

圖1示出了本發(fā)明提供的智能供電切換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了本發(fā)明提供的智能供電切換器的工作機(jī)制流程圖。本實(shí)施例提供的所述智能供電切換器，包括M條供電線路、N條輸電線路、微處理器和存儲器，其中，所述微處理器與所述存儲器通信相連，M和N分別為大于1的自然數(shù)；針對各條供電線路，其分別通過一個投切開關(guān)與各條輸電線路一一電連接，同時在各條供電線路中，分別串聯(lián)有一個電流互感器的一次側(cè)和一個電壓互感器的一次側(cè)，該電流互感器的二次側(cè)和該電壓互感器的二次側(cè)分別電連接一個A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；所述微處理器的輸入端分別通信連接各個A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述微處理器的輸出端分別通信連接各個投切開關(guān)的受控端。

如圖1所示，在所述智能供電切換器的電路結(jié)構(gòu)中，M為自然數(shù)3，即所述智能供電切換器包括有第一供電線路SE1、第二供電線路SE2和第三供電線路SE3，其中，在所述第一供電線路SE1中串聯(lián)有第一電流互感器TA1的一次側(cè)和第一電壓互感器TV1的一次側(cè)，所述第一電流互感器TA1的二次側(cè)和所述第一電壓互感器TV1的二次側(cè)分別電連接第一A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；在所述第二供電線路SE2中串聯(lián)有第二電流互感器TA2的一次側(cè)和第二電壓互感器TV2的一次側(cè)，所述第二電流互感器TA2的二次側(cè)和所述第二電壓互感器TV2的二次側(cè)分別電連接第二A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；在所述第三供電線路SE3中串聯(lián)有第三電流互感器TA3的一次側(cè)和第三電壓互感器TV3的一次側(cè)，所述第三電流互感器TA3的二次側(cè)和所述第三電壓互感器TV3的二次側(cè)分別電連接第三A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。所述第一供電線路SE1、所述第二供電線路SE2和所述第三供電線路SE3用于分別導(dǎo)入來自不同供電網(wǎng)的電能。所述電流互感器(即TA1～TA3)用于利用電磁感應(yīng)原理采集對應(yīng)供電線路中的即時電流信號(即為交流電流模擬信號)。所述電壓互感器(即TV1～TV3)用于利用電磁感應(yīng)原理采集對應(yīng)供電線路中的即時電壓信號(即為交流電壓模擬信號)；所述A/D轉(zhuǎn)換器(即第一A/D轉(zhuǎn)換器、第二A/D轉(zhuǎn)換器和第三A/D轉(zhuǎn)換器)用于將對應(yīng)的所述即時電流信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電流信息，將對應(yīng)的所述即時電壓信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電壓信息。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，N也為自然數(shù)3，即所述智能供電切換器還包括有第一輸電線路OE1、第二輸電線路OE2和第三輸電線路OE3，它們分別通過一個投切開關(guān)(即在QK11～QK13、QK21～QK23和QK31～QK33中的其中一個)與各條供電線路電連接，以便在電連通對應(yīng)的供電線路后，能將對應(yīng)供電線路上的電能輸出至外接的線路上。所述投切開關(guān)(即QK11～QK13、QK21～QK23和QK31～QK33)用于在所述微處理器的控制下線路切斷或線路導(dǎo)通介于供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系。所述微處理器用于根據(jù)對各條供電線路采集而得的電壓及電流信息，對供電線路的供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷或預(yù)判，并進(jìn)一步根據(jù)即時判斷或預(yù)判結(jié)果來切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系，其可以但不限于采用型號為STM32F103RCT6的ARM芯片。所述存儲器用于存儲諸如軟件程序、設(shè)定參數(shù)(例如后述的各條輸電線路的輸電標(biāo)準(zhǔn))和與各條供電線路對應(yīng)的離散數(shù)字化歷史電流信息及離散數(shù)字化歷史電壓信息等數(shù)字信息，其可以但不限于采用型號為W25Q64的FLASH存儲器(即閃存)。此外還應(yīng)當(dāng)包括直流電源(圖1中未示出)，用于為所述微處理器、所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述存儲器等提供電能支持。

如圖2所示，所述智能供電切換器的工作機(jī)制，可以但不限于包括如下步驟：S101.針對各條供電線路，先通過對應(yīng)的電流互感器采集該供電線路的即時電流信號，通過對應(yīng)的電壓互感器采集該供電線路的即時電壓信號，然后通過對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器，將所述即時電流信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電流信息，將所述即時電壓信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化即時電壓信息；S102.針對各條供電線路，先周期性地從對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器中獲取數(shù)字化即時電流信息和數(shù)字化即時電壓信息，然后一方面將對應(yīng)的數(shù)字化即時電流信息和對應(yīng)的且從存儲器中讀取的離散數(shù)字化歷史電流信息導(dǎo)入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，計算出該供電線路在下一個周期時刻點(diǎn)的數(shù)字化預(yù)測電流信息，另一方面將對應(yīng)的數(shù)字化即時電壓信息和對應(yīng)的且從存儲器中讀取的離散數(shù)字化歷史電壓信息導(dǎo)入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，計算出該供電線路在下一個周期時刻點(diǎn)的數(shù)字化預(yù)測電壓信息；S103.針對電連通的第i條供電線路和第j條輸電線路，若發(fā)現(xiàn)第i條供電線路的數(shù)字化預(yù)測電流信息和數(shù)字化預(yù)測電壓信息均不符合第j條輸電線路的輸電標(biāo)準(zhǔn)，且發(fā)現(xiàn)存在第k條供電線路的數(shù)字化預(yù)測電流信息和數(shù)字化預(yù)測電壓信息均符合第j條輸電線路的輸電標(biāo)準(zhǔn)，則向位于第i條供電線路與第j條輸電線路之間的投切開關(guān)發(fā)送投切斷開信號，向位于第k條供電線路與第j條輸電線路之間的投切開關(guān)發(fā)送投切閉合信號，其中，i為介于1～M之間的自然數(shù)，j為介于1～N之間的自然數(shù)，k為介于1～M之間且不等于i的自然數(shù)；S104.投切開關(guān)根據(jù)收到的投切斷開信號執(zhí)行線路切斷操作，或根據(jù)收到的投切閉合信號執(zhí)行線路導(dǎo)通操作。

上述步驟S101～S104描述了利用本實(shí)施例提供的所述智能供電切換器，對各條供電線路的電壓及電流信息進(jìn)行采集，并進(jìn)一步對供電電壓及電流穩(wěn)定性的進(jìn)行預(yù)判，和最后根據(jù)預(yù)判結(jié)果來切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系的實(shí)現(xiàn)步驟，可以在此基礎(chǔ)上通過省去步驟S102及在步驟S103中進(jìn)行常規(guī)變換，得到對供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷及根據(jù)即時判斷結(jié)果來切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系的實(shí)現(xiàn)步驟。所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型可以但不限于采用BP(BackPropagation)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型或者采用基于CNN架構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。作為舉例的，在實(shí)施例中，所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型采用基于CNN架構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，其中，CNN(Convolutional Neural Networks，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))是一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的總稱，可以通過Caffe(CNN架構(gòu)的一種具體實(shí)現(xiàn))來實(shí)現(xiàn)，使預(yù)測模型具有上手快、速度快、可模塊化、開放性好和社區(qū)性好等特點(diǎn)。此外，所述輸電標(biāo)準(zhǔn)可以但不限于為預(yù)設(shè)的輸電標(biāo)準(zhǔn)或默認(rèn)的輸電標(biāo)準(zhǔn)，具體可如最小電壓幅值、最大電壓幅值、最小電流幅值、最大電流幅值和/或最大無功功率損耗容忍值等。

由此通過前述智能供電切換器及其工作機(jī)制，不但可以實(shí)現(xiàn)在多條供電線路與輸電線路之間進(jìn)行電連通關(guān)系的切換，還可以對各條供電線路的電壓及電流信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷或預(yù)判，并進(jìn)一步根據(jù)即時判斷或預(yù)判結(jié)果來自動及智能切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系，從而大幅度提升供電切換器的自動化及智能化程度，避免人工出錯，提前消除因供電電壓/電流不穩(wěn)定而造成的安全隱患。此外，所述智能供電切換器還具有實(shí)用性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

優(yōu)化的，還包括分別通信連接所述微處理器的工作顯示面板和無線收發(fā)器。如圖1所示，所述工作顯示面板用于近程指示當(dāng)前所述智能供電切換器的工作狀態(tài)，以便近端維護(hù)人員獲知，其可以但不限于為顯示屏或LED指示燈組。所述無線收發(fā)器用于遠(yuǎn)程無線傳送當(dāng)前所述智能供電切換器的工作狀態(tài)信息，以便遠(yuǎn)端維護(hù)人員掌握所述智能供電切換器的工作狀態(tài)，其可以但不限于為WiFi無線收發(fā)器、藍(lán)牙無線收發(fā)器和ZigBee無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。因此還可以實(shí)時指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并進(jìn)行無線通信，方便進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

優(yōu)化的，在投切開關(guān)與輸電線路之間串聯(lián)有一隔直電容。如圖1所示，所述隔直電容(即C11～C13、C21～C23和C31～C33)用于消除在投切開關(guān)閉合或斷開時產(chǎn)生的瞬態(tài)直流分量，進(jìn)一步保障在投切開關(guān)切換時，對應(yīng)輸電線路上的電壓及電流穩(wěn)定性。

優(yōu)化的，所述投切開關(guān)可以但不限于為交流接觸器、可控硅開關(guān)、復(fù)合開關(guān)和選相開關(guān)中的任意一種。作為進(jìn)一步優(yōu)化的，如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述復(fù)合開關(guān)為由雙向可控硅T與接觸器KM構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，其中，所述雙向可控硅T的控制極作為該復(fù)合開關(guān)的受控端。由此可以結(jié)合可控硅和接觸器兩者的優(yōu)點(diǎn)及時地對介于供電線路與輸電線路之間的電連通線路進(jìn)行線路切斷/導(dǎo)通操作，保障所述智能供電切換器的可靠運(yùn)行。

綜上，本實(shí)施例所提供的智能供電切換器及其工作機(jī)制，具有如下有益效果：(1)可以實(shí)現(xiàn)在多條供電線路與輸電線路之間進(jìn)行電連通關(guān)系的切換，適用范圍廣；(2)可以對各條供電線路的電壓及電流信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對供電電壓及電流穩(wěn)定性的即時判斷或預(yù)判，并進(jìn)一步根據(jù)即時判斷或預(yù)判結(jié)果來自動及智能切換供電線路與輸電線路之間的對應(yīng)電連通關(guān)系，從而大幅度提升供電切換器的自動化及智能化程度，避免人工出錯，提前消除因供電電壓/電流不穩(wěn)定而造成的安全隱患；(3)可以近程指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并進(jìn)行無線通信，方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；(4)通過采用由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)作為投切開關(guān)，可以及時地對介于供電線路與輸電線路之間的電連通線路進(jìn)行線路切斷/導(dǎo)通操作，保障所述智能供電切換器的可靠運(yùn)行；(5)所述智能供電切換器還具有實(shí)用性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

如上所述，可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出不同形式的智能供電切換器及其工作機(jī)制并不需要創(chuàng)造性的勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對這些實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。