本實用新型涉及電能表技術領域，具體涉及一種能檢測自身故障的三相四線電能表。

背景技術：

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顯得非常必要。

技術實現(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，投切電流小，投切時不會燒壞復合開關，既能智能自動檢測復合開關的自身投切故障，又能準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點，還能在電流過零點時的準確時間點進行投切，結構簡單，智能化程度高，易對自用電供電模塊的電池組進行充放電控制的一種能檢測自身故障的三相四線電能表。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種能檢測自身故障的三相四線電能表，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)，1≤i≤42。

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。

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，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，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，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，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，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。

節(jié)點J1、開關K1、節(jié)點J2、開關K17和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K2、節(jié)點J7、開關K25和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K3、節(jié)點J11、開關K32和節(jié)點 J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K4、節(jié)點J15、開關K36和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點 J1、開關K5、節(jié)點J3、開關K18和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K6、節(jié)點J8、開關K26和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K7、節(jié)點J12、開關K33和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K8、節(jié)點J16、開關K37和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關 K9、節(jié)點J4、開關K19和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K10、節(jié)點J9、開關K27和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K11、節(jié)點J5、開關K20和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K12、節(jié)點J10、開關K28和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接。

所述開關K40、開關K41和關K42均為電路結構完全相同的復合開關；所述復合開關包括一號節(jié)點、二號節(jié)點、一號開關、二號開關、三號開關、四號開關、五號開關、六號開關、節(jié)點M_a、節(jié)點M_b、節(jié)點M_c、節(jié)點M_d、節(jié)點M_e、電感L_a、電容C_a、電容C₀、電容C₂、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、光電耦合器OPT、電阻R₀、電阻R₁、電阻R₂、切換開關K_a、磁驅動電力路、硅驅動電路、自用電供電模塊和接地端SGND，所述控制器包含有脈沖計數(shù)器；所述切換開關K_a包括可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c，所述光電耦合器OPT包括發(fā)光二極管D₅和光敏三極管Q₀；所述可控硅開關K_b的一端和磁保持繼電器開關K_c的一端分別與一號節(jié)點連接，所述可控硅開關K_b的另一端、一號開關的一端、三號開關的一端、四號開關的一端和電感L_a的一端分別與節(jié)點M_a連接，所述電感L_a的另一端、電容C_a的一端、二號開關的一端、五號開關的一端和六號開關的一端分別與節(jié)點M_b連接，磁保持繼電器開關K_c的另一端、一號開關的另一端和二號開關的另一端分別與節(jié)點M_c連接，所述電容C₂的一端、四號開關的另一端、二極管D₁的正極端和二極管D₃的負極端分別與節(jié)點M_d連接，所述二極管D₂的正極端、二極管D₄的負極端、電容C₀的一端和電阻R₂的一端分別與節(jié)點M_e連接，所述三號開關的另一端與電阻R1的一端連接，所述電阻R1的另一端與電容C₂的另一端連接，五號開關的另一端與電容C₀的另一端連接，六號開關的另一端與電阻R₂的另一端連接，所述電容C_a的另一端連接在二號節(jié)點上，所述二極管D₁的負極端和二極管D₂的負極端分別連接在發(fā)光二極管D₅的正極端上，所述二極管D₃的正極端和二極管D₄的正極端分別連接在發(fā)光二極管D₅的負極端上，所述光敏三極管Q₀的集電極端分別與電阻R₀的一端和控制器連接，所述光敏三極管Q₀的發(fā)射極與信號接地端SGND連接，所述自用電供電模塊分別與電阻R₀的另一端、磁驅動電路、硅驅動電路和控制器連接，所述硅驅動電路分別與可控硅開關K_b的控制端和控制器連接，所述磁驅動電路分別與磁保持繼電器開關K_c的控制端和控制器連接。在同一時間斷面內所述一號節(jié)點只能連接在A相、B相和C相這三相中的其中一相上；所述二號節(jié)點連接在零線N上。

自用電供電模塊包括控制器、電池連接模塊、能由若干個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接而成的電池組；自用電供電模塊還包括分別與單體電池個數(shù)相等的充電器、切換開關和限流模塊；電池連接模塊包括與單體電池個數(shù)相等的體充電連接機構；在每個體充電連接機構上分別設有體電壓檢測芯片；每個充電器的電源輸出端一對一連接在每個切換開關選擇端的一個接線端上；每個切換開關的轉動端一對一連接在限流模塊的一端上，每個限流模塊的另一端一對一連接在電池連接模塊的體充電連接機構上；電池連接模塊連接在電池組上，所述電池連接模塊的控制端、每個體電壓檢測芯片、每個限流模塊的控制端和每個切換開關的控制端分別與控制器連接；并在控制器的控制下，當不為電池組充電時，電池連接模塊能將電池組內各個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接在一起變成串聯(lián)電池，當為電池組充電時，電池連接模塊能將電池組內依次串聯(lián)連接在一起的串聯(lián)電池變成相互獨立的單體電池。

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K1至開關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和開關K42都處于斷開狀態(tài)，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，構成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅動信號，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K1和開關 K17，并同時斷開開關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，斷開開關K1，并同時閉合開關K13，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)結束。其它負載接口切換原理相同。

本方案的復合開關在使用過程中，當同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關時，此時本方案的復合開關就成為一個既能檢測自身投切故障的故障自檢開關了；當同時閉合一號開關、閉合四號開關、閉合五號開關、斷開二號開關、斷開三號開關和斷開六號開關時，此時本方案的復合開關就成為一個既能準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點，又能在電流過零點時的準確時間點進行投切的過零點投切開關了。

一、當把本方案的復合開關作為過零點投切開關使用時，其原理如下：

首先，需要同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關。此時，在本方案的復合開關中，電感L_a采用高頻電感，電感L_a的電感為幾十微亨。當可控硅開關K_b或磁保持繼電器開關K_c導通瞬間，電容Ca的阻抗約為0，而由于電感L_a的存在，電感L_a在導通瞬間，其頻率變化很大，電感L_a的阻抗也很大，抑制了電源導通瞬間的沖擊電流；當電路正常工作時，由于電源頻率為50Hz工頻，則電感L_a的阻抗很小。

在電感L_a中，電感L_a的電壓U_La超前電感L_a的電流I₁90度，即電感L_a的電流I₁落后電感 L_a的電壓U_La90度。

在電容C₀中，電容C₀的電流I₂超前電容C₀的電壓U_C090度，即電容C₀的電壓U_C0落后電容 C₀的電流I₂90度。

電流I₁通過電感L_a、電容Ca形成閉合回路，則有電感L_a上的電壓U_La超前電感L_a上的電流I₁90度。

當電感L_a的電壓U_La在某個時刻的節(jié)點M_a點為正、節(jié)點M_b點為負時，則電流I₂從節(jié)點M_a點通過二極管D₁、發(fā)光二極管D₅、二極管D₄和電容C₀形成支路。

忽略二極管D₁、發(fā)光二極管D₅和二極管D₄的壓降，顯然有即U_La＝U_C0，即電感L_a的電壓U_La等于電容C₀的電壓U_C0。顯然有電感L_a上的電壓U_La滯后電容C₀上的電流I₂90度，從而有電容 C₀上的電流I₂與電感L_a上的電流I₁互為反向，即電流I₂與電流I₁互為反向。U_CN是C相上的電壓。

當電流I₂正向且大于發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流時，光電耦合器的輸出信號U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，合理選擇電容C₀，使電容C₀上的電流I₂正向過零點且能快速達到發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流。

當電流I₂正向過零點后，光電耦合器的輸出信號U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，由于電?I₂與電流I₁反向，則有當光電耦合器的輸出信號U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，電流I₁剛好處于正向過零點。因此光電耦合器的輸出信號U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，即獲得了電流I₁的過零點電流。當獲得了電流I₁的過零點電流時，控制器即可立即給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開或閉合信號。如果需要讓磁保持繼電器開關K_c斷開，則控制器就給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，磁保持繼電器開關K_c隨即斷開；如果需要讓磁保持繼電器開關K_c閉合，則控制器就給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，磁保持繼電器開關K_c隨即閉合。本方案從通過獲取電流過零點時的準確時間點，再根據(jù)該準確時間點對磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開或閉合的控制信號來使磁保持繼電器開關K_c的觸點斷開或閉合，此時流過磁保持繼電器開關 K_c的電流小，在小電流時斷開或閉合磁保持繼電器開關K_c，使得磁保持繼電器開關K_c的觸點不易損壞。從而有效地延長了磁保持繼電器開關K_c的壽命，進而延長了復合開關的使用壽命。

在投入復合開關時，因為可控硅開關K_b導通的瞬間，由于電感L_a的電流抑制作用，不會發(fā)生大的沖擊電流，又由于可控硅開關K_b的導通壓降很小，且電感L_a在工頻頻率下阻抗很小，節(jié)點M_a和節(jié)點M_b兩點間的壓降較小，此時閉合磁保持繼電器開關K_c，對磁保持繼電器開關K_c的觸點損害很小，從而有效地延長了控硅開關K_b的壽命，進而延長了復合開關的使用壽命。

本方案在可控硅開關K_b處于導通且磁保持繼電器開關K_c處于閉合時，如果要關斷可控硅開關K_b，則在電流I₁過零點時才讓可控硅開關K_b斷開，這樣能夠有效保護可控硅開關K_b的使用壽命。

本方案只有在要向C相投入復合開關的可控硅開關K_b時才采用電壓過零點時投入，只要復合開關上有電流的情況下都采用電流過零來進行投入或切除，大大提高了復合開關的使用壽命，可靠性較高，安全性較好。

本方案中，當可控硅開關K_b導通時，在磁保持繼電器開關K_c還沒有斷開的情況下，此時的磁保持繼電器開關K_c也是導通的，即可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c此時同時處于導通狀態(tài)。由于可控硅開關K_b支路具有電感L_a的導通電阻，顯然磁保持繼電器開關K_c支路的阻抗要遠遠小于可控硅開關K_b支路的阻抗，因此流過磁保持繼電器開關K_c的電流大于流過可控硅開關K_b支路的電流。若磁保持繼電器開關K_c不在電流過零點斷開觸點，極易損壞觸點。本方案從通過獲取電感L_a支路的電流I₁過零點時的準確時間點，再讓控制器發(fā)出控制信號來斷開磁保持繼電器開關K_c的觸點，讓磁保持繼電器開關K_c在電流較小時進行閉合或斷開動作，這樣就不易燒壞磁保持繼電器開關K_c上的觸點，有效地延長了磁保持繼電器開關K_c的使用壽命，進而也延長了復合開關的使用壽命，結構簡單，可靠性高。

二、當把本方案的復合開關作為故障自檢開關使用時，其原理如下：

首先，需要同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關，這樣就把本方案的復合開關變?yōu)榱斯收献詸z開關。

當需要投切復合開關時，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，使可控硅開關K_b導通。電流經(jīng)可控硅開關K_b、電感L_a和電容C_a形成閉合回路，并聯(lián)在電感L_a兩端的電容C₂、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、光電耦合器0PT、電阻R₁、電阻R₀、電阻R₂、自用電供電模塊和接地端SGND共同形成了可控硅開關K_b的運行檢測電路。在電流流過可控硅開關K_b時該可控硅開關K_b的運行檢測電路會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號，保持一定時間后，控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，使磁保持繼電器開關K_c閉合。磁保持繼電器開關K_c閉合后將可控硅開關K_b與電感L_a組成的串聯(lián)支路短路，此時可控硅開關K_b的運行檢測電路將不會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。然后，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出斷開控制信號，使可控硅開關K_b斷開，由磁保持繼電器開關K_c保持供電回路工作。

當需要切除復合開關時，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，使可控硅開關K_b導通，保持一定時間后，控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，磁保持繼電器開關 K_c隨即斷開，此時，可控硅運行檢測電路將有觸發(fā)脈沖出現(xiàn)。最后，控制器向可控硅開關K_b再次發(fā)出斷開控制信號，可控硅開關K_b隨即斷開。至此就完全切除了復合開關。

本方案的復合開關具備在開關動作的過程中能進行自我故障檢測，且無需在復合開關中另外設置檢測故障的儀器，從而使復合開關的結構更加簡單，體積小，結構可靠，成本低廉，降低了復合開關使用時投切不成功的安全隱患。

本方案的復合開關既能檢測自身投切故障，又能分別準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點和電壓過零點時的準確時間點，不僅在復合開關有電流的情況下能分別保證可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c在電流過零點時的準確時間點進行投切，還能在復合開關沒有電流的情況下保證可控硅開關K_b在電壓過零點時的準確時間點進行投切，投切電流小，投切時不會燒壞開關的觸點，結構簡單，可靠性高，安全性好，能大大延長復合開關的使用壽命。本方案的復合開關能進行復合開關自身投切故障的智能化檢測，能及時讓用戶知道復合開關是否出現(xiàn)了故障，便于及時更換，結構簡單，可靠性高，安全性好，易對自用電供電模塊的電池組進行充放電控制。

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，以使切換三相四線電能表的輸出電壓幅值達到220V，提高了三相四線電能表的實用性和可靠性。

本實用新型能夠達到如下效果：

本實用新型三相四線電能表三相四線電能表當出現(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，投切電流小，投切時不會燒壞復合開關，既能智能自動檢測復合開關的自身投切故障，又能準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點，還能在電流過零點時的準確時間點進行投切，結構簡單，智能化程度高，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，易對自用電供電模塊的電池組進行充放電控制。

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)電路原理連接結構示意圖。

圖2是在圖1的基礎上，讓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)電路原理連接結構示意圖。

圖3是在圖2的基礎上，讓開關K1和開關K17閉合，讓開關K39斷開時的一種使用狀態(tài)電路原理連接結構示意圖。

圖4是在圖3的基礎上，讓開關K13閉合，并讓開關K1斷開，使一號負載接口的供電電源完全從A相切換到了C相上的一種使用狀態(tài)電路原理連接結構示意圖。

圖5是本實用新型實施例自用電供電模塊的一種電路原理連接結構示意圖。

圖6是本實用新型實施例自用電供電模塊的一號體充電連接機構處上電磁鐵壓緊在下電磁鐵上時的一種連接結構示意圖。

圖7是本實用新型實施例自用電供電模塊的一號體充電連接機構處上電磁鐵沒有壓在下電磁鐵上時的一種連接結構示意圖。

圖8是本實用新型實施例自用電供電模塊的通電先后控制機構處充電器和微控制器都還未上電時的一種使用狀態(tài)連接結構示意圖。

圖9是本實用新型實施例自用電供電模塊的通電先后控制機構處在上電時，只有微控制器的電源輸入端正極已經(jīng)接通電源時的一種使用狀態(tài)連接結構示意圖。

圖10是本實用新型實施例自用電供電模塊的通電先后控制機構處在上電時，只有微控制器的電源輸入端正極接通電源和微控制器的電源輸入端負極也已接通電源時的一種使用狀態(tài)連接結構示意圖。

圖11是本實用新型實施例自用電供電模塊的通電先后控制機構處在上電時，只有微控制器的電源輸入端正極接通電源、微控制器的電源輸入端負極也已接通電源和充電器的電源輸入端正極也已接通電源時的一種使用狀態(tài)連接結構示意圖。

圖12是本實用新型實施例自用電供電模塊的通電先后控制機構處在上電時，微控制器的電源輸入端正極接通電源、微控制器的電源輸入端負極也已接通電源、充電器的電源輸入端正極也已接通電源和充電器的電源輸入端負極也已接通電源時的一種使用狀態(tài)連接結構示意圖。

圖13是本實用新型復合開關與控制器和C相相連接的一種電路原理連接結構示意圖。

圖14是本實用新型的一種波形示意圖。

圖15是本實用新型開關K1至K42與控制器相連接的一種電路原理連接結構示意框圖。

圖16是本實施例自用電供電模塊的各部件與控制器相連接的一種電路原理連接結構示意框圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：一種能檢測自身故障的三相四線電能表，參見圖1、圖15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。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。過濾器分別與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。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)，i＝1，1≤i≤42。

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。

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，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，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，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，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，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。

節(jié)點J1、開關K1、節(jié)點J2、開關K17和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K2、節(jié)點J7、開關K25和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K3、節(jié)點J11、開關K32和節(jié)點 J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K4、節(jié)點J15、開關K36和節(jié)點J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點 J1、開關K5、節(jié)點J3、開關K18和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K6、節(jié)點J8、開關K26和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K7、節(jié)點J12、開關K33和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K8、節(jié)點J16、開關K37和節(jié)點J17依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關 K9、節(jié)點J4、開關K19和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K10、節(jié)點J9、開關K27和節(jié)點J16依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K11、節(jié)點J5、開關K20和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接，節(jié)點J1、開關K12、節(jié)點J10、開關K28和節(jié)點J13依次串聯(lián)連接。

參見圖13所示，開關K40、開關K41和關K42均為電路結構完全相同的復合開關；所述復合開關包括一號節(jié)點701、二號節(jié)點702、一號開關2011、二號開關2021、三號開關2031、四號開關2041、五號開關2051、六號開關2061、節(jié)點M_a、節(jié)點M_b、節(jié)點M_c、節(jié)點M_d、節(jié)點 M_e、電感L_a、電容C_a、電容C₀、電容C₂、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、光電耦合器OPT、電阻R₀、電阻R₁、電阻R₂、切換開關K_a、磁驅動電力路502、硅驅動電路503、自用電供電模塊901和接地端SGND，所述控制器107包含有脈沖計數(shù)器805；所述切換開關 K_a包括可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c，所述光電耦合器OPT包括發(fā)光二極管D₅和光敏三極管Q₀；所述可控硅開關K_b的一端和磁保持繼電器開關K_c的一端分別與一號節(jié)點連接，所述可控硅開關K_b的另一端、一號開關的一端、三號開關的一端、四號開關的一端和電感L_a的一端分別與節(jié)點M_a連接，所述電感L_a的另一端、電容C_a的一端、二號開關的一端、五號開關的一端和六號開關的一端分別與節(jié)點M_b連接，磁保持繼電器開關K_c的另一端、一號開關的另一端和二號開關的另一端分別與節(jié)點M_c連接，所述電容C₂的一端、四號開關的另一端、二極管D₁的正極端和二極管D₃的負極端分別與節(jié)點M_d連接，所述二極管D₂的正極端、二極管D₄的負極端、電容C₀的一端和電阻R₂的一端分別與節(jié)點M_e連接，所述三號開關的另一端與電阻 R1的一端連接，所述電阻R1的另一端與電容C₀的另一端連接，五號開關的另一端與電容C₀的另一端連接，六號開關的另一端與電阻R₂的另一端連接，所述電容C_a的另一端連接在二號節(jié)點上，所述二極管D₁的負極端和二極管D₂的負極端分別連接在發(fā)光二極管D₅的正極端上，所述二極管D₃的正極端和二極管D₄的正極端分別連接在發(fā)光二極管D₅的負極端上，所述光敏三極管Q₀的集電極端分別與電阻R₀的一端和控制器連接，所述光敏三極管Q₀的發(fā)射極與信號接地端SGND連接，所述自用電供電模塊分別與電阻R₀的另一端、磁驅動電路、硅驅動電路和控制器連接，所述硅驅動電路分別與可控硅開關K_b的控制端和控制器連接，所述磁驅動電路分別與磁保持繼電器開關K_c的控制端和控制器連接。在同一時間斷面內所述一號節(jié)點只能連接在A相、B相和C相這三相中的其中一相上；所述二號節(jié)點連接在零線N上。

還包括與控制器連接的顯示器504。

參見圖5、圖16所示，自用電供電模塊包括電池連接模塊t22、能由若干個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接而成的電池組t26；自用電供電模塊還包括分別與單體電池個數(shù)相等的充電器、切換開關和限流模塊；電池連接模塊包括與單體電池個數(shù)相等的體充電連接機構；在每個體充電連接機構上分別設有體電壓檢測芯片t101；每個充電器的電源輸出端一對一連接在每個切換開關選擇端的一個接線端上；每個切換開關的轉動端一對一連接在限流模塊的一端上，每個限流模塊的另一端一對一連接在電池連接模塊的體充電連接機構上；電池連接模塊連接在電池組上，所述電池連接模塊t22的控制端、每個體電壓檢測芯片t101、每個限流模塊的控制端和每個切換開關的控制端分別與控制器連接；并在控制器的控制下，當不為電池組充電時，電池連接模塊能將電池組內各個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接在一起變成串聯(lián)電池，當為電池組充電時，電池連接模塊能將電池組內依次串聯(lián)連接在一起的串聯(lián)電池變成相互獨立的單體電池。

本實例中的充電器為充電器t2、充電t3和充電器t4。本實例中的切換開關為切換開關 t5、切換開關t6和切換開關t7。本實例中的限流模塊為限流模塊t9、限流模塊t10和限流模塊t11。每個切換開關的選擇端都包括接線端d、接線端e和接線端f。本實例中的控制器即為微控制器。

參見圖5所示，設本實施例電池組的單體電池共有三個，并設這三個單體電池分別為一號單體電池t19、二號單體電池t20和三號單體電池t21；電池連接模塊的體充電連接機構共有三個，并設這三個體充電連接機構分別為一號體充電連接機構t12、二號體充電連接機構 t13和三號體充電連接機構t14；電池連接模塊還包括組電源輸出接口t15、一號單刀雙擲開關t17、二號單刀雙擲開關t18和單刀開關t16；一號單體電池的正極連接在一號單刀雙擲開關的轉動端上，一號單刀雙擲開關的一號觸點連接在一號體充電連接機構的正極接線端上，一號單刀雙擲開關的二號觸點連接在二號單刀雙擲開關的二號觸點上，一號單體電池的負極連接在一號體充電連接機構的負極接線端上，一號單體電池的負極也連接在組電源輸出接口的負極接線端上；二號單體電池的正極連接在二號體充電連接機構的正極接線端上，二號單體電池的正極也連接在組電源輸出接口的正極接線端上，二號單體電池的負極連接在二號體充電連接機構的負極接線端上，二號單體電池的負極也連接在單刀開關的一端上；三號單體電池的負極t25連接在二號單刀雙擲開關的轉動端上，二號單刀雙擲開關的一號觸點連接在三號體充電連接機構的負極接線端上，三號單體電池的正極t23連接在三號體充電連接機構的正極接線端上，三號單體電池的正極也連接在單刀開關的另一端上；所述一號單刀雙擲開關的控制端、二號單刀雙擲開關的控制端和單刀開關的控制端分別與控制器連接。

所述一號單刀雙擲開關的二號觸點和二號單刀雙擲開關的二號觸點均為常閉觸點，在電池組充電時一號單刀雙擲開關的二號觸點和二號單刀雙擲開關的二號觸點均處于斷開狀態(tài)，在電池組沒充電時一號單刀雙擲開關的二號觸點和二號單刀雙擲開關的二號觸點均處于閉合狀態(tài)；所述一號單刀雙擲開關的一號觸點和二號單刀雙擲開關的一號觸點均為常開觸點，在電池組充電時一號單刀雙擲開關的一號觸點和二號單刀雙擲開關的一號觸點均處于閉合狀態(tài)，在電池組沒充電時一號單刀雙擲開關的一號觸點和二號單刀雙擲開關的一號觸點均處于斷開狀態(tài)；所述單刀開關在電池組充電時處于斷開狀態(tài)，在電池組沒充電時處于閉合狀態(tài)。

參見圖6、圖7所示，每個體充電連接機構都包括滑腔t29、絕緣下橫塊t30、絕緣滑動塊t38、絕緣上橫塊t36、滑動桿t32和活動橫塊t31，體充電連接機構的正極接線端包括上正極接線端頭t28和下正極接線端頭t27，體充電連接機構的負極接線端包括上負極接線端頭t39和下負極接線端頭t40；絕緣滑動塊滑動設置在滑腔內，絕緣下橫塊固定設置在絕緣滑動塊下方的滑腔內，絕緣上橫塊固定設置在絕緣滑動塊上方的滑腔內，活動橫塊活動布置在絕緣上橫塊上方的滑腔內，上正極接線端頭和上負極接線端頭均設置在絕緣滑動塊的下表面上，下正極接線端頭和下負極接線端頭均設置在絕緣下橫塊的上表面上，在絕緣上橫塊上設有豎直通孔t34，滑動桿滑動設置在豎直通孔內，滑動桿上端固定連接在活動橫塊上，滑動桿下端固定連接在絕緣上橫塊上，在絕緣上橫塊與絕緣滑動塊之間的滑動桿上設有拉開彈簧t37，拉開彈簧的兩端分別擠壓連接在絕緣上橫塊的下表面上和絕緣滑動塊的上表面上；在絕緣上橫塊的上表面上固定設有下電磁鐵t35，在活動橫塊上設有上電磁鐵t33，并且上電磁鐵通電時產(chǎn)生的電磁力與下電磁鐵通時電產(chǎn)生的電磁力相互吸引，且上電磁鐵通電時產(chǎn)生的電磁力與下電磁鐵通時電產(chǎn)生的電磁力相互吸引后能推動絕緣滑動塊往下移動，并能將上正極接線端頭壓緊導電連接在下正極接線端頭上和能將上負極接線端頭壓緊導電連接在下負極接線端頭上。

每個單體電池的正極一對一電連接在下正極接線端頭上，每個單體電池的負極一對一電連接在下負極接線端頭上，每個限流模塊的另一端的正極一對一電連接上正極接線端頭上，每個限流模塊的另一端的負極一對一電連接上負極接線端頭上。

參見圖8-圖12所示，每個充電器的電源輸入端和控制器的電源輸入端都導電連接在一個通電先后控制機構t75上，并且在上電時通電先后控制機構先給控制器通電，然后再給充電器通電；在下電時通電先后控制機構先讓充電器斷電，然后再讓控制器斷電。

參見圖8-圖12所示，通電先后控制機構包括右端密封的絕緣管t62、絕緣支塊t64、絕緣滑動桿t63和手柄t61，絕緣支塊固定在絕緣管內t66，在絕緣支塊上橫向設有滑孔t65，絕緣滑動桿滑動設置在滑塊內，手柄固定連接在絕緣滑動桿的左端；在絕緣管的內管壁下底面上從左到右依次固定設有一號正極接線端頭t71、一號負極接線端頭t72、二號正極接線端頭t73和二號負極接線端頭t74，并且一號正極接線端頭的高度高于一號負極接線端頭的高度高，一號負極接線端頭的高度高于二號正極接線端頭的高度高，二號正極接線端頭的高度高高于二號負極接線端頭的高度高；在絕緣支塊右方的絕緣滑動桿的下表面上從左到右依次固定設有三號正極接線端頭t67、三號負極接線端頭t68、四號正極接線端頭t69和四號負極接線端頭t70，并且在絕緣滑動桿移動到設定位置時，三號正極接線端頭能壓緊導電連接在一號正極接線端頭上，三號負極接線端頭能壓緊導電連接在一號負極接線端頭上，四號正極接線端頭能壓緊導電連接在二號正極接線端頭上，四號負極接線端頭能壓緊導電連接在二號負極接線端頭上；控制器的電源輸入端正極電連接在一號正極接線端頭的下端，控制器的電源輸入端負極電連接在一號負極接線端頭的下端，充電器的電源輸入端正極電連接在二號正極接線端頭的下端，充電器的電源輸入端負極電連接在二號負極接線端頭的下端；三號正極接線端頭和四號正極接線端頭都電連接在通電先后控制機構的電源輸入端的正極上；三號負極接線端頭和四號負極接線端頭都電連接在通電先后控制機構的電源輸入端的負極上。

圖13是本實用新型復合開關與控制器和C相相連接的一種電路原理連接結構示意圖。復合開關與A相和B相的連接電路和復合開關與C相的連接電路相同。

圖14是本實用新型的一種波形示意圖。(a)流過可控硅開關K_b的電流波形示意圖，(a) 流過可控硅開關K_b的運行檢測電路上產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖波形示意圖。

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K1至開關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和開關K42 都處于斷開狀態(tài)，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，參見圖2、圖3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，構成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅動信號，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A相電壓同幅值同相位時，同時閉合開關K1和開關K17，并同時斷開開關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4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，斷開開關K1，并同時閉合開關K13，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)結束。其它負載接口切換原理相同。

本實施例的復合開關在使用過程中，當同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關時，此時本實施例的復合開關就成為一個既能檢測自身投切故障的故障自檢開關了；當同時閉合一號開關、閉合四號開關、閉合五號開關、斷開二號開關、斷開三號開關和斷開六號開關時，此時本實施例的復合開關就成為一個既能準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點，又能在電流過零點時的準確時間點進行投切的過零點投切開關了。

一、當把本實施例的復合開關作為過零點投切開關使用時，其原理如下：

首先，需要同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關。此時，在本實施例的復合開關中，電感L_a采用高頻電感，電感L_a的電感為幾十微亨。當可控硅開關K_b或磁保持繼電器開關K_c導通瞬間，電容Ca的阻抗約為0，而由于電感L_a的存在，電感L_a在導通瞬間，其頻率變化很大，電感L_a的阻抗也很大，抑制了電源導通瞬間的沖擊電流；當電路正常工作時，由于電源頻率為50Hz工頻，則電感L_a的阻抗很小。

在電感L_a中，電感L_a的電壓U_La超前電感L_a的電流I₁90度，即電感L_a的電流I₁落后電感 L_a的電壓U_La90度。

在電容C₀中，電容C₀的電流I₂超前電容C₀的電壓U_C090度，即電容C₀的電壓U_C0落后電容 C₀的電流I₂90度。

電流I₁通過電感L_a、電容Ca形成閉合回路，則有電感L_a上的電壓U_La超前電感L_a上的電流I₁90度。

當電感L_a的電壓U_La在某個時刻的節(jié)點M_a點為正、節(jié)點M_b點為負時，則電流I₂從節(jié)點M_a點通過二極管D₁、發(fā)光二極管D₅、二極管D₄和電容C₀形成支路。

忽略二極管D₁、發(fā)光二極管D₅和二極管D₄的壓降，顯然有即U_La＝U_C0，即電感L_a的電壓U_La等于電容C₀的電壓U_C0。顯然有電感L_a上的電壓U_La滯后電容C₀上的電流I₂90度，從而有電容 C₀上的電流I₂與電感L_a上的電流I₁互為反向，即電流I₂與電流I₁互為反向。U_CN是C相上的電壓。

當電流I₂正向且大于發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流時，光電耦合器的輸出信號U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，合理選擇電容C₀，使電容C₀上的電流I₂正向過零點且能快速達到發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流。

當電流I₂正向過零點后，光電耦合器的輸出信號U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，由于電?I₂與電流I₁反向，則有當光電耦合器的輸出信號U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，電流I₁剛好處于正向過零點。因此光電耦合器的輸出信號U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，即獲得了電流I₁的過零點電流。當獲得了電流I₁的過零點電流時，控制器即可立即給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開或閉合信號。如果需要讓磁保持繼電器開關K_c斷開，則控制器就給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，磁保持繼電器開關K_c隨即斷開；如果需要讓磁保持繼電器開關K_c閉合，則控制器就給磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，磁保持繼電器開關K_c隨即閉合。本實施例從通過獲取電流過零點時的準確時間點，再根據(jù)該準確時間點對磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開或閉合的控制信號來使磁保持繼電器開關K_c的觸點斷開或閉合，此時流過磁保持繼電器開關K_c的電流小，在小電流時斷開或閉合磁保持繼電器開關K_c，使得磁保持繼電器開關K_c的觸點不易損壞。從而有效地延長了磁保持繼電器開關K_c的壽命，進而延長了復合開關的使用壽命。

在投入復合開關時，因為可控硅開關K_b導通的瞬間，由于電感L_a的電流抑制作用，不會發(fā)生大的沖擊電流，又由于可控硅開關K_b的導通壓降很小，且電感L_a在工頻頻率下阻抗很小，節(jié)點M_a和節(jié)點M_b兩點間的壓降較小，此時閉合磁保持繼電器開關K_c，對磁保持繼電器開關K_c的觸點損害很小，從而有效地延長了控硅開關K_b的壽命，進而延長了復合開關的使用壽命。

本實施例在可控硅開關K_b處于導通且磁保持繼電器開關K_c處于閉合時，如果要關斷可控硅開關K_b，則在電流I₁過零點時才讓可控硅開關K_b斷開，這樣能夠有效保護可控硅開關K_b的使用壽命。

本實施例只有在要向C相投入復合開關的可控硅開關K_b時才采用電壓過零點時投入，只要復合開關上有電流的情況下都采用電流過零來進行投入或切除，大大提高了復合開關的使用壽命，可靠性較高，安全性較好。

本實施例中，當可控硅開關K_b導通時，在磁保持繼電器開關K_c還沒有斷開的情況下，此時的磁保持繼電器開關K_c也是導通的，即可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c此時同時處于導通狀態(tài)。由于可控硅開關K_b支路具有電感L_a的導通電阻，顯然磁保持繼電器開關K_c支路的阻抗要遠遠小于可控硅開關K_b支路的阻抗，因此流過磁保持繼電器開關K_c的電流大于流過可控硅開關K_b支路的電流。若磁保持繼電器開關K_c不在電流過零點斷開觸點，極易損壞觸點。本實施例從通過獲取電感L_a支路的電流I₁過零點時的準確時間點，再讓控制器發(fā)出控制信號來斷開磁保持繼電器開關K_c的觸點，讓磁保持繼電器開關K_c在電流較小時進行閉合或斷開動作，這樣就不易燒壞磁保持繼電器開關K_c上的觸點，有效地延長了磁保持繼電器開關K_c的使用壽命，進而也延長了復合開關的使用壽命，結構簡單，可靠性高。

當把復合開關當作過零點投切開關使用時，該復合開關的投切方法如下：

(1-1)投入復合開關。

(1-1-1)當要向C相投入復合開關時，先檢測C相上電壓U_CN過零點時的準確時間點，當電壓U_CN過零點時，控制器立即向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，可控硅開關K_b隨即導通。

(1-1-2)當可控硅開關K_b導通設定時間后，先檢測電流I₁過零點時的準確時間點，當電流I₁過零點時，控制器立即向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，磁保持繼電器開關 K_c隨即閉合。

(1-1-3)然后再次檢測電流I₁過零點時的準確時間點，當電流I₁過零點時，控制器立即向可控硅開關K_b發(fā)出關斷控制信號，可控硅開關K_b隨即關斷，此時只由磁保持繼電器開關 K_c保持供電回路工作，至此完成復合開關向C相的投入工作。

(1-2)切除復合開關。

(1-2-1)當要切除C相上的復合開關時，先檢測電流I₁過零點時的準確時間點，當電流 I₁過零點時，控制器立即向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，可控硅開關K_b隨即導通，延時一段時間使可控硅開關K_b可靠導通；

(1-2-2)在可控硅開關K_b導通的情況下，再次檢測電流I₁過零點時的準確時間點，當電流I₁過零點時，控制器立即向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，磁保持繼電器開關 K_c隨即斷開。

(1-2-3)然后再次檢測電流I₁過零點時的準確時間點，當電流I₁過零點時，控制器立即向可控硅開關K_b發(fā)出關斷控制信號，可控硅開關K_b隨即關斷；至此復合開關已從C相上完全切除。

二、當把本實施例的復合開關作為故障自檢開關使用時，其原理如下：

首先，需要同時斷開一號開關、斷開四號開關、斷開五號開關、閉合二號開關、閉合三號開關和閉合六號開關，這樣就把本實施例的復合開關變?yōu)榱斯收献詸z開關。

當需要投切復合開關時，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，使可控硅開關K_b導通。電流經(jīng)可控硅開關K_b、電感L_a和電容C_a形成閉合回路，并聯(lián)在電感L_a兩端的電容C₂、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、光電耦合器OPT、電阻R₁、電阻R₀、電阻R₂、自用電供電模塊和接地端SGND共同形成了可控硅開關K_b的運行檢測電路。在電流流過可控硅開關K_b時該可控硅開關K_b的運行檢測電路會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號，保持一定時間后，控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，使磁保持繼電器開關K。閉合。磁保持繼電器開關K_c閉合后將可控硅開關K_b與電感L_a組成的串聯(lián)支路短路，此時可控硅開關K_b的運行檢測電路將不會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。然后，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出斷開控制信號，使可控硅開關K_b斷開，由磁保持繼電器開關K_c保持供電回路工作。

當需要切除復合開關時，控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，使可控硅開關K_b導通，保持一定時間后，控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，磁保持繼電器開關 K_c隨即斷開，此時，可控硅運行檢測電路將有觸發(fā)脈沖出現(xiàn)。最后，控制器向可控硅開關K_b再次發(fā)出斷開控制信號，可控硅開關K_b隨即斷開。至此就完全切除了復合開關。

本實施例的復合開關具備在開關動作的過程中能進行自我故障檢測，且無需在復合開關中另外設置檢測故障的儀器，從而使復合開關的結構更加簡單，體積小，結構可靠，成本低廉，降低了復合開關使用時投切不成功的安全隱患。

當把復合開關當作故障自檢開關使用時，由于該復合開關自身投切故障包括可控硅開關 K_b的無法導通故障、磁保持繼電器開關K_c的無法閉合故障、磁保持繼電器開關K_c的無法斷開故障和可控硅開關K_b的無法關斷故障。因此，判斷復合開關自身投切故障的方法包括：

(2-1)判斷可控硅開關K_b為無法導通故障的方法是：

在投入復合開關時，假設可控硅開關K_b處于關斷狀態(tài)，且磁保持繼電器開關K_c也處于斷開狀態(tài)的前提下，

(2-1-1)先由控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，控制器等待可控硅開關K_b的運行檢測電路返回的觸發(fā)脈沖信號，并用控制器的脈沖計數(shù)器進行觸發(fā)觸發(fā)脈沖計數(shù)，當延時0.2s后，若控制器接收到的觸發(fā)脈沖個數(shù)大于5個時，即可認為該可控硅開關K_b能正常導通，若控制器接收到的觸發(fā)脈沖個數(shù)小于設定個數(shù)時，

(2-1-2)再由控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，再次延時0.2s后，若控制器接收到的觸發(fā)脈沖個數(shù)仍小于5個時，即可判斷該可控硅開關K_b為無法導通故障。

(2-2)判斷磁保持繼電器開關K_c為無法閉合故障的方法是：

在投入復合開關時，假設可控硅開關K_b能正常導通，且可控硅開關K_b已處于導通狀態(tài)和磁保持繼電器開關K_c處于斷開狀態(tài)的前提下，

(2-2-1)先由控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，延時0.6s后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)大于20個時，

(2-2-2)再由控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，再延時0.6s時間后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)大于也20個時，

(2-2-3)再次由控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出閉合控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，再次延時0.6s后，此時如果控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖計數(shù)仍大于20個時，即可判斷該磁保持繼電器開關K_c為無法閉合故障。

(2-3)判斷磁保持繼電器開關K_c為無法斷開故障的方法是：

在切除復合開關時，假設可控硅開關K_b能正常導通，且可控硅開關K_b已處于斷開狀態(tài)和磁保持繼電器開關K_c已處于閉合狀態(tài)的前提下，

(2-3-1)先由控制器向可控硅開關K_b發(fā)出導通控制信號讓可控硅開關K_b導通，并延時 0.4s后讓可控硅開關K_b可靠導通，又由控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，等待0.6s后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)小于20個時；

(2-3-2)再由控制器向磁保持繼電器開關K_c發(fā)出斷開控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，再次等待0.6s后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)仍小于20個時，即可判斷磁保持繼電器開關K_c為無法斷開故障。

(2-4)判斷可控硅開關K_b為無法關斷故障的方法是：

在切除復合開關時，假設磁保持繼電器開關K_c能正常斷開，且磁保持繼電器開關K_c已處于斷開狀態(tài)和可控硅開關K_b還處于導通狀態(tài)的前提下，

(2-4-1)先由控制器向可控硅開關K_b發(fā)出關斷控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，延時 0.2s后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)大于5個時；

(2-4-2)再由控制器向可控硅開關K_b發(fā)出關斷控制信號，并將脈沖計數(shù)器清零，再次延時0.2s后，若控制器接收到可控硅開關K_b的觸發(fā)脈沖個數(shù)仍大于5個時，即可判斷可控硅開關K_b為無法關斷故障。

本實施例的復合開關既能檢測自身投切故障，又能分別準確檢測交流電電流過零點時的準確時間點和電壓過零點時的準確時間點，不僅在復合開關有電流的情況下能分別保證可控硅開關K_b和磁保持繼電器開關K_c在電流過零點時的準確時間點進行投切，還能在復合開關沒有電流的情況下保證可控硅開關K_b在電壓過零點時的準確時間點進行投切，投切電流小，投切時不會燒壞開關的觸點，結構簡單，可靠性高，安全性好，能大大延長復合開關的使用壽命。

本實施例的復合開關能進行復合開關自身投切故障的智能化檢測，能及時讓用戶知道復合開關是否出現(xiàn)了故障，便于及時更換，結構簡單，可靠性高，安全性好。

本實施例的通電先后控制機構讓控制器先通電，控制器通電后就讓電池連接模塊將電池組內依次串聯(lián)連接在一起的串聯(lián)電池變成相互獨立的單體電池，然后通電先后控制機構才讓充電器通電，這樣能夠充分保證在充電器通電時，各個單體電池之間是相互獨立的，各個單體電池之間充電就不會受影響。

本實施例在充電時，電壓檢測芯片能對對應的單體電池進行電壓檢測。當某個單體電池要充滿時可通過限流模塊降低充電電流，當某個單體電池還遠沒充滿時可通過限流模塊增大充電電流。從而盡量讓單體電池所含電壓相同。當每個單體電池充滿并且每個單體電池的電壓相同時即可斷開充電電源?；蛘弋斆總€單體電池并未充滿并且每個單體電池的電壓相同時也可斷開充電電源。這樣讓單體電池串聯(lián)后，串聯(lián)連接的單體電池之間不會有電流流動，電池的可靠性高。每個充電器的充電電流或充電電壓相互之間可不相同。通過切換開關可給某個單體電池選擇不同的充電器。切換開關和限流模塊的配合能更好的為需要充電的單體電池實時提供充電電流和充電電壓，從而便于對各個單體電池的充電進度進行單獨控制，也便于對各個單體電池的充電電壓進行單獨控制。在充電過程中通過溫度檢測機構能對單體電池的溫度進行檢測，并在充電時能對單體電池進行過溫保護控制。通過雙電源機構使本實施例具有雙電源供電功能，大大提高了可靠性和實用性。

本實施例能使單個單體電池的損壞不會影響其它單體電池充電，并在沒為電池組充電時能將電池組內各個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接在一起變成串聯(lián)電池，在為電池組充電時能將電池組內依次串聯(lián)連接在一起的串聯(lián)電池變成相互獨立的單體電池，對每個單體電池的充電過程還能進行電壓檢測，并可對各個單體電池的充電進度進行單獨控制，還可對各個單體電池的充電電壓進行單獨控制。并在充電時能對單體電池進行過溫保護控制。采用雙電源機構供電實現(xiàn)用電設備的不間斷供電。安全性高，可靠性好，并設有通電先后控制機構對電池組上電充電過程中先讓串聯(lián)連接的單體電池變成獨立的單體電池后再充電，充電可靠性高。

本實施例的電池連接模塊能很好的讓電池組充電時能將電池組內各個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接在一起變成串聯(lián)電池，在為電池組充電時能將電池組內依次串聯(lián)連接在一起的串聯(lián)電池變成相互獨立的單體電池，可靠性高。

本實施例能提高了電池組在使用過程中能始終保持電池組內各個相互獨立的單體電池依次串聯(lián)連接在一起變成串聯(lián)電池，易對自用電供電模塊的電池組進行充放電控制，可靠性高。

上面結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，本領域普通技術人員可以在所附權利要求的范圍內做出各種變化或修改。