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在我国低压配电网三相四线制下,以单相用电负荷居多,这些负荷存在用电时间和规律不确定性,造成我国低压配电网长期存在着三相不平衡问题,严重影响了电网安全稳定和经济运行。智能换相开关是一种用于改善低压配电网三相负荷不平衡的自动化装置,主要由换相控制装置和换相执行终端组成,在不中断用户供电的情况下,通过对用户侧接入相序进行调整,把用电负荷均匀分配在各相中,达到三相平衡的目的。根据改善低压配电网三相不平衡需求,本文对智能换相开关进行了研究与设计,主要工作如下:1.在基于三相不平衡基本原理分析的基础上,利用Matlab/Simulink软件对低压配电网三相负荷不平衡进行了仿真分析;根据任务需求,对智能换相开关进行了总体方案设计。2.基于智能换相开关对用户侧接入相序进行调整需求,建立了多目标数学模型,将多目标函数最优化问题通过加速粒子群算法来解决实现,并根据开关实际运行要求,在算法上引入了权重函数作为最优换相约束条件,最后利用Matlab软件对该方法进行了仿真验证。3.设计了智能换相开关软硬件。采用DSP TMS320F2812作为主控制器,完成了信号调理电路、模数转换电路、无线通信模块、人机交互模块等电路的设计;基于对相间切换时间的要求,开关动作部件采用了永磁继电器和IGBT组合,并从原理上对相间切换时间进行了分析;另外对换相控制装置和换相执行终端按照模块化编程思想进行了软件设计。4.对智能换相开关在实验室条件下进行了仿真和调试,并对整个系统进行了挂网实验。利用Multisim和Psim软件对装置信号调理电路和换相执行终端相间切换时间进行了模拟仿真,根据仿真结果,为防止智能换相开关在实际工作过程中造成相间短路,在检测切入相电压过零点时,对换相执行终端控制器程序中加入了5ms延时;后又对装置通信功能进行了测试;然后在实验室条件下对样机按照纯阻性负荷、阻感性负荷状态进行了整体测试;最后对整个系统进行了挂网试运行实验。通过结果来看,该装置满足低压配电网三相不平衡的治理需求。