随着我国经济水平高质量发展,改变能源结构提高能源利用率成为改变能源消费模式的关键。在此形势下,国家电网公司提出了电能替代战略,其中最具代表性的就是电热取暖。电热取暖将电能直接转化成热能,绿色环保,现已成为居民分散供暖的主要方式。然而电热取暖设备作为一种大功率高能耗的用电负荷,会引起配电网三相不平衡的问题。三相不平衡会影响电能质量,增加额外损耗,甚至还会导致变压器失火危及人身安全。所以如何使住宅小区电取暖负荷三相平衡成为急需解决的课题。本文首先对电取暖的物理特性及我国配电标准进行研究。我国住宅配电为三相五线制的配电方式,住宅各户均使用固定单相电,因此普通的换相方式并不能满足需求。住宅电热取暖负荷平衡控制的难点在于负载数量大,且每户电取暖使用情况具有高度不确定性。为了有效的调节电取暖设备引起的住宅配电三相不平衡现象,本文提出了一种基于ZigBee的错时动态切换平衡控制装置。本文错时动态切换的核心思想,是根据各户同一时刻对温度的需求不同,控制ABC三相上不同的电取暖负荷通断情况,使负荷过大一相或两相上的电取暖错时工作,从而保持三相的动态平衡。为了进一步验证本设计的有效性,本文以长春市XX小区为研究模型,分别建立了住宅电取暖房间的加热,散热及热平衡模型,对住宅电取暖进行短时错时切换,实验证明住宅的加热速度明显大于散热速度,取暖时间常数比较大,短时错时对住宅温度的影响很小,不影响居民舒适度。为了有效的降低三相不平衡度,在对三相不平衡的相关概念及产生原因进行分析后,以长春市XX小区1200个住宅为整体进行研究,取三相不平衡度最小为目标函数,建立住宅电取暖三相不平衡模型,进行通过错开负荷通断时间实现住宅电取暖负荷平衡的实验仿真,进而利用MATLAB仿真软件对该策略的准确性和可行性加以验证,验证结果显示该方法使系统达到相对三相平衡,使不平衡度得到降低。经过前文的需求分析后,以本文的研究结果以及实际工程需求为依据,给出了本系统实现方式的硬件及软件环境。平衡装置主要由数据采集装置和错时切换装置组成。在数据采集方面,由于居民住宅小区涉及到的用户数量大,节点多,本文采用ZigBee来实时通讯多节点的数据信息。错时切换装置则在接收信息数据后,负责计算出最优三相平衡错时方案并将调节信息传送至功率换相元件执行操作,最终达到三相平衡的目的。