随着电子工业的发展,大功率负载的使用使得三相不平衡问题越来越突出,这不仅增加了输电损耗,同时也严重降低了电能质量。解决三相不平衡问题通常采用无功补偿的方法,通过提高线路中的功率因数,降低了三相不平衡度,但其并没有从根本上解决三相负荷不平衡的问题。而换相法是通过改变用户的连接相别,使三相负荷达到平衡,以此来降低三相不平衡度。通过在线换相的方式进行三相不平衡治理已经成为当前研究的一个热点,本文设计了一款三相负荷不平衡自动调节装置,能自动采集用户数据进行三相不平衡度的判断,并通过算法计算出换相策略,最终远程遥控换相开关改变用户连接相别,实现三相负荷的均匀分配,本装置主要由监控平台、主单元和子单元组成。子单元主要用于用户负荷数据采集、Lo Ra无线通信以及控制换相开关执行换相功能。其中采用了同步开关的方案来设计换相开关,并详细研究了执行机构的动作过程以及换相的过程,使换相开关具有零电压闭合以及零电流开断的能力,减少涌流以及电弧对开关和用户电器的损害。此外,为了避免两相短接,保证安全可靠的换相操作,设计了开关状态检测电路以实现软件锁相功能。主单元主要进行三相母线电流的数据采集,同时作为数据的中转站,接收来自子单元的用户用电数据并将其打包发送至服务器。主单元使用了Lo Ra+4G的通信方式,其中主单元与子单元之间的Lo Ra通信采用了Modbus协议,主单元与服务器之间的通信则采用了MQTT协议来保证通信的准确性和稳定性。监控平台的设计使数据实现了可视化,便于用户进行数据的分析与查看。本监控平台采用C#与Matlab混编的方式,结合了C#界面设计资源丰富、运行速度快与Matlab数学计算功能强的优点,降低了程序编写难度以及提高了程序的运行效率。为获得最优的换相策略,本文将换相操作过程与数学模型相结合,建立了以三相不平衡度和换相动作次数为目标的函数,通过对遗传算法与细菌觅食算法的研究,将两者的优点有机结合了起来,建立了遗传—细菌觅食混合算法,最后通过实例仿真,证明了算法具有快速计算出最优换相策略的能力。基于上述研究,本文研制了一套三相负荷不平衡自动调节装置,对装置的硬件与软件设计以及监控平台设计进行了介绍,测试实验结果表明了装置能有效地降低三相不平衡度,改善电能质量。