雙電源自動切換系統的制作方法

專利名稱：雙電源自動切換系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及供電控制技術，更具體地說，本實用新型涉及一種雙電源自動切 換系統。
背景技術：
目前國內現有的電源切換系統是由接觸器或斷路器組成的雙電源切換系統，此類 雙電源切換系統存在很多的弊端，以及功能的單一的情況。現有的雙電源切換系統只是完 成簡單的切換動作，在一路電源跳閘故障或斷電的情況下起動另外的一路電源，而且基本 上是本地操作，沒有遠程的控制功能，不能實現四遙。其對電源的監視參數非常少，只是判 斷短路以及過載等情況，不能對電源的質量進行量化，不能準確可靠地記錄相關數據信息。 其可擴展功能幾乎沒有，要想完成適應變電站的無人職守或者少人職守的需要，就要額外 增加許多其他的設備輔助完成，這樣就使整個系統的成本增加，整體性不強，安裝調試麻煩 等一系列的問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種雙電源自動切 換系統。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的本實用新型提供了一種雙電源自動切換系統，包括負荷開關和用于將負載電路從 主電源切換至備用電源的自動轉換開關；所述自動轉換開關通過信號線連接至可編程控制 器PLC，可編程控制器PLC內置缺相檢測模塊，缺相檢測模塊分別連接主電源和備用電源。作為一種改進，所述可編程控制器PLC還包括一個擴展模塊，所述缺相檢測模塊 連接至內置于該擴展模塊中的過壓與欠壓檢測模塊。作為一種改進，在所述的擴展模塊中具有下述至少一種接線方式通過雙絞屏蔽 電纜連接模擬量輸入端；若電壓輸入有電壓波動或外部接線中有電氣干擾，則連接一個平 滑電容器；若使用電流輸入，則ν+端子與ν-端子短接；若存在電氣干擾，則re的外殼地端 和擴展模塊的接地端相連接；擴展模塊的接地端與主單元的接地端相連接，并具備三級接 地。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型中的雙電源自動切換系統，采用ATS自動轉換開關和智能監測單元及 控制技術，集開關與邏輯控制于一體，切換可靠性更高、功能更完善，不僅實現了電氣和機 械雙閉鎖，從根本上保證了電源的安全可靠切換，還可以方便地實現多電量的集中監測，并 根據需要接入遠程監控系統。具有技術先進、性能完善、安全可靠、自動化程度高、操作方 便、使用范圍廣等顯著特點，是新一代全面取代傳統的采用交流接觸器或斷路器構成的雙 電源切換方式的高新技術產品，完全滿足變電站無人守值的需要，為變電站提供安全、可靠 的電源。該雙電源自動切換系統適用于變電站、發電廠、通信機房、銀行、醫院、煤礦、船舶、工作流水線、化工、冶金、人防和軍事設施等不允許斷電或實行無人值班的重要用電場所。

圖1為本實用新型實現方案的框圖；圖2為本實用新型擴展模塊接線方式示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。本實用新型提供了一種雙電源自動切換系統，包括負荷開關和用于將負載電路從 主電源切換至備用電源的自動轉換開關；所述自動轉換開關通過信號線連接至可編程控制 器PLC，可編程控制器PLC內置缺相檢測模塊，缺相檢測模塊分別連接主電源和備用電源。所述可編程控制器PLC還包括一個擴展模塊，所述缺相檢測模塊連接至內置于該 擴展模塊中的過壓與欠壓檢測模塊。因為通過軟件方式實現在可編程控制器PLC中置入缺相檢測模塊以及在擴展模 塊中置入過壓與欠壓檢測模塊，系本領域技術人員熟知的實現手段，故本實用新型對此不 再贅述。眾所周知，ATS是英文Automatic Transfer Switch (自動轉換開關)的縮寫，隨 著國內對于用電切換概念的提高，近兩年在國內已得到廣大設計人員的普遍認可，逐漸在 電力領域發揮必不少的作用。ATS是將負載電路從一個電源自動換接至另一個(備用)電源的開關電器，以確 保重要負荷連續、可靠運行。它與常用的使用兩臺斷路器進行主備電源的自動切換相比， 具有如下特點a.切換速度快；b.工程費用低(一臺ATS可以取代兩臺斷路器)；c.連鎖 可靠，ATS內部具有可靠的機械連鎖和電氣連鎖，避免了兩臺斷路器只有電氣連鎖的不穩定 性。d.維修方便。ATS主要由兩部分組成開關本體和控制器，開關本體分為PC級和CB級。 1.PC級一體式結構(三點式)。它是雙電源切換的專用開關，具有結構簡單、體積小、自身 連鎖、轉換速度快(0. 2S內)、安全、可靠等優點，但需要配備短路保護電器。2. . CB級配備 過電流脫扣器的ATS，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。它是由兩臺斷路器加機械 連鎖組成，具有短路保護功能；控制器主要用來檢測被監測電源(兩路)工作狀況，當被監 測的電源發生故障(如任意一相斷相、欠壓、失壓或頻率出現偏差)時，控制器發出動作指 令，開關本體則帶著負載從一個電源自動轉換至另一個電源，備用電源其容量一般僅是常 用電源容量的20% -30%。ATS的工作原理為由電磁線圈為主要分合動力的操作機構，帶動連動橫軸，使滅 弧室內的Y型動觸點按照分合指令進行外接電源端子間的轉換，由此達到主電源和備用電 源之間的切換作用。ATS的每相滅弧室為相對獨立封閉結構，整個ATS由三組或四組滅弧室 組合而成，適用于三相三線制或三相四線制的供配電系統。滅弧室采用積木式組裝結構，每 相滅弧室損壞可單獨調換且不影響整個ATS的使用，提高了 ATS的現場可維修性。ATS具有單一導通性，即主電源接通，備用電源必定斷開，反之亦然。ATS具有明顯 的切換顯示，除ATS本體具有主備電源的切換顯示外，還可通過輔助開關控制指示燈來達 到指示主備電源的投入情況。為了適應各種不同操作場合的需要，ATS同時具備手動和自動控制方式，一般情況下手動控制方式局限于無負荷分合的檢修場合。本實用新型中的負荷開關可采用熔斷器式負荷隔離開關，可帶負荷分斷，即可直 接掛裝在母線上，也可安裝在固定板上。其工作過程為分閘時，在分閘彈簧的作用下，主軸 順時針旋轉，一方面通過曲柄滑塊機構使活塞向上移動，將氣體壓縮；另一方面通過兩套四 連桿機構組成的傳動系統，使主閘刀先打電弧。合開，然后推動滅弧閘刀使弧觸頭打開，氣 缸中的壓縮空氣通過噴口吹滅閘時，通過主軸及傳動系統，使主閘刀和滅弧閘刀同時順時 針旋轉，弧觸頭先閉合；主軸繼續轉動，使主觸頭隨后閉合。在合間過程中，分間彈簧同時貯 能。由于負荷開關不能開斷短路電流，故常與限流式高壓熔斷器組合在一起使用，利用限流 熔斷器的限流功能，不僅完成開斷電路的任務并且可顯著減輕短路電流所引起的熱和電動 力的作用。在基于PLC的雙電源開關的過程中，必須只能有一個電源與負載接通，且在一路 電源故障時要實現自動切換。又由于在重要的會議室、機場、賓館等緊急供電場所，各用電 設備的總功率較大，必須使用發電機設備供電。在圖1中，A為主電源，B為備用電源，分別與PLC中的缺相檢測模塊連接，作為PLC 輸入檢測信號。首先進行主電源A的輸入檢測，當缺相檢測模塊檢測主電源A無任意相缺 相時，相應的邏輯開關會閉合，使擴展模塊接受經過PLC基本單元檢測后傳過來的無缺相 的電壓信號，則隨后擴展模塊進行主電源A的三相回路欠壓檢測，如果此時主電源A良好的 話，相應的狀態指示燈會亮，說明此刻主電源狀態良好，同時主電源與負載接通。在主電源 A出現故障后(即主電源A出現缺相或者欠壓時)，此時會啟動發電機，使備用電源B啟動， 同時主電源A會自動斷開。備用電源B啟動后，同樣要進行三相回路的缺相檢測和欠壓檢 測，檢測過程同主電源A。檢測無故障后，隨即實現備用電源B與負載的接通。本實用新型中，因為要對三相電源的三線檢測，所以選用帶4點模擬量輸入的模 數轉換特殊功能擴展模塊FX2N-4A/D (三菱MITSUBI出品)。FX2N-4A/D為12位高精度模 擬量輸入模塊，具有4輸入A/D轉換通道，輸入信號類型可以是電壓(-10 +10V)、電流 (-20 +20mA)和電流(+4 +20mA)，每個通道都可以獨立地指定為電壓輸入或電流輸入。 且FX2N系列可編程控制器最多可連接8臺FX2N-4A/D。FX2N-4AD模擬量輸入模塊是FX2N系列PLC專用的模擬量輸入模塊。該模塊的4 個輸入通道，通過輸入端子變換，可以任意選擇電壓或電流輸入狀態。輸入參數為電壓輸 入時，輸入信號為DC-10V +10V，輸入阻抗為200k Ω，分辨率為5mV ；電流輸入時，輸入信 號為DC-20mA +20mA，輸入阻抗為250 Ω，分辨率為20 μ A。FX2N-4AD將接收的模擬信號 轉換成12位二進制的數字量，并以補碼的形式存于16位數據寄存器中，數值為-2048 +2047，傳輸速率15ms/kbit，綜合精度為量程的1%。FX2N-4AD的工作電壓為DC 24V，模擬 量與數字量之間采用光電隔離技術，但各通道之間沒有隔離。它消耗PLC主單元或有源擴 展單元5V電源槽30mA的電流。它占用基本單元的8個映像表，即軟件上占8個I/O點數， 在計算PLC的I/O時，可以將這8個點作為PLC的輸入點來計算。FX2N-4AD模塊內部有一 個數據緩沖寄存器，它由32個16位的寄存器組成，其內容可以通過PLC的FROM和TO指令 來讀出或寫入。在FX2N-4A/D模塊的接線方式方面模擬量輸入通過雙絞屏蔽電纜來接收，電纜 應遠離電源線或其他可能產生電氣干擾的電線，如圖2中標記①；如果電壓輸入有電壓波動，或外部接線中有電氣干擾，可以接一個平滑電容器(O. 1 0. 47 μ F，25V)，如圖2中標 記②；如果使用電流輸入，將V+和V-短接，如圖2中標記③；如果存在過多的電氣干擾，連 接TO的外殼地端和FX2N-4A/D模塊的接地端，如圖2中標記④；連接FX2N-4A/D模塊的接 地端與主單元的接地端，在可行的情況下使用三級接地，如圖2中標記⑤。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用 新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開 的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種雙電源自動切換系統，包括負荷開關和用于將負載電路從主電源切換至備用電 源的自動轉換開關，其特征在于，所述自動轉換開關通過信號線連接至可編程控制器PLC， 可編程控制器PLC內置缺相檢測模塊，缺相檢測模塊分別連接主電源和備用電源。
2.根據權利要求1所述的雙電源自動切換系統，其特征在于，所述可編程控制器PLC 還包括一個擴展模塊，所述缺相檢測模塊連接至內置于該擴展模塊中的過壓與欠壓檢測模 塊。
3.根據權利要求2所述的雙電源自動切換系統，其特征在于，在所述的擴展模塊中具 有下述至少一種接線方式通過雙絞屏蔽電纜連接模擬量輸入端；若電壓輸入有電壓波動 或外部接線中有電氣干擾，則連接一個平滑電容器；若使用電流輸入，則V+端子與V-端子 短接；若存在電氣干擾，則re的外殼地端和擴展模塊的接地端相連接；擴展模塊的接地端 與主單元的接地端相連接，并具備三級接地。
專利摘要本實用新型涉及供電控制技術，旨在提供一種雙電源自動切換系統。該系統包括負荷開關和用于將負載電路從主電源切換至備用電源的自動轉換開關，所述自動轉換開關通過信號線連接至可編程控制器PLC，可編程控制器PLC內置缺相檢測模塊，缺相檢測模塊分別連接主電源和備用電源。本系統，集開關與邏輯控制于一體，切換可靠性更高、功能更完善，不僅實現了電氣和機械雙閉鎖，從根本上保證了電源的安全可靠切換，還可以方便地實現多電量的集中監測，并根據需要接入遠程監控系統。
文檔編號H02J9/06GK201781316SQ201020177609
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者鄭建平 申請人:杭州德贏科技有限公司