CN102263433B

CN102263433B - 电源采控器

Info

Publication number: CN102263433B
Application number: CN2011101730277A
Authority: CN
Inventors: 邹南京; 张益新; 潘建平; 戴宁江; 吴涛; 张伟; 刘文金; 邵武杰; 吴利文
Original assignee: HANGZHOU ZHONGCHUAN DIGITAL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU ZHONGCHUAN DIGITAL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: CN102263433A

Abstract

本发明提供了一种电源采控器。它包括电源切换部分、信号采集和处理部分；电源切换部分包括主备两路交流接触器、三个本地切换控制开关、主备两路中间继电器、带通信功能的继电器控制模块；所述信号采集和处理部分包括主备两路带通信功能的供电电压表、带通信功能的设备工作电流表、状态量采集模块、带通信功能的信号集联模块，所述继电器控制模块、状态量采集模块、供电电压表、设备工作电流表是具有执行相同通信协议的通讯模块。本发明实现了供电数据的采集、供电控制和主备双路供电的多功能集成；把不同设备的驱动高效地整合为一个驱动，通讯的安全稳定，应用面广，造价低，性能稳定，特别适用于无人值守但需要远程监控的用电场所。

Description

电源采控器

技术领域

本发明涉及电源采控器。

背景技术

在各类计算机系统、各类建筑工作供电和消防供电、医院、宾馆、商场、高速公路、隧道、地铁、轻轨、民用机场、电力系统等重要供电环境中，双路供电的监测、控制和切换是安全供电的保证。

现有双路供电自动切换技术，通常采用本地机械式保护装置，没有供电电压和电流等电能参数的采集，缺乏远程控制和供电状态采集功能；而现有电能采集技术虽然具备远程通讯能力，但没有供电状态的采集、控制和切换等功能。正是由于现有技术的不足，所以对重要供电环境双路供电的监测、控制和切换等手段始终不尽人意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电源采控器，能够适用于双路供电环境中，双路供电自动和手动切换，并且具有电压和电流采集、供电状态采集和可远程控制。为此，本发明采用以下技术方案：它包括电源切换部分、信号采集和处理部分；

所述电源切换部分包括主备两路交流接触器、三个本地切换控制开关、主备两路中间继电器、带通信功能的继电器控制模块；

所述交流接触器用于执行吸合及断开动作控制双路供电输出，所述双路交流接触器为互锁连接，其输出端与用电设备负载相连；

所述三个本地切换开关中的第一开关用于选择控制模式，所述第一开关与主备两路中间继电器、三个本地切换开关中的第二开关、电源采控器电源、主备两路供电输入连接，通过控制交流接触器启动电压的供电，从而选择控制模式，所述控制模式分别为遥控控制和本地控制；

三个本地切换开关中的第二开关为本地切换模式选择开关，所述第二开关与主备两路交流接触器、第一开关、三个本地切换开关中的第三开关连接，所述本地切换模式分别为自动切换和手动切换；

三个本地切换开关中的第三开关用于选择本地手动供电模式，所述第三开关与第二开关、主备两路交流接触器连接，所述本地手动供电模式分别为主路供电、备路供电、停止供电；

所述主备两路中间继电器用于带动所述交流接触器控制主备两路供电输出，所述主备两路中间继电器与主备两路交流接触器、继电器控制模块、第一开关连接；

所述带通信功能的继电器控制模块，控制通道为2路或以上，用于在遥控模式下，接受上位监控机的遥控指令执行开关动作时，带动触发主备两路中间继电器导通或切断，所述继电器控制模块与主备两路中间继电器、电源采控器电源连接；

所述信号采集和处理部分包括主备两路带通信功能的供电电压表、带通信功能的设备工作电流表、状态量采集模块、带通信功能的信号集联模块；

所述主备两路供电电压表用于电压本地显示和远程采集，分别与信号集联模块相连接；

所述设备工作电流表用于电流本地显示和远程采集，分别与信号集联模块相连接；

所述状态量采集模块用于采集经本地切换开关的外接高电平信号，上传给上位监控机，反映控制模式、本地切换模式、本地手动供电模式的选择状态，所述状态量采集模块为带通信功能的4路数字量采集模块或4路以上的多路数字量采集模块，所述状态量采集模块与三个本地切换开关、信号集联模块连接。

所述信号集联模块为5路以上的多路隔离带保护的集线器，分别与主备两路供电电压表、设备工作电流表、状态量采集模块、继电器控制模块连接，用于上述设备的信号的隔离、保护、集联并与上位监控机进行通讯；

所述继电器控制模块、状态量采集模块、供电电压表、设备工作电流表是具有执行相同通信协议的通讯模块。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

所述继电器控制模块、状态量采集模块、供电电压表、设备工作电流表、信号集联模块通过RS485通信方式经信号集联模块与上位监控机进行通信，所述通讯模块还是执行RS485通信方式的通讯模块，信号集联模块设有RS485通信接口。

主备两路交流接触器的触发分别由主备两路自身供电，备路交流接触器的触发电压经主路交流接触器辅助常闭触点形成通路。

主备两路供电输入同时连接第一开关的2个极的输入端，2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路中间继电器输入端、第二开关的2个极输入端相连；第二开关的2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路交流接触器触发端、第三开关的2个极输入端相连；第三开关的2个极输出端按反向联动方法分别与对应的主备两路交流接触器触发端相连。

主备两路中间继电器的供电输入端和输出端的分别连接第一开关和主备两路交流接触器的触发端，主备两路中间继电器的触发端连接继电器控制模块。

由于采用本发明的技术方案，本发明实现了供电数据的采集、供电控制和主备双路供电的多功能集成；本发明采用虚拟复合设备的技术，使大型远程多功能设备监控成为可能，把不同设备的驱动高效地整合为一个驱动，使设备的通讯协议兼容，通讯的安全稳定，应用面广，造价低，性能稳定，特别适用于无人值守但需要远程监控的用电场所。

附图说明

图1是本发明应用原理图。

图2为本发明实施例的前面板示意图。

图3为本发明实施例的后面板示意图。

图4为本发明实施例的电源切换部分原理示意图。

图5为本发明实施例的信号采集和处理部分原理示意图。

图5a为本发明实施例状态量采集模块示意图。

图5b为本发明实施例主路供电电压表示意图。

图5c为本发明实施例备路供电电压表示意图。

图5d为本发明实施例设备工作电流表示意图。

具体实施方式

如图1所示，示意了本发明的应用情况，本发明可以远程和本地实行切换供电等控制操作。在电源采控器断电状态下，保持主路供电输出，供电状态为自动切换状态。当上位监控机发送指令给电源采控器，电源采控器收到指令即进行采集和控制，并将返回的电压、电流、状态量等数据通过各种传输方式传送给监控器。

如图2所示，示意了本发明的前面板布置，三个本地切换开关中的第一开关3是控制模式选择开关，切换到左边位置是遥控控制模式，切换到右边位置是本地控制模式；第二开关4是本地切换模式选择开关, 切换到左边位置是本地自动切换模式，切换到右边位置是本地手动切换模式，只有第一开关3 切换到右边位置的本地控制模式时，第二开关4的操作才有效；第三开关5是本地手动供电模式选择开关，切换到左边位置是本地手动主路供电，切换到右边位置是本地手动备路供电，切换到中间位置是本地手动停止供电，只有第一开关3切换到右边位置的本地控制模式和第二开关4切换到右边位置的本地手动切换模式时，第三开关5的操作才有效。主备两路供电电压表8、9用于电压本地数码显示和远程采集；设备工作电流表10用于电流本地数码显示和远程采集。切换主路和备路相应指示灯会亮。当是远程控制有通讯时通讯灯18的RXD（黄色）,收到数据时闪亮，说明硬件设备已经准备就绪。然后监控中心配置好服务器后即可打开遥控遥测系统软件了。正常情况下打开软件，通讯灯18的TXD（绿色）闪亮时说明设备在采集回传的数据，说明开始通讯了，此时上位监控机就可以看到数据和远程控制了。当主路供电时，主路供电指示灯19亮，当备路供电时，备路供电指示灯20亮，当断电时，供电指示灯19、20都灭。

如图3所示，示意了本发明的后面板布置，电源插头13是电源采控器自身的220V供电输入，电源采控器信号输出采用RS485通信口17与上位监控机进行通信；本发明外接进线和供电输出线路中主路供电14、备路供电15、供电输出16均采用穿墙式接线端子，使用安全、方便，无需改变用电设备线路。接线端子的G、N、A、B、C端分别连接地线、零线、A相火线、B相火线、C相火线。

本发明包括电源切换部分、信号采集和处理部分。

如图4所示，所述电源切换部分包括主备两路交流接触器、上述三个本地切换控制开关、主备两路中间继电器、带通信功能的继电器控制模块。

所述交流接触器用于执行吸合及断开动作控制双路供电输出；交流接触器吸合及断开是由交流接触器触发端通电或断电实现的，触发端的电压有220V或380V,本实施例中选用220V触发的交流接触器；如图4所示，所述双路交流接触器为互锁连接，其输出端与用电设备负载相连，主备两路交流接触器分别控制主备两路供电输出，当手动或自动切换到主路供电时，主路交流接触器KM2吸合供电，双路交流接触器的互锁连接使备路交流接触器KM1断开，切断备路供电，反之则备路交流接触器KM1吸合供电。

主备两路交流接触器的触发分别由主备两路自身供电，备路交流接触器KM1的触发电压经主路交流接触器KM2辅助常闭触点6形成通路。

本地和遥控等操作是通过3个本地切换开关第一开关3、第二开关4、第三开关5来完成状态选择。

第一开关3用于选择控制模式，所述第一开关3与主备两路中间继电器KT2、KT1、第二开关4、电源采控器电源、主备两路供电输入14、15连接，通过控制交流接触器启动电压的供电，从而选择控制模式，所述控制模式分别为遥控控制和本地控制；

第二开关4为本地切换模式选择开关，所述第二开关4与主备两路交流接触器KM2、KM1、第一开关3、第三开关5连接，所述本地切换模式分别为自动切换和手动切换；

第三开关5用于选择本地手动供电模式，所述第三开关5与第二开关4、主备两路交流接触器KM2、KM1连接，所述本地手动供电模式分别为主路供电、备路供电、停止供电。

主备两路供电输入同时连接第一开关3的2个极的输入端，2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路中间继电器KT2、KT1输入端、第二开关4的2个极输入端相连；第二开关4的2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路交流接触器触发端62、61、第三开关5的2个极输入端相连；第三开关5的2个极输出端按反向联动方法分别与对应的主备两路交流接触器KM2、KM1触发端62、61相连。

所述主备两路中间继电器KT2、KT1用于执行吸合及断开动作来控制所述交流接触器触发端供电进而控制主备两路供电输出，中间继电器吸合及断开是由中间继电器触发端通电或断电实现的，触发端的电压有5V或12V,本实施例中选用12V触发的中间继电器；所述主备两路中间继电器KT2、KT1与主备两路交流接触器KM2、KM1、继电器控制模块7、第一开关3连接；

所述带通信功能的继电器控制模块7用于在遥控模式下，接受上位监控机的遥控指令执行开关动作时，带动触发主备两路中间继电器KT2、KT1导通或切断，所述继电器控制模块7与主备两路中间继电器KT2、KT1的触发端64、63、电源采控器电源连接；

遥控时，通过继电器控制模块7带动中间继电器KT2、KT1触发交流接触器动作。执行本地或遥控的控制操作包括：自动切换，主路供电操作，备路供电操作，停止供电操作；主备两路交流接触器KM2、KM1的触点吸合时间≤25ms；双路供电为380V或220V供电；为保证供电的准确性，切换采用先断后通的切换方式，可以实现不同输入电源之间的不间断切换，为单电源负载提供双母线供电，如：非并联UPS系统的n+1冗余、不同容量UPS系统的n+1冗余、不同型号UPS系统的n+1冗余、不同市电的冗余、市电与发电机的冗余。当任一时刻,某一路电断电(含人工切换),设备会自动切换到另一路,免除人工切换或断电的危险；为此，主备两路交流接触器KM2、KM1的220V触发分别由主备两路自身供电，备路交流接触器的220V触发电压经主交流接触器辅助常闭触点6形成通路，这样就实现了主路供电优先和任何情况下只有一路供电输出的准确性；在自动切换状态下，主路正常供电时，主路交流接触器KM2常闭触点6为开路状态，备路交流接触器KM1由于启动电压电路开路是不会吸合供电的，而主路供电异常时，主路交流接触器KM2断开，而主路交流接触器KM2辅助常闭触点6为闭合状态，如果备路供电正常，备路交流接触器KM1由于启动电压电路闭合而吸合，备路在备交流接触器的标准切换时间内供电也就是先断后通。实现了高低压保护功能，当输入交流低压、超压时,设备会自动转向另一路电源，主备交流接触器任何一路低压时，交流接触器均会因启动电压不足而停止供电或自动切换；主备交流接触器任何一路超压时，上位监控机会及时获取超压信息并发出断电保护指令。

在手动切换时，切换操作通过三个多档多极组合式本地切换控制开关3、4、5来完成，利用多档多极组合开关的不同特性，即多级开关可以分别同向和反向联动，就可以实现不同要求的切换和信号传递；第一开关3用于选择控制模式，与主备两路中间继电器KT2、KT1、第二开关4、电源采控器12V电源、主备两路供电输入14、15连接，用于控制交流接触器触发端的供电，从而选择控制模式；主备两路220V供电电源同时连接第一开关3的2个极的输入端，第一开关3的2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路中间继电器KT2、KT1输入端、第二开关4的2个极输入端相连，这样就形成了主备两路中间继电器KT2、KT1和第二开关4的220V供电切换的电路，第二开关4是本地切换模式选择开关，当主备两路中间继电器有供电时，本地操作无220V供电，控制模式就是遥控状态，反之，就是本地状态；

第二开关4与主备两路交流接触器KM2、KM1、第一开关3、第三开关5连接，是本地切换模式选择开关，分别选择自动切换和手动切换，从第一开关3引入的主备两路220V供电电压，第二开关4的2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路交流接触器触发端、第三开关5的2个极输入端相连，这样就形成了主备两路交流接触器触发端和第三开关5的220V供电切换的电路，第三开关5是本地手动供电模式选择开关，当主备两路交流接触器触发端有220V供电时，本地操作无220V供电，由于主备两路交流接触器有互锁保护结构，本地切换模式就是自动切换，反之，就是手动切换。

第三开关5与第二开关4、主备两路交流接触器KM2、KM1连接，用来选择本地手动供电模式：主路供电、备两路供电、停止供电；从第二开关4引入的主备双路220V供电电压，第三开关5的2个极输出端按反向联动方法分别与对应的主备两路交流接触器触发端相连，这样就形成了主备两路交流接触器触发端的220V供电切换的电路，当主路交流接触器触发端有220V供电时，备路交流接触器触发端没有220V供电，主路交流接触器KM2吸合供电，本地手动供电模式就是主路供电，反之，就是备路供电，当第三开关5处于中间档，即多级全部切断状态，那本地手动供电模式就是停止供电。

如图4所示，主备两路中间继电器KT2、KT1用于带动主备两路交流接触器KM2、KM1控制主备两路供电输出，主备两路中间继电器KT2、KT1与主备两路交流接触器KM2、KM1、继电器控制模块7、第一开关3连接。主备两路中间继电器KT2、KT1的220V供电输入端和输出端的分别连接第一开关3和主备两路交流接触器触发端62、61，主备两路中间继电器KT2、KT1的触发端64、63分别连接继电器控制模块7的第一通道1和第二通道2，在遥控模式下，当继电器控制模块7接受指令执行开关12V动作时，主备两路中间继电器KT2、KT1输出端的220V就会导通或切断，从而带动主备两路交流接触器KM2、KM1控制主备两路供电输出；继电器控制模块7用于在遥控模式下，接受上位监控机的遥控指令执行开关动作时，带动触发双路中间继电器导通或切断，继电器控制模块7与双路中间继电器KT2、KT1、电源采控器12V电源连接。继电器控制模块7第一通道1和第二通道2分别连接主备两路中间继电器KT2、KT1的触发端64、63，继电器模块接受指令执行开关12V动作，从而带动主备两路中间继电器KT2、KT1导通或切断连接主备两路交流接触器的220V触发电压。

如图5所示，显示了各采集、控制通讯单元的信号处理和集联方式，将主备两路供电电压表8、9、设备工作电流表10、状态量采集模块11和继电器控制模块7集成，通讯线直接接入带通信功能的信号集联模块12形成了一个多功能、有效的设备。信号集联模块12，本实施例为多路隔离带保护的485集线器，用于多路的通信信号的隔离、保护和集联。RS485工业总线为特性阻抗 120 Ω的半双工通讯总线，RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，由于485通讯具备集联的特性，所以下位所有采控设备都把信号统一转换成标准485信号并集联。这样就实现本发明的设备采集或控制信号都统一到一路485信号上来，实现了虚拟复合设备的硬件连接。RS485信号通过转换器可以根据不同的应用要求转换成TCP/IP、RS232等多种格式与上位监控机通讯。

状态量采集模块11、信号集联模块12、供电电压表8、9、设备工作电流表10带有执行相同通信协议的通信模块，所述通讯模块还为执行RS485通信方式的通讯模块，上述下位设备通过其通讯模块与信号集联模块连接，并通过信号集联模块的RS485通信接口17与上位监控机进行通信。

如图5a所示，状态量采集模块用于采集经本地切换开关3、4、5的外接高电平信号，上传给上位监控机，反映控制模式、本地切换模式、本地手动供电模式的选择状态，状态量采集模块为带通信功能（本实施方式为带485通讯功能）的4路数字量（>3V为真、<3V为假）采集模块或4路以上的多路数字量采集模块，状态量采集模块与三个本地切换开关3、4、5连接、信号集联模块12相连，第一开关3、第二开关4、第三开关5的第3极输入端均连接12V电压信号，输出端连接对应状态量采集模块通道，当开关处于不同档位时，状态量采集模块就可以采集到不同值，远程上位监控机就可以得到当前的各开关的状态，分别反映控制模式、本地切换模式、本地手动供电模式选择状态。

如图5b、5c所示,示意了主路供电电压表8和备路供电电压表9的使用原理和结构，主路供电电压表8备路供电电压表9分别用于电压本地数码显示和远程采集，通过RS485通讯接口接受上位监控机的采集指令后远程回传电压数据，分别与信号集联模块12相连接,三相电压表也可以单相使用。Ua、Ub、Uc、Un端分别接入A相火线、B相火线、C相火线、零线，A、B端分别连接RS485正、负通讯线。

如图5d所示,示意了设备工作电流表10的使用原理和结构，设备工作电流表10用于工作电流本地数码显示和远程采集，通过RS485通讯接口接受上位监控机的采集指令后远程回传电流数据，分别与信号集联模块12相连接,三相电流表也可以单相使用。Ia和Ia*端分别接入经互感器CT的A相工作电流的感应电流，Ib和Ib*端分别接入经互感器CT的B相工作电流的感应电流，Ic和Ic*端分别接入经互感器CT的C相工作电流的感应电流，A、B端分别连接RS485正、负通讯线。

综上，本发明可以监测主备两路供电电压、设备工作电流等电量参数；可以采集的供电状态包括：本地/遥控控制模式，本地/遥控自动切换模式、本地/遥控主路供电模式、本地/遥控备路供电模式、本地/遥控停止供电模式；其执行的本地或遥控的控制操作包括：自动切换，主路供电操作，备路供电操作，停止供电操作。

Claims

1.一种电源采控器，其特征在于它包括电源切换部分、信号采集和处理部分；

所述交流接触器用于执行吸合及断开动作控制双路供电输出，所述交流接触器为互锁连接，其输出端与用电设备负载相连；

所述状态量采集模块用于采集经本地切换开关的外接高电平信号，上传给上位监控机，反映控制模式、本地切换模式、本地手动供电模式的选择状态，所述状态量采集模块为带通信功能的4路数字量采集模块或4路以上的多路数字量采集模块，所述状态量采集模块与三个本地切换开关、信号集联模块连接；

所述信号集联模块为5路以上的多路隔离带保护的集线器，分别与主备两路供电电压表、设备工作电流表、状态量采集模块、继电器控制模块连接，用于主备两路供电电压表、设备工作电流表、状态量采集模块、继电器控制模块的信号的隔离、保护、集联并与上位监控机进行通讯；

所述继电器控制模块、状态量采集模块、供电电压表、设备工作电流表具有执行相同通信协议的通讯模块。

2.如权利要求1所述的电源采控器，其特征在于所述继电器控制模块、状态量采集模块、供电电压表、设备工作电流表、信号集联模块通过RS485通信方式经信号集联模块与上位监控机进行通信，所述通讯模块还是执行RS485通信方式的通讯模块，信号集联模块设有RS485通信接口。

3.如权利要求1所述的电源采控器，其特征在于主备两路交流接触器的触发分别由主备两路自身供电，备路交流接触器的触发电压经主路交流接触器辅助常闭触点形成通路。

4.如权利要求1所述的电源采控器，其特征在于主备两路供电输入同时连接第一开关的2个极的输入端，2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路中间继电器输入端、第二开关的2个极输入端相连；第二开关的2个极输出端按正反向联动方法分别与主备两路交流接触器触发端、第三开关的2个极输入端相连；第三开关的2个极输出端按反向联动方法分别与对应的主备两路交流接触器触发端相连。

5.如权利要求1所述的电源采控器，其特征在于主备两路中间继电器的供电输入端和输出端的分别连接第一开关和主备两路交流接触器的触发端，主备两路中间继电器的触发端连接继电器控制模块。