CN105429284A - 电网电源切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网电源切换系统，至少包括第一电源、第二电源、母线、主控单元、若干通讯单元及若干快速永磁开关单元。其中，第一电源向第一母线供电，第二电源为第一电源的备用电源。主控单元在第一电源出现故障时通过控制快速永磁开关单元来控制第二电源代替第一电源供电。通讯单元，在主控单元与快速永磁开关单元之间通过低电压差分信号模式传输数据。该电网电源切换系统在通讯单元减少了数据传输时间的基础上又能通过快速永磁开关单元快速进行合闸、分闸操作，对切换过程中的各个环节进行统筹优化，能显著的减少整个切换过程的时间，提高了切换速度。
Description
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，特别是涉及一种电网电源切换系统。
背景技术
在冶金、石化等工业领域，对电力供应的连续性及可靠性要求很高。一旦出现电力供应中断，会给企业造成很大的损失。因此在传统的电网电源切换系统中除了正常的工作电源外，还另外配有备用电源。当工作电源出现故障，即可将备用电源投入使用。现在市场上有两类电网电源切换系统，一类被统称为备用电源自动投入装置(以下简称备自投装置)，另一类是备用电源快速切换控制装置(以下简称快切装置)。
备自投装置在实际使用过程存在如下问题：一是由于不同的现场工况相差极大，而备自投装置所使用的判据为“无流”和“无压”，比较简单粗放，无法适用所有场合。如果在不恰当的时机将备用电源投入，大容量的电动机群自启动反而有可能拖垮备用电源，扩大事故影响。二是备自投装置的启动速度较慢。在备自投装置检测到失电启动时，可能大部分电动机已经处于停机装置，无法保证企业负荷供电连续性的要求。
快切装置相对于备自投装置来说，在对负荷掉电的暂态过程进行研究的基础上，采取了基于合闸角度的切换策略。这些都使得快切装置的切换效果相对于备自投装置来说得到了很大的提升，因此快切装置在厂矿企业得到了大量的应用。
然而随着负荷类型的变化和现场对电能质量要求的提高，快切装置的切换速度相对来说已经落后。同时为响应国家节能减排的要求，现在厂矿企业大量使用带变频器的电动机负荷。此类型负荷是指，经过变频器将工频电源调压、而将调频后的输出电能作为电动机的电源。变频器位于电源与负荷之间，可以看作一个控制设备，也可以看作一个被控制的设备，在电源异常时的暂态特性与电动机完全不一样。其对备用电源的切换速度要求更高，反而对合闸角度没有要求。因此传统的快切装置所使用的抓合闸角度的控制策略对于该类型负荷完全发挥不出作用，而切换速度又无法达到变使得频器保持正常工作的要求，造成在很多电力现场的实际使用过程中，备用电源虽然投入了，但是变频器所带的负荷依然全部丢失。因此，如何提高电网电源切换系统的切换速度是亟待解决的问题。
发明内容
基于此，针对上述何提高电网电源切换系统的切换速度的问题，本发明提供一种电网电源切换系统，能够提高切换速度。
一种电网电源切换系统，至少包括第一电源、第二电源及母线，其中，所述第一电源向所述母线供电，且所述第二电源为所述第一电源的备用电源。所述电网电源切换系统还至少包括主控单元、若干通讯单元及若干快速永磁开关单元；所述主控单元分别与各所述通讯单元连接；所述通讯单元与快速永磁开关单元分别一一对应连接，且所述第一电源与所述母线之间、所述第二电源与所述母线之间分别接有一个所述快速永磁开关单元；
所述主控单元，在所述第一电源出现故障时通过控制所述快速永磁开关单元来控制所述第二电源代替所述第一电源供电；所述通讯单元，在所述主控单元与快速永磁开关单元之间通过低电压差分信号模式传输数据；
所述快速永磁开关单元，在所述第一电源出现故障时断开所述第一电源向所述母线的供电电路，并接通所述第二电源向所述母线的供电电路。
在其中一个实施例中，所述通讯单元包括发送模块和接收模块；所述发送模块，根据待发送数据向所述接收模块发送抗干扰处理后的低电压差分信号，所述待发送数据为所述主控单元或快速永磁开关单元发送的数据；所述接收模块，根据所述发送模块传来的数据输出所述待发送数据。
在其中一个实施例中，所述接收模块包括依次连接的接收端网络变压器、自适应均衡器及接收端转换器；所述接收端网络变压器，对所述发送模块传来的数据进行隔离，并将隔离后的数据输出至所述自适应均衡器；所述自适应均衡器，对所述接收端网络变压器处理后的数据进行自适应均衡处理，并将自适应均衡处理处理后的数据输出至所述接收端转换器；所述接收端转换器，根据所述自适应均衡器处理后的数据输出所述待发送数据。
在其中一个实施例中，所述发送模块包括依次连接的LVDS输出接口、预加重驱动器及发送端网络变压器；所述LVDS输出接口，根据所述待发送数据输出对应的LVDS信号；所述预加重驱动器，对所述LVDS信号进行预加重驱动，并将预加重驱动后的数据输出至所述发送端网络变压器；所述发送端网络变压器，对所述预加重驱动器处理的数据进行电气隔离，并将隔离后的数据发送至所述接收模块。
在其中一个实施例中，所述发送模块还包括与所述LVDS输出接口连接的编码器，且所述编码器对所述待发送数据进行8比特/10比特编码，并将编码后的数据传送至所述LVDS输出接口。
在其中一个实施例中，所述发送模块与接收模块之间通过双绞线传输线数据。
在其中一个实施例中，所述快速永磁开关单元包括相互连接的驱动模块和快速永磁机构；所述驱动模块在所述主控单元控制下驱动所述快速永磁机构断开或导通，且所述驱动模块还用于将所述快速永磁机构的工作状态通过所述通讯单元发送至所述主控单元。
在其中一个实施例中，所述快速永磁机构为单稳态快速永磁机构。
在其中一个实施例中，所述主控单元包括中央处理系统、通讯板及人机接口系统；所述中央处理系统分别与所述通讯板、人机接口系统连接；
所述中央处理系统，起核心控制作用；所述通讯板，与所述通讯单元通讯；所述人机接口系统，用于所述中央处理系统与用户进行交互。
在其中一个实施例中，所述主控单元还包括功能扩展插件系统，且所述功能扩展插件系统与所述中央处理系统连接。
上述电网电源切换系统具有的有益效果为：该电网电源切换系统中，主控单元，在第一电源出现故障时通过控制快速永磁开关单元来控制第二电源代替第一电源供电。通讯单元，在主控单元与快速永磁开关单元之间通过低电压差分信号模式传输数据。快速永磁开关单元，在第一电源出现故障时断开第一电源向母线的供电电路，并接通第二电源向母线的供电电路。
其中，通讯单元采用的低电压差分信号模式在点对点传输过程中，能够达到几百兆的速率，使得从主控单元发出分合闸等控制命令到快速永磁开关单元开始执行命令这一过程共经历的时间从十几毫秒缩短至不到1毫秒。同时快速永磁开关单元能够将合闸时间由传统开关的30ms缩短至10ms以内，减少70％的合闸时间，而分闸时间则缩小至6ms以内。因此，该电网电源切换系统在通讯单元减少了数据传输时间的基础上又能通过快速永磁开关单元快速进行合闸、分闸操作，对切换过程中的各个环节进行统筹优化，能显著的减少整个切换过程的时间，提高了切换速度。
附图说明
图1为一实施例的电网电源切换系统的组成结构示意图。
图2为由图1所示实施例电网电源切换系统中的主控单元的内部结构示意图。
图3为图1所示实施例电网电源切换系统中的通讯单元的内部结构示意图。
图4为图1所示实施例电网电源切换系统中的快速永磁开关单元的内部结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚的解释本发明提供的电网电源切换系统，以下结合实施例作具体的说明。图1为一实施例的电网电源切换系统的组成结构示意图。图2为由图1所示实施例电网电源切换系统中的主控单元的内部结构示意图。图3为图1所示实施例电网电源切换系统中的通讯单元的内部结构示意图。图4为图1所示实施例电网电源切换系统中的快速永磁开关单元的内部结构示意图。
在实际应用中，对于带变频器的电动机负荷来说，变频器将输入的交流电通过整流电路变为直流，为中间的直流母线上的电容充电，再经过逆变电路将电容中的直流电逆变为交流电。因此变频器中直流母线上的电容有储能功能。而在输入电源异常时，由于电容自身储存了一定能量，因此该电容可以看作是一个直流电源，从而能够继续保持输出能量，这就使得变频器拥有较短时间的电源支撑能力。为防止该电容在上电时烧毁，变频器一般会在电容电压降到70％时闭锁输出，因此电容中只有30％的能量可以用来做电源支撑，这就导致变频器的电源支撑时间较短。现场实际使用时，变频器的电源支撑时间大概为25ms左右，而且变频器容量越大，负荷越小支撑时间越长。
因此，在对带变频器的电动机负荷进行切换时，对切换效果影响最大的是切换时间。其门槛值为变频器的电源支撑时间。若切换时间大于电源支撑时间，变频器停止输出，影响生产连续性。若切换时间小于电源支撑时间，变频器正常输出，不影响生产。因此对带变频器的电动机负荷的切换要求是越快越好，尽量缩短切换时间。而在本实施例中，目的就是为了解决如何提高切换速度，从而缩短整个电源电网切换系统的切换时间。下面将具体介绍本实施例的方案。
如图1所示，本实施例提供的电网电源切换系统至少包括：第一电源100、第二电源200、母线300、主控单元500、若干通讯单元600及若干快速永磁开关单元700。
其中，第一电源100向母线300供电，第二电源200为第一电源100的备用电源。主控单元500分别与各通讯单元600连接。通讯单元600与快速永磁开关单元700分别一一对应连接。第一电源100与母线300之间、第二电源200与母线300之间分别接有一个快速永磁开关单元700。
主控单元500，在第一电源100出现故障时通过控制快速永磁开关单元700来控制第二电源200代替第一电源100供电。在具体执行过程中，主控单元500随时监测第一电源100的供电情况是否正常。若发现出现故障，主控单元500即启动切换，切断第一电源100向母线300提供的供电电路，而使得第二电源200对母线300供电。
主控单元500在上述故障处理过程中主要涉及两个核心技术：启动判据和切换准则。
启动判据，用来判断是否应该启动切换。启动判据的具体方式例如：1、事故切换：当电源发生故障时启动切换。2、非正常工况切换：当检测到母线失压或断路器偷跳时启动切换。
切换准则，指将备用电源投入的控制逻辑。切换准则的具体方式例如为以下几种。
1、快速切换准则：在启动切换瞬间，母线与备用电源进线的角差、频差、压差在定值范围内，则立即投入备用电源。
2、耐受电压准则：当母线上负荷多为电动机时，由于电动机一般可以长期承受1.1～1.2倍额定电压，因此在电动机耐受电压范围内即可投入备用电源。
在本实施例中，通过改进主控单元500的硬件结构来加快软件的运行速率，尽量缩短主控单元500从检测电源发生故障到向通讯单元600发出相关控制指令这一过程的运行时间。主控单元500的硬件结构具体实现原理如下。
具体的，主控单元500包括中央处理系统510、通讯板520及人机接口系统530。其中，中央处理系统510分别与通讯板520、人机接口系统530连接.
中央处理系统510，起核心控制作用。例如，切换逻辑执行、模拟量计算、录波、事件记录及液晶显示等功能。中央处理系统510由具备高速处理能力的微控制器(例如MPC8308)、数字信号处理器(例如OMAP-L138)以及可编程逻辑门阵列(例如EP4CGX50F23I7N)等嵌入式系统组成，使用掉电后非易失性存储器FLASH存储嵌入式软件程序，嵌入式软件程序在大容量、高速的DDR2中运行，使用MicroSD卡来存储运行过程中保存的文件；微控制器和可编程逻辑门阵列之间使用PCIExpressGen1X1总线通信，保证数据可靠实时传输。
通讯板520，用来与通讯单元600通讯，也就是说中央处理系统510发出的合闸、分闸等控制指令都是通过通讯板520发送至通讯单元600。
人机接口系统530，用于中央处理系统510与用户进行交互。具体来说，人机接口系统530采用Altera公司的EP4CE10，并通过LVDS(Low-VoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号)的方式与中央处理系统510进行通讯，以完成键盘、液晶、LED显示、录波及事件文件存储管理等工作。另外，人机接口系统530还设有FLASH，用于存储FPGA的程序。
由以上内容可知，主控单元500的整个硬件结构都采用高配置、高性能的结构组成，从而加快了主控单元500内部软件的运行速度，缩短了主控单元500从检测电源发生故障到向通讯单元600发出相关控制指令这一过程的运行时间。
可以理解的是，主控单元500的内部组成结构并不限于上述一种情况，只要能够实现在第一电源100出现故障时通过控制快速永磁开关单元700来控制第二电源200代替第一电源100供电，且硬件结构能够加快软件的运行速率的功能即可。例如，若不需要与用户交互时，则可无需设置人机接口系统530。
另外，主控单元500还设有功能扩展插件系统540。功能扩展插件系统540与中央处理系统510连接。功能扩展插件系统540可跟据实际情况，作为功能拓展板使用，以便丰富主控单元500的使用性能。
可以理解的是，在主控单元500无需进行功能拓展的情况下，则功能扩展插件系统540可以省略。
通讯单元600，在主控单元500与快速永磁开关单元700之间通过低电压差分信号模式传输数据。通讯单元600位于主控单元500与快速永磁开关单元700之间，起到信号中继的作用。一方面，通讯单元600接收主控单元500发出的控制指令，并将该控制指令传输至快速永磁开关单元700。另一方面，通讯单元600接收快速永磁开关单元700传来的表明工作状态的状态信号(例如合闸成功、合闸失败等信号)，再将该信号传输至主控单元500。因此，通讯单元600传输数据的速度直接影响整个电网电源切换系统的切换速度。
传统的点对点直采接线方式，不仅存在接线复杂、不灵活、抗干扰性差的缺陷，而且还需要进行去抖动处理，时间上没有保证。而在本实施例中，为了克服以上缺点，采用具有高速驱动能力的LVDS技术进行数据传输。通讯单元600的具体结构如下。
具体的，通讯单元600包括发送模块610、接收模块620及双绞线630。发送模块610，根据待发送数据向接收模块620发送抗干扰处理后的低电压差分信号。其中待发送数据为主控单元500或快速永磁开关单元700发送的数据。接收模块620，根据发送模块610传来的数据输出待发送数据。
其中，发送模块610与接收模块620之间通过双绞线630来传输数据，在本实施例中，双绞线630选用UTP-5双绞线。可以理解的是，发送模块610与接收模块620之间还可以通过其他抗干扰能力较强的传输介质来传输数据，例如同轴电缆。
在本实施例中，通讯单元600是双向通信，因此在实际使用中，在主控单元500一端和快速永磁开关单元700一端均设有发送模块610和接收模块620。同时位于主控单元500一端的发送模块610与位于快速永磁开关单元700一端的接收模块620通过双绞线630连接。而位于主控单元500一端的接收模块620与位于快速永磁开关单元700一端的发送模块610通过双绞线630连接。
具体的，发送模块610包括LVDS输出接口611、预加重驱动器612、发送端网络变压器613及编码器614。其中，编码器614、LVDS输出接口611、预加重驱动器612及发送端网络变压器613依次连接。
编码器614，对上述待发送数据进行8比特/10比特编码，并将编码后的数据传送至LVDS输出接口611。其中，8比特/10比特编码，可使得待发送数据中的“0”、“1”数量保持基本一致，连续的“1”或“0”不超过5位，即每5个连续的“1”或“0”后必须插入一位“0”或“1”，从而保证信号DC平衡，并提高接收模块620将接收到的数据复原为待发送数据的准确性。
LVDS输出接口611，根据待发送数据输出对应的LVDS信号。在本实施例中，在设置了编码器614的情况下，LVDS输出接口611将编码器614传来的数据转换为LVDS信号。其中，LVDS输出接口611利用非常低的电压摆幅(约350mV)通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口611，可以使信号双绞线630上以几百Mbit/s的速率传输，同时由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声、低功耗及高速率的传输性能。
预加重驱动器612，对上述LVDS输出接口611输出的LVDS信号进行预加重驱动，并将预加重驱动处理后的数据(即预加重LVDS信号)输出至发送端网络变压器613。在本实施例中，预加重驱动器612是指带预加重功能的LVDS驱动电路，如利用电阻提供电流来实现预加重的驱动电路或利用双流源提供电流来实现预加重的驱动电路。在本实施例中预加重驱动器612选用芯片CLC001。
由于预加重驱动处理后的LVDS信号在信号发生变化后时，能更快的上升至最大电压，而且高出的瞬间高压能很好的抑制噪音，同时预加重电压越大，信号传输的距离将会越长，因此，本实施例中选用预加重驱动器612，使得传输的数据具有较好的抗干扰能力，并能驱动LVDS信号在双绞线630中能够传输更长的距离。
由于在电力现场中，通常将开关部分(快速永磁开关单元700)置于一次室，而将主控单元500置于二次室，因此两者之间的距离可能有数百米。而本实施例中，通过预加重驱动器612对LVDS信号进行预加重驱动，即能够满足电力现场对传输信号的距离要求。采用上述增强型的LVDS技术还有两个优点，一是，与传统的分合闸控制电缆和辅助接点电缆方式相比较，解决了实时性与可靠性矛盾的问题，后者需要若干ms的采集和去抖抗扰时间；二是，有利于通过通讯链路实现开关设备智能化，在正常无故障运行时不断监测控制回路和快速快速永磁开关状态，以免发生失电切换时系统拒动的问题。
发送端网络变压器613，对预加重驱动器612处理的数据进行电气隔离，并将隔离后的数据发送至接收模块620。具体而言，发送端网络变压器613的电气隔离功能主要为：将预加重驱动器612处理后的LVDS信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号的质量，从而使得信号传输得更远。同时发送端网络变压器613通过电磁场的转换耦合到双绞线630，这样使得双绞线630与预加重驱动器612之间没有物理上的连接但仍然传递了信号，隔断了信号中的直流分量，提高了发送模块610的抗干扰能力。另外，即使双绞线630两端设备的0V电平不同，该发送端网络变压器613仍能保证在两个设备中正常传送信号。
因此，发送模块610通过采用上述各组成结构，不仅能够实现数据的高速传输，还具有较强的抗干扰能力，并能传输较长的距离，满足电网电源切换系统对数据传输速度和距离的要求。
可以理解的是，发送模块610的组成结构并不限于上述一种情况，只要能够实现根据待发送数据向接收模块620发送抗干扰处理后的低电压差分信号的功能即可。例如，在LVDS输出接口611、预加重驱动器612及发送端网络变压器613已经能够实现发送模块610的上述功能的情况下，即可省略编码器614。
具体的，接收模块620包括接收端网络变压器621、自适应均衡器622及接收端转换器623。其中，接收端网络变压器621、自适应均衡器622及接收端转换器623依次连接。
接收端网络变压器621，对发送模块610传来的数据进行隔离，并将隔离后的数据输出至自适应均衡器622。与发送端网络变压器613类似，接收端网络变压器621同样能够提高接收模块620的抗干扰能力，并保证在发送模块610与接收模块620的0V电平不同的情况下仍能正常传输数据。
自适应均衡器622，对接收端网络变压器621处理后的数据进行自适应均衡处理，并将自适应均衡处理后的数据输出至接收端转换器623。由于发送模块610发送的数据经双绞线630传输后会发生衰减现象，因此本实施例通过设置自适应均衡器622，根据信道的变化来自适应调整均衡参数，通过调整和补偿增益来降低信号干扰，进而提高接收的LVDS信号的质量。
接收端转换器623，根据自适应均衡器622处理后的数据输出待发送数据。其中，接收端转换器623可以具体由去加重电路与LVDS输入接口电路构成。这时先由去加重电路将自适应均衡器622处理后的LVDS信号中的高频分量压低，再由LVDS输入接口电路将该LVDS信号转换为待发送数据。
可以理解的是，接收模块620的组成结构不限于上述一种情况，只要能够实现根据发送模块610传来的数据输出待发送数据的功能即可，例如若发送模块610设置了编码器614，则接收模块620还应设置与编码器614功能相反的解码器。
在电网电源切换系统中，断路器的分合闸时间很大程度上决定了整个切换过程的长短，因此在本实施例中，选用快速永磁开关单元700作为断路器，以缩短断路器的分合闸时间，进一步提高电网电源切换系统的切换速度。
快速永磁开关单元700，在第一电源100出现故障时断开第一电源100向母线300的供电电路，并接通第二电源200向母线300的供电电路。在本实施例中，快速永磁开关单元700是指合闸时间介于5ms至10ms之间，分闸时间介于4ms至6ms之间。
具体的，快速永磁开关单元700包括驱动模块710和快速永磁机构720，且驱动模块710的两端分别与通讯单元600、快速永磁机构720连接。其中，驱动模块710在主控单元500控制下驱动快速永磁机构720断开或导通，且驱动模块710还用于将快速永磁机构720的工作状态通过通讯单元600发送至主控单元500。
在本实施例中，快速永磁机构720选用由快速永磁体实现合闸保持、弹簧实现分闸保持的单稳态快速永磁机构，且快速永磁机构720的合闸、分闸速度越快越好，就能进一步缩短整个电网电源切换系统的切换时间。该快速永磁机构720具体工作原理如下。
当快速永磁机构720处于合闸位置时，线圈中无电流通过，由于永久磁铁的作用，动铁芯保持在上端。而快速永磁机构720即将分闸时，在操作线圈中接入特定方向的电流，该电流在动铁芯上端产生与快速永磁体磁场相反方向的磁场，使动铁芯受到的磁吸力减小。而当动铁芯受到的向上的合力小于弹簧的拉力时，动铁芯向下运动，即可使得快速永磁机构720实现分闸功能。
当快速永磁机构720处于分闸位置时，在操作线圈中接入与上述分闸操作时相反的电流。这一电流在静铁芯上部产生与快速永磁体磁场方向相同的磁场。当该电流增大到一定值时，向上的电磁合力大于弹簧的反力，动铁芯向上运动，从而实现合闸，并使得分闸弹簧储能。
因此，快速永磁机构720将分合闸时间短的特点发挥到了极致，能够将合闸时间由常规中压开关的30ms缩短到9ms以内，减少70％的合闸时间，分闸时间则缩小到6ms，满足电网电源切换系统进行快速切换的要求。其中，为了实现分合闸时间的大幅度减少，需要对驱动模块710和线圈进行全方位的优化。主要是针对大电流进行优化。因为如果要缩小合分闸时间，必须要提高线圈的激磁速度，这就需要减少电感和增大电流，因此合理的线圈匝数和驱动电压都是至关重要的。
另外，对于断路器而言，开关的稳定性直接影响电网电源切换系统的稳定运行。而快速永磁机构720具有较高的动作稳定性，合分闸时间的分散性能够控制在1ms之内，甚至更低，进一步提高了电网电源切换系统的工作性能。
对于电网电源切换系统来说，硬件组成结构在很大程度上决定了完成整个切换过程所花费的时间，而断路器、位于主控单元和断路器之间的传输信号系统在整个电源电网切换系统中的硬件组成结构方面占了很大比重。因此只要改进传输信号系统和断路器的硬件结构，则能较明显改进切换速度。
在本实施例中，传输信号系统为通讯单元600，断路器为快速永磁开关单元700。其中，通讯单元600采用的低电压差分信号模式在点对点传输过程中，能够达到几百兆的速率，使得从主控单元500发出控制命令到快速永磁开关单元700开始执行命令这一过程共经历的时间从十几毫秒缩短至不到1毫秒。同时快速永磁开关单元700能够将合闸时间由传统开关的30ms缩短至10ms以内，减少70％的合闸时间，而分闸时间则缩小至6ms以内。因此，该电网电源切换系统在通讯单元600减少了数据传输时间的基础上又能通过快速永磁开关单元700快速进行合闸、分闸操作，对切换过程中的各个环节进行统筹优化，能显著的减少整个切换过程的时间，提高了切换速度。
需要说明的是，电网电源切换系统中的第一电源100、第二电源200、母线300、通讯单元600及快速永磁开关单元700的数量不限于上述一种情况，还可以有若干数量，只要能够保证任一母线300都有供电电源，任一电源都有备用电源，主控单元500与所有的通讯单元600连接，通讯单元600与快速永磁开关单元700分别一一对应连接，母线300与供电电源之间接有快速永磁开关单元700，且互为备用电源的两个电源之间能够通过快速永磁开关单元700进行切换即可。
例如，以两电源双母线系统为例，可设置第一电源向第一母线供电，第二电源向第二母线供电。主控单元分别与各通讯单元连接。通讯单元与快速永磁开关单元分别一一对应连接。第一电源与第一母线之间、第二电源与第二母线之间及第一母线与第二母线之间分别接有一个快速永磁开关单元。另外，第一电源与第二电源互为备用电源。
那么在这种情况下，主控单元，在第一电源或第二电源出现故障时通过控制快速永磁开关单元来控制备用电源代替第一电源或第二电源供电。通讯单元，在主控单元与快速永磁开关单元之间通过低电压差分信号模式传输数据。
快速永磁开关单元，在第一电源出现故障时断开第一电源向第一母线的供电电路并接通第一母线与第二母线之间的电路，之后第二电源即可通过第二母线向第一母线供电。同时，快速永磁开关单元，在第二电源出现故障时断开第二电源向第二母线的供电电路并接通第一母线与第二母线之间的电路，之后第一电源即可通过第一母线向第二母线供电。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电网电源切换系统，至少包括第一电源、第二电源及母线，其中，所述第一电源向所述母线供电，且所述第二电源为所述第一电源的备用电源，其特征在于，还至少包括主控单元、若干通讯单元及若干快速永磁开关单元；所述主控单元分别与各所述通讯单元连接；所述通讯单元与快速永磁开关单元分别一一对应连接，且所述第一电源与所述母线之间、所述第二电源与所述母线之间分别接有一个所述快速永磁开关单元；
所述主控单元，在所述第一电源出现故障时通过控制所述快速永磁开关单元来控制所述第二电源代替所述第一电源供电；所述通讯单元，在所述主控单元与快速永磁开关单元之间通过低电压差分信号模式传输数据；
所述快速永磁开关单元，在所述第一电源出现故障时断开所述第一电源向所述母线的供电电路，并接通所述第二电源向所述母线的供电电路。
2.根据权利要求1所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述通讯单元包括发送模块和接收模块；所述发送模块，根据待发送数据向所述接收模块发送抗干扰处理后的低电压差分信号，所述待发送数据为所述主控单元或快速永磁开关单元发送的数据；所述接收模块，根据所述发送模块传来的数据输出所述待发送数据。
3.根据权利要求2所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述接收模块包括依次连接的接收端网络变压器、自适应均衡器及接收端转换器；所述接收端网络变压器，对所述发送模块传来的数据进行隔离，并将隔离后的数据输出至所述自适应均衡器；所述自适应均衡器，对所述接收端网络变压器处理后的数据进行自适应均衡处理，并将自适应均衡处理处理后的数据输出至所述接收端转换器；所述接收端转换器，根据所述自适应均衡器处理后的数据输出所述待发送数据。
4.根据权利要求2所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述发送模块包括依次连接的LVDS输出接口、预加重驱动器及发送端网络变压器；所述LVDS输出接口，根据所述待发送数据输出对应的LVDS信号；所述预加重驱动器，对所述LVDS信号进行预加重驱动，并将预加重驱动后的数据输出至所述发送端网络变压器；所述发送端网络变压器，对所述预加重驱动器处理的数据进行电气隔离，并将隔离后的数据发送至所述接收模块。
5.根据权利要求4所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述发送模块还包括与所述LVDS输出接口连接的编码器，且所述编码器对所述待发送数据进行8比特/10比特编码，并将编码后的数据传送至所述LVDS输出接口。
6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述发送模块与接收模块之间通过双绞线传输线数据。
7.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述快速永磁开关单元包括相互连接的驱动模块和快速永磁机构；所述驱动模块在所述主控单元控制下驱动所述快速永磁机构断开或导通，且所述驱动模块还用于将所述快速永磁机构的工作状态通过所述通讯单元发送至所述主控单元。
8.根据权利要求7所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述快速永磁机构为单稳态快速永磁机构。
9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述主控单元包括中央处理系统、通讯板及人机接口系统；所述中央处理系统分别与所述通讯板、人机接口系统连接；
所述中央处理系统，起核心控制作用；所述通讯板，与所述通讯单元通讯；所述人机接口系统，用于所述中央处理系统与用户进行交互。
10.根据权利要求9所述的电网电源切换系统，其特征在于，所述主控单元还包括功能扩展插件系统，且所述功能扩展插件系统与所述中央处理系统连接。
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