发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中缺乏针对多路供电源的可靠电源配电系统的缺陷,提供一种通过市电间联络和油机进线的方案来自动投切的电源配电系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电源配电系统,包括PLC控制器、联络开关以及四个进线开关,所述四个进线开关包括位于第一侧的第一市电开关和第一油电开关,以及位于第二侧的第二市电开关和第二油电开关;第一市电供电端和油电供电端分别通过所述第一市电开关和第一油电开关连接至第一侧电源输出母线;第二市电供电端和油电供电端分别通过所述第二市电开关和第二油电开关连接至第二侧电源输出母线;所述联络开关连接在第一侧电源输出母线和第二侧电源输出母线之间;所述PLC控制器采集所述第一市电开关和第二市电开关的前端电源信号,在检测到两路市电其中一路失电时,输出命令控制失电侧油电开关合闸并启动油机供电,或者控制联络开关合闸由另一侧市电供电。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述PLC控制器采集所述四个进线开关的前端电源信号,在检测当前进线开关的前端电源失电时,PLC控制器输出命令分闸当前进线开关,当检测到两侧电源输出母线均失电时,所述PLC控制器输出命令分闸联络开关。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述PLC控制器接收用户设置的自投自复或者自投手复的供电恢复方式,在自投自复方式时,所述PLC控制器在检测到当前侧市电恢复供电时,发送命令控制该侧市电开关合闸,并分闸该侧油电开关或者联络开关以恢复该侧市电供电模式;在检测到自投手复时不执行上述操作。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述PLC控制器接收用户设置的市电优先或者油电优先的供电方式,在市电优先方式时,所述PLC控制器在检测到两路市电其中一路断电时,合闸联络开关由另一侧市电供电;在油电优先方式时,所述PLC控制器在检测到两路市电其中一路失电时,合闸失电侧油电开关并启动油机供电。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述PLC控制器在检测到进线开关或者联络开关符合开关合闸条件时,设置延时时间输出合闸信号。
在根据本发明所述的电源配电系统中,同一侧的市电开关和油电开关之间设置有缆绳机械联锁。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述联络开关以及四个进线开关之间设置有电气联锁,以控制所述联络开关以及四个进线开关中只能合闸两个开关。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述联络开关和四个进线开关均包括以下控制组件:分闸控制单元、合闸控制单元、电气联锁单元和电源信号继电器;其中所述分闸控制单元包括:第一模式选择开关、手动分闸按钮、分闸线圈以及受PLC的分闸信号控制闭合的PLC自动分闸触头;所述第一模式选择开关的输入端连接不间断电源,两个输出端分别通过手动分闸按钮和PLC自动分闸触头连接在一起,并通过所述分闸线圈接地;其中所述合闸控制单元包括:第二模式选择开关、手动合闸按钮、合闸线圈以及受PLC的合闸信号控制闭合的PLC自动合闸触头;所述第二模式选择开关的输入端通过电气联锁单元连接该进线开关对应的供电端,两个输出端分别通过手动合闸按钮和PLC自动合闸触头连接在一起,并通过所述合闸线圈接地;所述电源信号继电器连接在该进线开关对应的供电端与地之间,并将电源检测信号发送给所述PLC控制器。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述进线开关的电气联锁单元至少包括四个常闭触点和油电优先选择常开触点;
第一市电开关的电气联锁单元包括共同串联在第一市电供电端与合闸控制单元之间的:第一油电开关的常闭触点,并联的第二油电开关的常闭触点和油电优先选择常开触点,以及并联的联络开关和第二市电开关的常闭触点;
第一油电开关的电气联锁单元包括共同串联在油电供电端与合闸控制单元之间的:第一市电开关的常闭触点,并联的第二市电开关的常闭触点和油电优先选择常开触点,以及并联的联络开关和第二油电开关的常闭触点;
第二油电开关的电气联锁单元包括共同串联在油电供电端与合闸控制单元之间的:第二市电开关的常闭触点,并联的第一市电开关的常闭触点和油电优先选择常开触点,以及并联的第一油电开关的常闭触点和联络开关;
第二市电开关的电气联锁单元包括共同串联在第二市电供电端与合闸控制单元之间的:第二油电开关的常闭触点,并联的第一油电开关的常闭触点和油电优先选择常开触点,以及并联的第一市电开关的常闭触点和联络开关。
在根据本发明所述的电源配电系统中,所述联络开关的电气联锁单元至少包括四个常闭触点;其中第二油电开关和第二市电开关的常闭触点串联在第一侧电源输出母线与第二模式选择开关的输入端之间;第一油电开关和第一市电开关的常闭触点串联在第二侧电源输出母线与第二模式选择开关的输入端之间。
实施本发明的电源配电系统,具有以下有益效果:本发明在市电、油机供电的基础上增加自动控制方式,只要有一路电源正常可以通过市电间联络和油机进线的方案来自动投切,确保任何异常情况都能根据供电情况而自动合闸,保证可靠供电。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图1,为根据本发明优选实施例的电源配电系统的控制原理图。如图1所示,该实施例提供的电源配电系统至少包括PLC控制器(图中未示出)、联络开关3QF以及四个进线开关,这四个进线开关包括位于第一侧的第一市电开关1QF和第一油电开关2QF,以及位于第二侧的第二市电开关5QF和第二油电开关4QF。上述进线开关和联络开关优选采用断路器实现。
其中第一市电供电端J1通过第一市电开关1QF连接至第一侧电源输出母线,油电供电端J3通过第一油电开关2QF连接至第一侧电源输出母线,因此第一市电开关1QF和第一油电开关2QF可以分别控制第一路市电和油电给第一侧电源输出母线供电。
第二市电供电端J2通过第二市电开关5QF连接至第二侧电源输出母线,油电供电端J3通过第二油电开关4QF连接至第二侧电源输出母线,因此第二市电开关5QF和第二油电开关4QF可以分别控制第二路市电和油电给第二侧电源输出母线供电。上述油电供电端J3也可以采用两个端口分别向两侧供电。
联络开关3QF连接在第一侧电源输出母线和第二侧电源输出母线之间,控制两者并线。
PLC控制器可以采集第一市电开关1QF和第二市电开关5QF的前端电源信号,即第一路市电和第二路市电,在检测到两路市电其中一路失电时,输出命令控制失电侧的油电开关合闸并启动油机供电,或者控制联络开关3QF合闸由另一侧市电供电。例如,第一路市电失电时,PLC控制器可以选择两种方式保障第一侧电源输出母线的供电。第一种方式为输出合闸信号控制第一油电开关2QF合闸,同时启动油机即经由油电供电端J3供电。第二种方式为输出合闸信号控制联络开关3QF合闸,由第二路市电经由第二市电开关5QF后为其供电。第二路市电失电时亦然。
在本发明的优选实施例中,电源配电系统可以采用PLC自动控制方式和手动控制方式。其中五个断路器的控制方式可通过每个断路器对应模式选择开关进行“手动”、“自动”选择。
下面主要对本发明的PLC自动控制方式进行详细介绍。PLC自动控制方式下的分闸控制过程如下:由PLC控制器采集前述四个进线开关的前端电源信号,在检测当前进线开关的前端电源失电时,PLC控制器输出分闸信号控制当前进线开关分闸,当检测到两侧电源输出母线均失电时,PLC控制器输出分闸信号控制联络开关3QF分闸。
PLC自动控制方式下的合闸控制则需要根据需要进行设置。在本发明的优选实施例中,可以进一步提供“自投自复”、“自投手复”选择,PLC控制器接收用户设置的自投自复或者自投手复的供电恢复方式。
(1)当选择“自投自复”时,当停电市电恢复供电时,供电系统恢复原有市电正常的供电方式;具体地,在自投自复方式时,PLC控制器在检测到当前侧市电恢复供电时,发送命令控制该侧市电开关合闸,并分闸该侧油电开关或者联络开关以恢复该侧市电供电模式。
(2)当选择“自投手复”时,当停电市电恢复供电时,供电方式仍然保持不变,若需要恢复市电停电前的供电方式需要手动操作;具体地,在自投自复方式时,如果当前侧市电恢复供电,PLC控制器不会执行上述自投自复中的操作,而是等待用户手动操作来恢复当前侧市电供电。
在本发明的优选实施例中,市电和油电优先性可进一步提供“市电优先”、“油电优先”选择。PLC控制器接收用户设置的市电优先或者油电优先的供电方式。
(1)当选择“市电优先”时,两路市电供电只要有一路市电供电正常,都保持由市电供电,不启动油机;当两路市电均失电后,启动油机分别给两段母线供电。
具体地,在市电优先方式时,PLC控制器在检测到两路市电其中一路断电时,合闸联络开关由另一侧市电供电。PLC控制器在检测两路市电均失电后,发送油机启动信号给油机,并启动两个油电开关,由油机分别给两段母线供电。
(2)当选择“油电优先”时,只要一路市电失电,就启动对应油机给失电市电侧母线供电;当两路市电均失电时,由两路油机分别给两段母线供电。
具体地,在油电优先方式时,PLC控制器在检测到两路市电其中一路失电时,合闸失电侧油电开关并启动油机供电。PLC控制器在检测两路市电均失电后,发送油机启动信号给油机,并启动两个油电开关,由油机分别给两段母线供电。
本发明中还可以进一步对开关合分闸延时时间进行设置。PLC控制器在检测到进线开关或者联络开关符合开关合闸条件时,设置延时时间输出合闸信号。
(1)第一市电开关1QF和第二市电开关5QF具备合闸条件后,PLC控制器可根据需要设置延时时间输出自动合闸信号;
(2)联络开关3QF具备合闸条件后,PLC控制器可根据需要设置延时时间输出自动合闸信号;
(3)第一油电开关2QF和第二油电开关4QF具备合闸条件后,PLC控制器可根据需要设置延时时间输出自动合闸信号。
在本发明的另一些实施例中,还可以通过在开关中采用继电器和延时芯片等方式对开关的合闸或者分闸时间进行延时设置。
除了上述PLC自动控制方式外,本发明的电源配电系统还可采用手动控制方式,即各个断路器控制方式选择“手动”状态功能。两路市电进线、两路油电进线及联络开关由用户根据供电情况对开关进行手动选择性分合闸。为了保障手动控制方式时电源正常供给,对应市电和油电之间设置了缆绳机械联锁,即位于同一侧的市电开关和油电开关之间设置有缆绳机械联锁。联络开关3QF以及四个进线开关之间设置有电气联锁,以控制联络开关3QF以及四个进线开关中任何情况下只能合闸两个开关。
请参阅图2,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中第一市电开关的控制原理图。本发明中第一市电开关1QF的控制组件至少包括:分闸控制单元102、合闸控制单元101、电气互锁单元103和电源信号继电器1KA2。其中,分闸控制单元102包括:第一模式选择开关、手动分闸按钮1STP、分闸线圈YO以及受PLC的分闸信号控制闭合的PLC自动分闸触头1K2。第一模式选择开关通过模式选择开关1SA的第一部分实现,当用户通过操作模式选择开关1SA选择“手动”状态时,第一市电开关及电源配电系统进入手动控制方式,用户通过操作手动合闸按钮1ST和手动分闸按钮1STP对该断路器进行合闸和分闸,也可通过触摸屏进行统一手动控制。如图2中所示,第一模式选择开关的输入端共同连接至不间断电源UPS-L,两个输出端分别通过手动分闸按钮1STP和PLC自动分闸触头1K2连接在一起,并通过分闸线圈YO接地UPS-N。该分闸控制单元102由UPS供电,以避免该进线开关的前端电源失电时分闸功能失效。并且,由模式选择开关1SA选择“自动”或“手动”方式后,可以分别通过手动分闸按钮1STP和PLC自动分闸触头1K2导通回路,控制分闸线圈YO得电,进而使第一市电开关1QF分闸。在本发明的优选实施例中,分闸控制单元102还可进一步包括合闸指示灯1L1和分闸指示灯1L2。其中合闸指示灯1L1与第一市电开关的第一常开触点1QF-Q1串联在USP供电回路中,分闸指示灯1L2与第一市电开关的第二常闭触点1QF-Q2串联在USP供电回路中,进而分别在第一市电开关1QF合闸或者分闸时发光,例如合闸时显示红色,分闸时显示绿色。
合闸控制单元102包括:第二模式选择开关、手动合闸按钮1ST、合闸线圈YC以及受PLC的合闸信号控制闭合的PLC自动合闸触头1K1。第二模式选择开关通过模式选择开关1SA的第二部分实现,与第一模式选择开关联动。第二模式选择开关的输入端通过电气联锁单元103连接该进线开关对应的供电端,如第一市电供电端J1。第二模式选择开关的两个输出端分别通过手动合闸按钮1ST和PLC自动合闸触头1K1连接在一起,并通过合闸线圈YC接地。该合闸控制单元101由第一市电供电端引入火线1L2供电,因此仅能在该进线开关前端电源上电时作用。并且合闸控制单元101与电气互锁单元103串联在回路中,当电气互锁单元103因为其它进线开关或者联络开关的开合闸状态而不满足合闸条件被锁定时,合闸控制单元101也无法得到供电。在合闸控制单元101中,由模式选择开关1SA选择“自动”或“手动”方式后,可以分别通过手动合闸按钮1ST和PLC自动合闸触头1K1导通回路,控制合闸线圈YC得电,进而使第一市电开关1QF合闸。该合闸控制单元101还可进一步包括储能线圈M。
电源信号继电器1KA2连接在该进线开关对应的供电端与地之间,并将电源检测信号发送给PLC控制器。优选地,该第一市电开关1QF还可以进一步包括中间继电器1KA1,与第一市电开关的第三常开触点1QF-Q3串联在该进线开关对应的供电端与地之间,以扩展功能。
联络开关以及四个进线开关的电路原理类似,都分为前述分闸控制单元102、合闸控制单元101、电气互锁单元103和电源信号继电器。区别在于各个开关电气互锁单元103的具体组成不同,并且联络开关的电气互锁单元103的连接关系略有区别。下面结合附图分别对这些区别点进行介绍。
在图2示出的第一市电开关1QF的电气互锁单元103中,第二油电开关4QF的常闭触点和油电优先选择常开触点并联后,一端通过第一油电开关2QF的常闭触点连接至第一市电供电端J1,即图2中引出的火线1L2,另一端通过并联的联络开关3QF和第二市电开关5QF的常闭触点连接至第二模式选择开关的输入端。其中油电优先选择常开触点为油电优先选择继电器KA3的常开触点,该油电选择继电器KA3采集用户输入的油电优先选择信号,并在用户选择“油电优先”时上电,在用户选择“市电优先”时失电。第一市电开关1QF引入2QF-5QF的这些开关辅助触点后,就能启动电气互锁功能,保证任何情况下5个开关都只能合闸2个开关。例如,第一市电开关1QF只有同时满足下列3个条件电气互锁单元103才能导通,使开关处于自动或者手动的合闸信号控制下:a)第一油电开关2QF分闸;b)第二油电开关4QF分闸或者“油电优先”;c)联络开关3QF分闸或第二市电开关5QF分闸。由此可见,当第一油电开关2QF合闸时,第一市电开关1QF被锁定,以避免合闸导致第一路市电和油电同时给第一侧电源输出母线供电。当联络开关3QF合闸并且第二市电开关5QF合闸时,第一市电开关1QF被锁定,以避免合闸导致第一路市电和第二路市电同时给第一侧电源输出母线供电。
请参阅图3,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中第二市电开关的控制原理图。在图3示出的第一油电开关2QF的电气互锁单元103中,第二市电开关5QF的常闭触点和油电优先选择常开触点并联后,一端通过第一市电开关1QF的常闭触点连接至油电供电端J2,即图3中引出的火线2L2,另一端通过并联的联络开关3QF和第二油电开关4QF的常闭触点连接至第二模式选择开关的输入端。第一油电开关2QF只有同时满足下列3个条件电气互锁单元103才能导通,使开关处于自动或者手动的合闸信号控制下:a)第一市电开关1QF分闸;b)第二市电开关5QF分闸或者“油电优先”;c)联络开关3QF分闸或第二油电开关4QF分闸。由此可见,当第一市电开关1QF合闸时,第一油电开关2QF被锁定,以避免合闸导致第一路市电和油电同时给第一侧电源输出母线供电。当联络开关3QF合闸并且第二油电开关4QF合闸时,第一油电开关2QF被锁定,以避免合闸导致两路油电同时给第一侧电源输出母线供电。并且在“油电优先”模式下,当第一路市电停止供电时,PLC控制器分闸第一市电开关1QF,此时联络开关3QF也处于分闸状态下,图3中电气互锁单元103符合前述3个条件,使第一油电开关2QF具备合闸条件,再由PLC控制器发送合闸信号合闸第一油电开关2QF并启动油机供电。在“市电优先”模式下,当第一路市电停止供电时,PLC控制器分闸第一市电开关1QF,并合闸联络开关3QF由第二路市电供电,此时第二市电开关5QF处于合闸的状态下,图3中电气互锁单元103没有同时符合前述3个条件,使第一油电开关2QF不具备合闸条件。
请参阅图4,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中联络开关的控制原理图。在图4示出的联络开关3QF的电气互锁单元103中,第二油电开关4QF和第二市电开关5QF的常闭触点串联在第一侧电源输出母线如火线1L12与第二模式选择开关的输入端之间,第一油电开关2QF和第一市电开关1QF的常闭触点串联在第二侧电源输出母线如火线2L12与第二模式选择开关的输入端之间。联络开关3QF只有满足下列2个条件之一电气互锁单元103才能导通,使开关处于自动或者手动的合闸信号控制下:a)第二油电开关4QF分闸且第二市电开关5QF分闸;b)第一油电开关2QF分闸且第一市电开关1QF分闸。由此可见,只有第一侧两个进线开关全部分闸或者第二侧两个进线开关全部分闸时,才能够启动联络开关3QF。此外,图4中还增设了中间继电器3KA1,起到切换作用,在两端母线中任何一段有电的情况下,可以保证联络开关3QF的控制回路供电。
请参阅图5,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中第二油电开关的控制原理图。在图5示出的第二油电开关4QF的电气互锁单元103中,第二市电开关5QF的常闭触点,一端通过并联的第一市电开关1QF的常闭触点和油电优先选择常开触点后连接至油电供电端J2,另一端通过并联的第一油电开关2QF的常闭触点和联络开关3QF连接至第二模式选择开关的输入端。
请参阅图6,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中第二市电开关的控制原理图。在图6示出的第二油电开关4QF的电气互锁单元103中,第二油电开关4QF的常闭触点,一端通过并联的第一油电开关2QF的常闭触点和油电优先选择常开触点后连接至第二市电供电端,另一端通过并联的第一市电开关1QF的常闭触点和联络开关3QF连接至第二模式选择开关的输入端。
第二侧的第二油电开关4QF和第二市电开关5QF的控制原理与第一侧相对应,在此不再赘述。
请参阅图7,为根据本发明优选实施例的电源配电系统中PLC控制器的二次接线原理图。该PLC控制器10由外部提供不间断控制电源,并可以通过触摸屏或重启电源方式进行复位。如图7所示,该PLC控制器10与前述各个开关相连,采集的信号包括:
(1)1QF-5QF分合闸状态;由各个进线开关和联络开关的进线柜引来,表示1QF-5QF所处的合闸或者分闸状态;
(2)I段市电检测、II段市电检测、I段油机检测和II段油机检测;由4个进线开关的进线柜引来,可通过前述电源信号继电器1KA2采集,分别对应4个进线开关前端的第一路市电、第二路市电、第一路油电和第二路油电的电源检测信号;
(3)I段母线检测和II段母线检测;由联络开关3QF的进线柜引来,分别对应第一侧电源输出母线和第二侧电源输出母线的电源检测信号;
(4)1QF-5QF手动信号,1QF-5QF自动信号;由1QF-5QF中模式选择开关的1SA-5SA采集,分别对应5个断路器的“自动”或“手动”模式;
(5)自投自复、自投手复、市电优先和油电优先;由PLC控制器10接收用户设置而确定;
PLC控制器10发出的信号包括:
(1)1QF-5QF分闸信号,1QF-5QF合闸信号;当PLC控制器10判断符合合闸或者分闸条件时,发出对应信号至联络开关和各个进线开关的进线柜,以控制各个开关的分闸和合闸;
(2)1QF-5QF合闸失败信号;由PLC控制器10根据前述采集的1QF-5QF分合闸状态判断发出的合闸信号是否成功,如果1QF-5QF合闸失败时,PLC控制器10发出对应合闸失败信号提醒用户;
(3)油机启动信号,油机停止信号;当PLC控制器10判断符合油机启动或者停止条件时,发出对应信号控制油机启动或者停止。
综上所述,本发明提供的电源配电系统采用四进线一联络方案,在市电、油机供电的基础上增加自动控制方式,只要有一路电源正常可以通过市电间联络和油机进线的方案来自动投切,确保任何异常情况都能根据供电情况而自动合闸,保证可靠供电,特别适应于数据中心等对供电可靠性要求更高的供配电领域。并且本发明中市电与油电开关之间具备机械联锁,四进线开关与联络开关之间具备电气互锁信号,可靠的保证了任何情况下市电和油电进线开关之间不会同时合闸,且5个开关只能合闸其中的2个开关。此外,本发明中还可通过对应选择开关选择自投自复、自投手复、市电优先还是油电优先。本发明的四进线一联络开关在手动控制方式时,还可通过触摸屏进行统一手动控制,相应合分闸延时时间也可通过触摸屏设置。
本发明是根据特定实施例进行描述的,但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时,可进行各种变化和等同替换。此外,为适应本发明技术的特定场合或材料,可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此,本发明并不限于在此公开的特定实施例,而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。