CN111181157B - 负荷切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负荷切换系统，包括：控制模块和负荷切换模块；所述负荷切换模块与配电变压器、负荷端连接，用于根据所述控制模块的控制指令进行配电变压器与负荷端之间的负荷切换；所述控制模块采集所述负荷切换模块各个端口的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制所述负荷切换模块的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。本发明提供的负荷切换系统智能快捷，且能够有效提高配电变压器容量的利用率，保障供电网的稳定。

Description

负荷切换系统

技术领域

本发明属于电路控制技术领域，更具体地说，是涉及一种负荷切换系统。

背景技术

在配电网方面，随着各种分布式能源、微电网、电动汽车以及其他储能装置的大量接入，现有的辐射型配网结构已经无法满足多元化、个性化用电需求，高随机性的电源或负荷极容易造成馈线过载或电压越限问题，因此限制了新能源并网发电的功率消纳。此外，随着随机性负荷的接入，导致变压器出现过载的几率大大增加，对供电网的稳定性也造成了不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负荷切换系统，以合理进行负荷切换，从而提高配电变压器容量的利用率，保证供电网的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种负荷切换系统，该系统包括：控制模块和负荷切换模块；

所述负荷切换模块用于根据所述控制模块的控制指令进行负荷切换，所述控制模块采集所述负荷切换模块各个端口的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制所述负荷切换模块的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

可选地，所述负荷切换模块包括第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、第一电容、第二电容、第一滤波器、第二滤波器和双向可控晶闸管；

所述第一变流器的交流端与第一配电变压器连接，所述第一变流器的第一直流端与第一电容的第一端、双向可控晶闸管的第一端、第三变流器的第二直流端连接，所述第一变流器的第二直流端与第一电容的第二端、第二变流器的第二直流端、第三变流器的第一直流端连接；

所述第二变流器的交流端与第二配电变压器连接，所述第二变流器的第一直流端与第二电容的第一端、双向可控晶闸管的第二端、第四变流器的第二直流端连接，所述第二变流器的第二直流端与第二电容的第二端、第四变流器的第一直流端连接；

所述第三变流器的交流端与第一滤波器的第一端连接，所述第一滤波器的第二端与第一负荷端连接；所述第四变流器的交流端与第二滤波器的第一端连接，所述第二滤波器的第二端与第二负荷端连接；

所述控制模块采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

可选地，所述控制模块包括检测单元、运算单元、驱动单元和通讯单元；

所述检测单元的输入端与第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端连接，所述检测单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；所述运算单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管连接；所述通讯单元的输入端为上层调度信息的接收端口，所述通讯单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；

所述检测单元采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并将所述实时电流电压信息发送至运算单元；所述运算单元根据所述实时电流电压信息以及上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述驱动单元；所述驱动单元根据所述驱动信号调整所述第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，包括：

将第一配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第一端口，将第二配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第二端口，将第一负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第三端口，将第二负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第四端口；

所述控制模块根据所述实时电流电压信息对第一端口、第二端口、第三端口、第四端口进行故障检测；

若故障检测结果显示第一端口、第二端口、第三端口、第四端口均无故障，则控制第一变流器、第二变流器工作在整流模式，控制第三变流器、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；

其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电；所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口出现短路故障，第二端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第一变流器截止，并检测第二端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷；

若第二端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第二变流器工作在整流模式、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器和第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；

若第二端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第三变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电，所述第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口出现短路故障，第一端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第二变流器截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷；

若第一端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器和第四变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；

若第一端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第四变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电，所述第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第三端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第四端口无故障，则控制第三变流器截止，并检测第二端口是否能够消纳第二负荷端的所有负荷；

若第二端口能够消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电，所述第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作。

若第二端口不能消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第一变流器输出的直流电流和第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器和第二配电变压器向第二负荷端供电。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第四端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第三端口无故障，则控制第四变流器截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端的所有负荷；

若第一端口能够消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第二变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电，所述第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作；

若第一端口不能消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流和第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器和第二配电变压器向第一负荷端供电。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口、第四端口出现短路故障，第二端口、第三端口无故障，则控制第一变流器和第四变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；

其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第一负荷端供电。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口、第三端口出现短路故障，第一端口、第四端口无故障，则控制第二变流器和第三变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；

其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第二负荷端供电。

可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口和第二端口出现短路故障、或第三端口和第四端口出现短路故障，则控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器截止，控制双向可控晶闸管关断，负荷切换系统停止运行。

本发明提供的负荷切换系统的有益效果在于：本发明通过控制模块采集负荷切换模块各个端口的实时电流电压信息，并根据采集的实时电流电压信息控制负荷切换模块的工作状态，实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。相对于现有技术中直接限制负荷的方式，本发明提供的负荷切换系统更加的快捷智能，不仅能够提高配电变压器容量的利用率，还有利于保障供电网的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的负荷切换系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的控制模块的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的负荷切换系统的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的负荷切换系统的结构示意图。该负荷切换系统包括：控制模块200和负荷切换模块100。

负荷切换模块100与配电变压器、负荷端连接，用于根据控制模块200的控制指令进行配电变压器与负荷端之间的负荷切换；

控制模块200采集负荷切换模块100各个端口的实时电流电压信息，并根据实时电流电压信息控制负荷切换模块100的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。负荷切换模块100包括第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、第一电容15、第二电容16、第一滤波器17、第二滤波器18和双向可控晶闸管19。

第一变流器11的交流端与第一配电变压器连接，第一变流器11的第一直流端与第一电容15的第一端、双向可控晶闸管19的第一端、第三变流器13的第二直流端连接，第一变流器11的第二直流端与第一电容15的第二端、第二变流器12的第二直流端、第三变流器13的第一直流端连接。

第二变流器12的交流端与第二配电变压器连接，第二变流器12的第一直流端与第二电容16的第一端、双向可控晶闸管19的第二端、第四变流器14的第二直流端连接，第二变流器12的第二直流端与第二电容16的第二端、第四变流器14的第一直流端连接。

第三变流器13的交流端与第一滤波器17的第一端连接，第一滤波器17的第二端与第一负荷端连接。第四变流器14的交流端与第二滤波器18的第一端连接，第二滤波器18的第二端与第二负荷端连接。

控制模块200采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

在本实施例中，第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14均为受控源，该受控源可以为受控电压源，也可以为受控电流源。具体的，第一变流器11和第二变流器12可以将来自第一配电变压器或第二配电变压器的交流电压/电流整流为直流电压/电流，第三变流器13和第四变流器14可以将来自第一变流器11和第二变流器1的直流电压/电流逆变为交流电压/电流。

在本实施例中，可参考图3，图3是本发明实施例提供的负荷切换系统的单侧结构示意图。具体的，图3中包含第一变流器11、第三变流器13、第一滤波器17，其中，第一变流器11和第三变流器13中均可使用多个电压源变流器实现。其中，第二变流器12和第四变流器14也可采用图3所示的结构实现，此处不再赘述。

在本实施例中，控制模块200可接收上层调度信息，本发明实施例中负荷切换的触发条件包括两种：

第一，控制模块200检测负荷切换模块100各个端口的实时电流电压信息，根据该实时电流电压信息自动控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，实现负荷切换。

第二，控制模块200接收上层调度信息，根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，实现负荷切换。

在本实施例中，控制模块200可通过控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态来控制负荷电流的流向，同时可通过控制双向可控晶闸管19触发角的大小，进行任意功率转移控制，从而实现负荷的按需转移，达到负荷均衡与潮流的调整，提高配电变压器容量利用率，减少线损率。

从以上描述可知，一方面，本发明提供了一种多端背靠背设计的负荷切换模块，该负荷切换模块结构简单，且切换方便，能够支持多种供电模式；另一方面，本发明通过控制模块对负荷切换模块中双向可控晶闸管的触发角进行调整，实现了两台配电变压器之间的负荷转移与平衡。相对于现有技术中直接限制负荷的方式，本发明提供的负荷切换系统更加的快捷智能，不仅能够提高配电变压器容量的利用率，还有利于保障供电网的稳定。

可选地，请参考图2，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200包括检测单元21、运算单元22、驱动单元23和通讯单元24。

检测单元21的输入端与第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端连接，检测单元21的输出端与运算单元22的输入端连接。运算单元22的输出端与驱动单元23的输入端连接，驱动单元23的输出端与第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19连接。通讯单元24的输入端为上层调度信息的接收端口，通讯单元24的输出端与运算单元22的输入端连接。

检测单元21采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并将实时电流电压信息发送至运算单元22。运算单元22根据实时电流电压信息以及上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将驱动信号发送至驱动单元23。驱动单元23根据驱动信号调整第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

在本实施例中，检测单元21还可采集第一电容15和第二电容16两端的电压电流信息作为控制模块200的控制模式的参考依据。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，包括：

将第一配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第一端口，将第二配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第二端口，将第一负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第三端口，将第二负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第四端口。

控制模块200根据实时电流电压信息对第一端口、第二端口、第三端口、第四端口进行故障检测。

若故障检测结果显示第一端口、第二端口、第三端口、第四端口均无故障，则控制第一变流器11、第二变流器12工作在整流模式，控制第三变流器13、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19关断。

其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第一变流器11输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器向第一负荷端供电。第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第四变流器14将第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第二配电变压器向第二负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式实现了两条供电线路的独立运行，也即第一配电变压器向第一负荷端供电，第二配电变压器向第二负荷端供电。其中，此控制模式可作为负荷切换系统的默认控制模式。

在本实施例中，若故障检测结果显示某一配电变压器或某一负荷端出现过负荷时，则在默认控制模式的基础上，控制将过负荷的负荷端或配电变压器上的一部分负荷转供至另一负荷端或变压器上，从而实现负荷平衡。本发明实施例可根据实际的电压电流信息进行任意控制模式的自主切换。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口出现短路故障，第二端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第一变流器11截止，并检测第二端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷。

若第二端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第二变流器12工作在整流模式、第三变流器13和第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。其中，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13和第四变流器14将第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第二配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电。

若第二端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第三变流器13截止，控制第二变流器12工作在整流模式、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19关断。其中，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第四变流器14将第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第二配电变压器向第二负荷端供电，第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第一端口出现短路故障时，若第二端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则通过第二配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；若第二端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则断开第一配电变压器至第一负荷端之间的线路，第二配电变压器只向第二负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口出现短路故障，第一端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第二变流器12截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷。

若第一端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器11工作在整流模式、第三变流器13和第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13和第四变流器14将第一变流器11输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电。

若第一端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第四变流器14截止，控制第一变流器11工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19关断。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第一变流器11输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器向第一负荷端供电，第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第二端口出现短路故障时，若第一端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则通过第一配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；若第一端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则断开第二配电变压器至第二负荷端之间的线路，第一配电变压器只向第一负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第三端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第四端口无故障，则控制第三变流器13截止，并检测第二端口是否能够消纳第二负荷端的所有负荷。

若第二端口能够消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器11截止，控制第二变流器12工作在整流模式、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19关断。其中，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第四变流器14将第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第二配电变压器向第二负荷端供电，第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作。

若第二端口不能消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器11和第二变流器12工作在整流模式、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第四变流器14将第一变流器11输出的直流电流和第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器和第二配电变压器向第二负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第三端口出现短路故障时，若第二端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则断开第一配电变压器至第一负荷端之间的线路，第二配电变压器向第二负荷端供电；若第二端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则通过第一配电变压器和第二配电变压器向第二负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第四端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第三端口无故障，则控制第四变流器14截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端的所有负荷。

若第一端口能够消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第二变流器12截止，控制第一变流器11工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19关断。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第一变流器11输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器向第一负荷端供电，第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作。

若第一端口不能消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第一变流器11和第二变流器12工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第一变流器11输出的直流电流和第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器和第二配电变压器向第一负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第四端口出现短路故障时，若第一端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则断开第二配电变压器至第二负荷端之间的线路，第一配电变压器向第一负荷端供电；若第一端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则通过第一配电变压器和第二配电变压器向第一负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口、第四端口出现短路故障，第二端口、第三端口无故障，则控制第一变流器11和第四变流器14截止，控制第二变流器12工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。

其中，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第二配电变压器向第一负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第一端口、第四端口出现短路故障时，通过第二配电变压器向第一负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口、第三端口出现短路故障，第一端口、第四端口无故障，则控制第二变流器12和第三变流器13截止，控制第一变流器11工作在整流模式、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。

其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第四变流器14将第一变流器11输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器向第二负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当第二端口、第三端口出现短路故障时，通过第一配电变压器向第二负荷端供电。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口和第二端口出现短路故障、或第三端口和第四端口出现短路故障，则控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14截止，控制双向可控晶闸管19关断，负荷切换系统停止运行。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：若所有端口均出现故障，则负荷切换系统停止运行。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、双向可控晶闸管19的工作状态，还包括：

控制模块200接收上层调度信息，若上层调度信息指示负荷切换模式更改为混合供电模式，则控制第一变流器11、第二变流器12工作在整流模式，控制第三变流器13、第四变流器14工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管19导通。其中，第一变流器11将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第二变流器12将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，第三变流器13将第一变流器11输出的直流电流和第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第四变流器14将第一变流器11输出的直流电流和第二变流器12输出的直流电流逆变为交流电流，第一配电变压器和第二配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电。

在本实施例中，负荷切换是通过控制模块200接收的上层调度信息触发的。

在本实施例中，负荷切换系统实时检测是否接收到上层调度信息，若接收到上层调度信息，则根据上层调度信息进行负荷切换，若未接收到上层调度信息，则根据控制模块200采集的电压电流信息进行负荷切换。

在本实施例中，调度部门可根据配电变压器以及负荷端的状态下达上层调度信息。例如，某时间段内两个负荷端均工作在低负荷状态，两个负荷端的总负荷不超过一台配电变压器额定负荷，此时可将所有负荷切换至一条供电线路上，调度部门将下达将所有负荷切至单条供电线路的调度信息。控制模块200接收到上层调度信息后，在默认控制模式的基础上，可将双向可控晶闸管19正向导通(本实施例将双向可控晶闸管19第一端到第二端的方向规定为正向)，控制第二变流器12的触发脉冲，将第二变流器12的功率管闭锁截止，停止供电，此时即实现由第一配电变压器对两个负荷端的供电，转供完成，同理，也可控制双向可控晶闸管19反向导通，第一变流器的功率管闭锁截止，实现第二配电变压器对两个负荷端的转供供电。按照下达调度指令的不同，可选择上述实施例中的任意工作模式实现切换，达到所需要的工作目标。

从以上描述可知，一方面，本发明实施例可以实现两台变压器之间负荷的无缝切换，采用电力电子设备，替代机械开关通断回路，提高了供电网的可控性和灵活性，负荷切换效率大幅提高。另一方面，本发明实施例可以按照负荷需求的多种模式工作，实现负荷的柔性控制，优化供电网潮流。再一方面，本发明实施例提高了变压器负荷的转供能力，尤其在过负荷或轻负荷条件下，对随机负荷的消纳能力的提高非常显著，大大降低了随机负荷的波动对供电网的不利影响。

可选地，作为本发明提供的负荷切换系统的一种具体实施方式，上述控制模式中，变流器的作用参数为电流，也即第一变流器11和第二变流器12的作用为：将来自第一配电变压器或第二配电变压器的交流电流整流为直流电流；第三变流器13和第四变流器14的作用为：将来自第一变流器11和第二变流器1的直流电流逆变为交流电流。

其中，变流器的作用参数也可以为电压，也即第一变流器11和第二变流器12的作用还可以为：将来自第一配电变压器或第二配电变压器的交流电压整流为直流电压；第三变流器13和第四变流器14的作用还可以为：将来自第一变流器11和第二变流器1的直流电压/逆变为交流电压。其中，变流器的作用参数为电压时的控制模式与变流器的作用参数为电流时的控制模式相同，此处不再赘述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种负荷切换系统，其特征在于，包括：控制模块和负荷切换模块；

所述负荷切换模块与配电变压器、负荷端连接，用于根据所述控制模块的控制指令进行配电变压器与负荷端之间的负荷切换；

所述负荷切换模块包括第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、第一电容、第二电容、第一滤波器、第二滤波器和双向可控晶闸管；

所述第一变流器的交流端与第一配电变压器连接，所述第一变流器的第一直流端与第一电容的第一端、双向可控晶闸管的第一端、第三变流器的第二直流端连接，所述第一变流器的第二直流端与第一电容的第二端、第二变流器的第二直流端、第三变流器的第一直流端连接；

所述第二变流器的交流端与第二配电变压器连接，所述第二变流器的第一直流端与第二电容的第一端、双向可控晶闸管的第二端、第四变流器的第二直流端连接，所述第二变流器的第二直流端与第二电容的第二端、第四变流器的第一直流端连接；

所述第三变流器的交流端与第一滤波器的第一端连接，所述第一滤波器的第二端与第一负荷端连接；所述第四变流器的交流端与第二滤波器的第一端连接，所述第二滤波器的第二端与第二负荷端连接；

所述控制模块采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换；

或者，所述控制模块接收上层调度信息，根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，实现负荷切换；

所述控制模块控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器的工作状态来控制负荷电流的流向，同时通过控制双向可控晶闸管触发角的大小，来控制任意功率的转移；

所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，包括：

将第一配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第一端口，将第二配电变压器与负荷切换系统的连接端口记为第二端口，将第一负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第三端口，将第二负荷端与负荷切换系统的连接端口记为第四端口；

所述控制模块根据所述实时电流电压信息对第一端口、第二端口、第三端口、第四端口进行故障检测；

若故障检测结果显示第一端口、第二端口、第三端口、第四端口均无故障，则控制第一变流器、第二变流器工作在整流模式，控制第三变流器、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；

其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电；所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电；

所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口出现短路故障，第二端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第一变流器截止，并检测第二端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷；

若第二端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第二变流器工作在整流模式、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器和第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；

若第二端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第三变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电，所述第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作。

2.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块包括检测单元、运算单元、驱动单元和通讯单元；

所述检测单元的输入端与第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端连接，所述检测单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；所述运算单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管连接；所述通讯单元的输入端为上层调度信息的接收端口，所述通讯单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；

所述检测单元采集第一配电变压器、第二配电变压器、第一负荷端、第二负荷端的实时电流电压信息，并将所述实时电流电压信息发送至运算单元；所述运算单元根据所述实时电流电压信息以及上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述驱动单元；所述驱动单元根据所述驱动信号调整所述第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，以实现配电变压器与负荷端之间的负荷切换。

3.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口出现短路故障，第一端口、第三端口、第四端口无故障，则控制第二变流器截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷；

若第一端口能够消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器和第四变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端和第二负荷端供电；

若第一端口不能消纳第一负荷端和第二负荷端的所有负荷，则控制第四变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电，所述第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作。

4.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第三端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第四端口无故障，则控制第三变流器截止，并检测第二端口是否能够消纳第二负荷端的所有负荷；

若第二端口能够消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第二负荷端供电，所述第一配电变压器至第一负荷端之间的线路停止工作；

若第二端口不能消纳第二负荷端的所有负荷，则控制第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第一变流器输出的直流电流和第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器和第二配电变压器向第二负荷端供电。

5.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第四端口出现短路故障，第一端口、第二端口、第三端口无故障，则控制第四变流器截止，并检测第一端口是否能够消纳第一负荷端的所有负荷；

若第一端口能够消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第二变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管关断；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第一负荷端供电，所述第二配电变压器至第二负荷端之间的线路停止工作；

若第一端口不能消纳第一负荷端的所有负荷，则控制第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第一变流器输出的直流电流和第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器和第二配电变压器向第一负荷端供电。

6.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口、第四端口出现短路故障，第二端口、第三端口无故障，则控制第一变流器和第四变流器截止，控制第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；

其中，所述第二变流器将第二配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第三变流器将第二变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第二配电变压器向第一负荷端供电。

7.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第二端口、第三端口出现短路故障，第一端口、第四端口无故障，则控制第二变流器和第三变流器截止，控制第一变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式，控制双向可控晶闸管导通；

其中，所述第一变流器将第一配电变压器输出的交流电流整流为直流电流，所述第四变流器将第一变流器输出的直流电流逆变为交流电流，所述第一配电变压器向第二负荷端供电。

8.如权利要求1所述的负荷切换系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、双向可控晶闸管的工作状态，还包括：

若故障检测结果显示第一端口和第二端口出现短路故障、或第三端口和第四端口出现短路故障，则控制第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器截止，控制双向可控晶闸管关断，负荷切换系统停止运行。

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