CN112018864A - 多路电源切换控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路电源切换控制系统及控制方法，一种多路电源切换控制系统，包括多组供电电源，分别对应与供电电源电连通的自动供电控制柜和手动供电控制柜，控制自动供电控制柜或手动供电控制柜的供电输出与负载选择一路连通的切换转换开关，本发明中第一供电电源为主供电电源，其中隔离开关，转换开关和接触器都是现成的部件，在逻辑控制方面，第一接触器的接通首先需要手动接通隔离开关或切换转换开关，然后通过采集其他互锁接触器的状态和第一电源的状态，通过程序判断，最终完成第一接触器的吸合，有效提高了使用安全性。

Description

多路电源切换控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于供电控制技术领域，具体涉及一种多路电源切换控制系统及控制方法。

背景技术

针对试验室试验研究的特殊技术要求，，试验过程不允许因供电系统故障而长时间停机，且试验运行的周期较长，因此试验室供电系统要满足长期稳定运行的条件，所以一套高可靠性的供电系统对于试验室试验的稳定运行尤为重要。常用的多路电源控制主要是采用传统的继电器控制方式进行切换控制，继电器作为控制元件，其逻辑控制方式单一，难以实现多路电源的自动切换控制。存在的缺点：元件体积大、控制线路复杂、可靠性和稳定性不高、维修及安装不方便和显示不直观等缺点。

中国专利200956524Y一种智能多路电源切换控制器，主要用于低压供电多路电源接入的电源控制箱，给重要负载提供稳定的电源；该智能多路电源切换控制器包括控制柜、装在控制柜上的控制操作显示面板和固定在控制柜内的控制器硬件电路，控制操作显示面板和控制器硬件电路电连接，控制器硬件电路包括多个输入电源检测电路、含有集成电路的电力参数测量电路、含有单片机的单片机控制电路、输出控制电路、AC转换成DC电源电路、输入电源合闸信号电路、显示和键盘控制电路和RS－485通讯接口。

但是对于特殊试验，尤其是核工业相关试验，其并不能起到很好地供电保证性和使用安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多路电源切换控制系统，保证供电系统的连续输出。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多路电源切换控制系统，包括多组供电电源，分别对应与供电电源电连通的自动供电控制柜和手动供电控制柜，通过转换开关选择自动供电控制柜或手动供电控制柜其中一路输出与负载连通，所述的自动供电控制柜设置有控制器、工作回路和自动备用回路，所述的工作回路包括串设在第一供电电源的输出和自动供电控制柜的供电输出间的第一隔离开关和第一接触器，所述的自动备用回路包括串联设置在与所述的第一转换开关和自动供电控制柜的供电输出间的选择一路连通第二供电电源或第三电源的第一转换开关和第二接触器，所述的切换转换开关和第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器均与控制器可控连接。

在上述技术方案中，所述的供电电源为变频器，所述的第一供电电源、第二供电电源和第三供电电源分别与控制器通讯连接。

在上述技术方案中，所述的控制器包括开关量输出模块和开关量输入模块，所述的开光量输出模块用以实现接通或断开控制，所述的开关量输入模块用以实现接通或断开状态的监测反馈。

在上述技术方案中，所述的开关量输入模块为521，开关量输出模块为522。

在上述技术方案中，所述的手动供电控制柜包括与第四供电电源或第五电源选择一路连通的第二转换开关，与第六供电电源或第七电源选择一路连通的第三转换开关，以及将手动控制柜的供电输出与所述的第二转换开关或第三转换开关选择一路连通的第四转换开关。

在上述技术方案中，所述的第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关为手动开关。

在上述技术方案中，第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源和第六供电电源为同功率变频器，第五供电电源和第七供电电源为小功率变频器。

在上述技术方案中，所述的第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器的辅助触头均与控制器连接。

在上述技术方案中，所述的控制器为PLC。

一种多路电源切换控制系统的控制方法，包括以下步骤，

一、启动供电步骤，

11)控制器检测切换转换开关的状态，若与手动供电控制柜连通，则关闭断开第一接触器或第二接触器；若与自动供电控制柜连通，则下一步，

12)检测第一供电电源状态，若有故障则返回或进入步骤15)，否则下一步，

13)判断第一隔离开关状态，若为断开，则等待，若为接通，则控制第一供电电源启动，

14)接收到第一供电电源启动完全信号后控制第一接触器接通，完成启动供电，

15)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

16)接收第二供电电源或第三供电电源启动完全信号并控制第二接触器接通，完成启动供电；

二、工作状态下自动切换供电方法

21)控制器接收到第一供电电源错误指令，

22)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

23)接收第二供电电源或第三供电电源启动完成信号，控制第一接触器断开；

25)接收第一接触器完全断开信号接通第二接触器，完成电源切换。

本发明的优点和有益效果为：

本发明中第一供电电源为主供电电源，其中隔离开关，转换开关和接触器都是现成的部件，在逻辑控制方面，第一接触器的接通首先需要手动接通隔离开关或切换转换开关，然后通过采集其他互锁接触器的状态和第一电源的状态，通过程序判断，最终完成第一接触器的吸合，有效提高了使用安全性。

附图说明

图1为多路电源总体结构图；

图2为多路电源切换主回路原理图；

图3为自动供电控制柜控制程序流程图；

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明的一种多路电源切换控制系统，包括多组供电电源，分别对应与供电电源电连通的自动供电控制柜10和手动供电控制柜20，控制自动供电控制柜或手动供电控制柜的供电输出与负载30选择一路连通的切换转换开关，所述的自动供电控制柜设置有控制器，如PLC模块、工作回路和自动备用回路，所述的工作回路包括串设在第一供电电源1的输出和自动供电控制柜的供电输出间的第一隔离开关11和第一接触器12，所述的自动备用回路包括选择一路连通第二供电电源2或第三电源3的第一转换开关13，设置在与所述的第一转换开关13和自动供电控制柜的供电输出间的第二接触器14，所述的切换转换开关31和第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器均与控制器可控连接。

供电系统的可靠与否很大程度上由切换设备的切换控制方法决定，供电系统通过配置多台专用电源，实现电源故障时的备用能力，切换设备在系统中主要承担电源出现故障时的备用切换控制，保证供电系统的连续运行。本发明中第一供电电源为主供电电源，其中隔离开关，转换开关和接触器都是现成的部件，在逻辑控制方面，第一接触器的接通首先需要手动接通隔离开关或切换转换开关，然后通过采集其他互锁接触器的状态和第一电源的状态，通过程序判断，最终完成第一接触器的吸合，有效提高了使用安全性。

其中，所述的供电电源为变频器，所述的第一供电电源1、第二供电电源2和第三供电电源3分别与控制器通讯连接。通过控制器实时了解各供电电源的状态，当且出现故障时，根据故障实现其自动切换，有效提高其自动化。针对专用试验的特殊性，切换时间是秒级，有要求切换速度，但不要求很快，十秒内即可，本发明稳定可靠地满足其实验要求。

具体地，为实现上述控制，所述PLC模块包括CPU模块和开关量输入和开关量输出模块所述的开光量输出模块用以实现第一接触器和第二接触器等的接通或断开，如，所述的输入模块为521，输出模块为522，如ABB输入/输出模块AX522AX521等，所述的开关量输入模块用以实现第一隔离开关、第一转换开关和切换转换开关等的状态监测，所述的第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器的辅助触头均与控制器连接开关接通信号通过开关上安装的辅助触头，如开关接通则辅助触头会发出信号给PLC，如没有接通，则不会发出信号。

其中，所述的手动供电控制柜包括与第四供电电源4或第五电源5选择一路连通的第二转换开关21，与第六供电电源6或第七电源7选择一路连通的第三转换开关22，以及与所述的第二转换开关21或第三转换开关22选择一路连通的第四转换开关20，所述的第四转换开关与手动供电控制柜的供电输出连接。纯手动的切换柜是自动切换柜的备用，自动切换柜出现故障了才投入手动切换柜，全部由机械开关连接，靠人工操作完成连接。

其中所述的第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关为手动开关。第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源和第六供电电源为同功率变频器，第五供电电源和第七供电电源为小功率变频器。

自动供电控制柜3台电源，是为了实现工作、备用、检修的供电方式，而手动控制四台电源，其中两台是小功率电源，另两台功率和自动控制的电源一样，小功率电源是为小负载准备的，相同功率电源是为自动切换柜故障时投入手动切换柜连接的电源，第五供电电源和第七供电电源可以通过手动切换柜形成互相备用，因此整体需要7台电源。

本发明的多路电源切换控制系统的控制方法，包括以下步骤，

一、启动供电步骤，

11)控制器检测切换转换开关的状态，若与手动供电控制柜连通，则关闭断开第一接触器或第二接触器；若与自动供电控制柜连通且自动供电控制柜处于自动模式，则下一步，若自动供电控制柜处于手动模式，则不动作，因为自动切换柜控制方式分为手动模式和自动模式，手动是指人工操作面板上的按钮来进行启动、备用投切。自动时切换柜会通过程序自行进行启动、备用投切，因为两台互备的切换柜，正常工作时只有一台工作，另一台是作为备用的，因此首先要检测切换转换开关，通过切换转换开关的状态判断使用的是自动切换柜还是手动切换柜。

12)检测第一供电电源状态，若有故障则返回或进入步骤15)，否则下一步，一般当自动切换柜故障或无法正常工作时才使用手动切换柜，第一供电电源通电后会自检，如有故障，会发出故障信号，自动切换柜接收到故障信号后，不会执行启动第一供电电源的程序。第一供电电源发生故障，不会工作，切换柜也不会连接自动供电控制柜。当然，也可在进行报警的同时，直接启动备用电源，即，如第二供电电源或第三供电电源。

13)判断第一隔离开关状态，若为断开，则等待一直等待接通隔离开关接通，若为接通，则控制第一供电电源启动，

14)接收到第一供电电源启动完全信号后控制第一接触器接通，完成启动供电；

15)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

16)接收第二供电电源或第三供电电源启动完全信号并控制第二接触器接通，完成启动供电；

其中，在步骤15)中，包括当当前连通状态的供电电源不能正常启动，则控制第一转换开关切换，尝试启动另一个供电电源的步骤；第一接触器的接通首先需要手动接通隔离开关或切换转换开关，然后通过采集其他互锁接触器的状态和第一供电电源的状态，通过程序判断，最终完成第一接触器的吸合，有效保证的使用安全性。

二、工作状态下自动切换供电方法

21)控制器接收到第一供电电源错误指令，

22)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

23)接收第二供电电源或第三供电电源启动完成信号，控制第一接触器断开；

25)接收第一接触器完全断开信号接通第二接触器，完成电源切换。

其中，第一接触器的断开也可在收到第一供电电源错误指令的同时进行，首先断开，然后再第二接触器启动前判断是否完全断开，这样能有效避免第一供电电源带病工作带来的风险。

即，作状态下自动切换供电方法为

121)控制器接收到第一供电电源错误指令后直接控制第一接触器断开，

122)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

123)接收第二供电电源或第三供电电源启动完成信号；

125)接收第一接触器完全断开信号接通第二接触器，完成电源切换。

其中，图3为自动供电控制柜控制程序流程图，其程序流程如下：

(I)初始化

主程序入口，开始初始化，S1。

(II)开关状态判断

程序经过初始化后首先检测切换转换开关的状态，以此判断接通或手动供电控制柜，S2。

(III)电源故障判断

手动启动第一供电电源，闭合隔离开关，按下手动/自动按钮使其切换到自动状态，根据第一供电电源故障信号，判断第一供电电源是否故障，如第一供电电源故障，则返回或跳至步骤S10，如无故障执行下一步，S3。

(IV)控制方式选择

根据手动/自动按钮状态信号，如选择自动方式，则执行下一步，如选择手动方式，返回，S4。

(V)隔离开关状态判断

如隔离开关1断开，则返回上一步，如接通则执行下一步，S5。

(VI)接收接通按钮

如接收工作回路开关接通信号，则执行下一步，如接收工作回路开关断开信号，则跳转至S10，断开第一接触器，S6。

(VII)发送启动信号

向第一供电电源发送启动信号，S7。

(VIII)接收完成信号

第一供电电源接收到启动信号后开始启动运行，启动完成后返回启动完成信号，S8。

(IX)接通连接

接收到第一供电电源的启动完成信号后，接通第一接触器，完成整个回路的连接，S9。

(X)断开连接

断开第一接触器，向第一供电电源发送关闭信号，S10。

(XI)开关状态判断

检测转换开关1状态，如选择第二供电电源则执行S12，如选择第三供电电源则执行S15，S11。

(XII)发送启动信号

如选择第二供电电源，向第二供电电源发送启动信号，S12。

(XIII)接收完成信号

第二供电电源接收到启动信号后开始启动运行，启动完成后返回启动完成信号，S13。

(XIV)接通连接

如接收到第二供电电源的启动完成信号后，接通接触器2，完成整个回路的连接，如接收到第三供电电源的启动完成信号，接通接触器2，完成整个回路的连接，S14。

(XV)发送启动信号

如选择第三供电电源，向第三供电电源发送启动信号，S15。

(XVI)接收完成信号。

第三供电电源接收到启动信号后开始启动运行，启动完成后返回启动完成信号，S16。

手动供电控制柜的控制有流程有：

SD1流程：

(1)将转换开关5打至2#供电控制柜位置；

(2)将转换开关4打至工作/备用回路；

(3)将转换开关2打至4#电源连接位置；

(4)就地启动4#电源。

SD2流程：

(1)将转换开关5打至2#供电控制柜位置；

(2)将转换开关4打至工作/备用回路；

(3)将转换开关2打至5#电源连接位置；

(4)就地启动5#电源。

SD3流程：

(1)将转换开关5打至2#供电控制柜位置；

(2)将转换开关4打至检修回路；

(3)将转换开关3打至6#电源连接位置；

(4)就地启动6#电源。

SD4流程：

(1)将转换开关5打至2#供电控制柜位置；

(2)将转换开关4打至检修回路；

(3)将转换开关3打至7#电源连接位置；

(4)就地启动7#电源。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多路电源切换控制系统，其特征在于：包括多组供电电源，分别对应与供电电源电连通的自动供电控制柜和手动供电控制柜，控制自动供电控制柜或手动供电控制柜的供电输出与负载选择一路连通的切换转换开关，所述的自动供电控制柜设置有控制器、工作回路和自动备用回路，所述的工作回路包括串设在第一供电电源的输出和自动供电控制柜的供电输出间的第一隔离开关和第一接触器，所述的自动备用回路包括串联设置在与所述的第一转换开关和自动供电控制柜的供电输出间的选择一路连通第二供电电源或第三电源的第一转换开关和第二接触器，所述的切换转换开关和第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器均与控制器可控连接。

2.根据权利要求1所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的供电电源为变频器，所述的第一供电电源、第二供电电源和第三供电电源分别与控制器通讯连接。

3.根据权利要求1所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的控制器包括开关量输出模块和开关量输入模块，所述的开光量输出模块用以实现接通或断开控制，所述的开关量输入模块用以实现接通或断开状态的监测反馈。

4.根据权利要求3所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的开关量输入模块为521，开关量输出模块为522。

5.根据权利要求2所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的手动供电控制柜包括与第四供电电源或第五电源选择一路连通的第二转换开关，与第六供电电源或第七电源选择一路连通的第三转换开关，以及将手动动点控制柜的供电输出与所述的第二转换开关或第三转换开关选择一路连通的第四转换开关。

6.根据权利要求5所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关为手动开关。

7.根据权利要求5所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源和第六供电电源为同功率变频器，第五供电电源和第七供电电源为小功率变频器。

8.根据权利要求1所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的第一隔离开关、第一接触器、第一转换开关以及第二接触器的辅助触头均与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的多路电源切换控制系统，其特征在于：所述的控制器为PLC。

10.一种如权利要求1所述的多路电源切换控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

一、启动供电步骤，

11)控制器检测切换转换开关的状态，若与手动供电控制柜连通，则关闭断开第一接触器或第二接触器；若与自动供电控制柜连通，则下一步，

12)检测第一供电电源状态，若有故障则返回或进入步骤15)，否则下一步，

13)判断第一隔离开关状态，若为断开，则等待，若为接通，则控制第一供电电源启动，

14)接收到第一供电电源启动完全信号后控制第一接触器接通，完成启动供电，

15)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

16)接收第二供电电源或第三供电电源启动完全信号并控制第二接触器接通，完成启动供电；

二、工作状态下自动切换供电方法

21)控制器接收到第一供电电源错误指令，

22)检测第一转换开关状态，并向导通的第二供电电源或第三供电电源发送启动指令，

23)接收第二供电电源或第三供电电源启动完成信号，控制第一接触器断开；

25)接收第一接触器完全断开信号接通第二接触器，完成电源切换。

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