CN113541125A - 供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种供电装置，该供电装置包括：切换开关电路、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路；切换开关电路连接在至少两路供电回路之间；切换开关电路，用于将至少两路供电回路中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电。如此，通过在不同供电回路之间设置切换开关电路，可以在一供电回路发生异常的情况下，导通切换开关电路，通过另一正常的供电回路和该切换开关电路为发生异常一侧的负荷供电，从而保证负荷正常运行，提高了供电可靠性。

Description

供电装置

技术领域

本申请涉及供电技术领域，特别是涉及一种供电装置。

背景技术

随着国家经济社会的发展和人民生活水平的日益提高，特别随着现代科学技术的发展，各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备不断增加，而这些敏感负荷对供电可靠性及电能质量要求越来越高。

以电压暂降和瞬时断电为例，一旦供电时的暂态电能出现暂降或瞬时断电的质量问题，将会严重影响敏感负荷的正常运行。相关技术中，为了提高供电可靠性和电能质量，会采取一些措施防止过电压损坏设备、保护关键性设备来避免暂态电能的质量问题对用电设备带来的损害。

然而，相关技术在解决供电过程中的电能质量问题时，会存在供电可靠性较低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高供电可靠性的供电装置。

本申请提供了一种供电装置，该装置包括：切换开关电路、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路；切换开关电路连接在至少两路供电回路之间；

切换开关电路，用于将至少两路供电回路中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电。

在其中一个实施例中，供电回路包括第一供电回路和第二供电回路；第一供电回路通过第一开关电路控制；第二供电回路通过第二开关电路控制；第一开关电路的两端、第二开关电路的两端均连接在配电网馈线和高压母线之间；

切换开关电路的两端连接在第一开关电路和第二开关电路之间；

切换开关电路，用于在第一供电回路发生异常时，将第一供电回路一侧的负荷切换到第二供电回路中进行供电；或者，

在第二供电回路发生异常时，将第二供电回路一侧的负荷切换到第一供电回路中进行供电。

在其中一个实施例中，第一开关电路和第二开关电路均包括一个或多个串联的第一晶闸管电路；第一晶闸管电路的一端与配电网馈线连接，第一晶闸管电路的另一端与高压母线连接；

第一晶闸管电路在通过供电回路为对应侧负荷供电时导通，在供电回路发生异常时关断。

在其中一个实施例中，供电装置还包括隔离开关和检修开关；第一晶闸管电路与配电网馈线连接之间，以及第一晶闸管电路与高压母线连接的之间均设有隔离开关；

隔离开关在第一晶闸管电路导通时导通，在第一晶闸管电路关断时关断。

在其中一个实施例中，第一晶闸管电路包括双向晶闸管和晶闸管导通开关，双向晶闸管的两端均设有晶闸管导通开关；

晶闸管管导通开关在双向晶闸管正常时导通，在双向晶闸管故障时关断。

在其中一个实施例中，切换开关电路包括第二晶闸管电路；

第二晶闸管电路在第一供电回路和第二供电回路正常供电时关断；

第二晶闸管电路在第一供电回路发生异常，且第二供电回路正常是时导通；或者，在第二供电回路发生异常，且第一供电回路正常时导通。

在其中一个实施例中，第二晶闸管电路包括双向晶闸管和晶闸管导通开关，双向晶闸管的两端均设有晶闸管导通开关；

晶闸管导通开关在双向晶闸管正常时导通，在双向晶闸管故障时关断。

在其中一个实施例中，供电装置还包括电压补偿电路；电压补偿电路的一端连接在高压母线上，另一端连接负荷；

电压补偿电路，用于监测各供电回路上的电压状况，并根据电压状况对负荷进行电压补偿。

在其中一个实施例中，电压补偿电路包括变压器、滤波器、逆变电路和充放电电路；变压器的第一侧线圈的一端连接在高压母线上，第一侧线圈的另一端连接负荷；变压器的第二侧线圈串联连接滤波器的一端、滤波器的另一端连接逆变电路的一端，逆变电路的另一端连接充放电电路；

充放电电路，用于在各供电回路正常对负荷供电时进行充电，在各供电回路上的电压状况为发生了电压暂降时进行放电；

电压补偿电路，还用于若电压状况为发生电压暂降，通过控制逆变电路，将充放电电路输出的直流电压转换为交流电压输出至滤波器，经滤波器后由变压器补偿至负荷。

在其中一个实施例中，供电装置还包括备用切换开关；备用切换开关连接在不同侧的高压母线之间，且与切换开关电路并联；

备用切换开关在切换开关电路正常工作时断开，在切换开关电路故障时闭合。

在其中一个实施例中，供电装置还包括检修开关；检修开关与第一开关电路、第二开关电路和切换开关电路分别并联，检修开关在供电装置正常时关断，在供电装置故障时导通。

本申请提供了一种供电装置，该供电装置包括：切换开关电路、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路；切换开关电路连接在至少两路供电回路之间；切换开关电路，用于将至少两路供电回路中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电。如此，通过在不同供电回路之间设置切换开关电路，可以在一供电回路发生异常的情况下，导通切换开关电路，通过另一正常的供电回路和该切换开关电路为发生异常一侧的负荷供电，从而保证负荷正常运行，提高了供电可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中一种供电装置的结构示意图；

图2为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图3为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图4为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图5为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图6为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图7为一个实施例中另一种供电装置的结构示意图；

图8为另一个实施例中一种供电装置的结构示意图；

图9为另一个实施例中一种供电装置的结构示意图；

图10为另一个实施例中另一种供电装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在对本申请提供的供电装置进行详细说明之前，先对本申请涉及的名词和应用场景进行说明。

双回路供电：双回路供电是较单回路供电而言的。单回路是指一个负荷有一个供电电源的回路，双回路是指一个负荷有两个供电来源的回路，比如，从总配电柜至配电箱用两根电缆。其实一根就够用，两根就是防止其中一根损坏的情况下还可以用另一根进行正常供电，不至于停电。

双回路供电系统是两个变电所，或者一个变电所两个仓位出来的同等电压的两条线路所组成的供电系统。采用双回路供电系统，当一条供电回路因故障或检修停电时，可以马上切换到另一条供电回路进行供电，有效地提高供电系统的稳定性和可靠性。

双向晶闸管：双向晶闸管即双向可控硅，晶闸管是晶体闸流管的简称，有时候又称可控硅整流器。

单向晶闸管是一种大功率的半导体开关器件，有三个电极，即阳极、阴极和控制极，因此，单向晶闸管导通必须具备两个条件：晶闸管阳极与阴极间接正向电压；控制极与阴极之间也接正向电压。而双向晶闸管可以看成是两个单向晶闸管反向并联组合而成，双向晶闸管的触发方式包括：过零触发和强迫式触发。

其中，过零触发是指当加入导通触发信号，晶闸管在交流负荷电压为零或接近为零时，晶闸管才导通；当加入断开触发信号，晶闸管要等到交流负荷电压为零或接近为零时，晶闸管才断开。也即是，在供电回路的切换过程中，过零切换保证一供电回路完全断开后再触发另一供电回路进行供电，可以防止两供电回路之间环流。

强迫式触发不再等交流负载电压为零或接近为零时，双向晶闸管才断开，而是检测到一供电回路故障时，马上触发另一供电回路的双向晶闸管导通。为了避免两供电回路之间出现超过负载电压的环流，可以根据反向并联的两个晶闸管的端电压极性和电流方向来选择触发哪个方向的晶闸管，通过导通另一供电回路的双向晶闸管，进而使故障回路的双向晶闸管加速关断。强迫式触发既保证了切换供电的可靠性，又最大限度缩短了环流过程。

相比之下，过零触发的切换时间较长，对于一切对电能质量要求较高的负荷，优选强迫式触发。本申请中双向晶闸管采用强迫式触发，在供电回路故障时，快速切换供电回路。

负荷：电气中一级负荷、二级负荷和三极负荷是按照负荷重要性区分的，并不是按照负荷大小区分的。一级负荷指中断供电将造成人员伤亡，重大政治影响和重大经济损失，公共场所秩序严重混乱的电力负荷；二级负荷指中断供电将造成较大政治影响，较大经济损失，公共场所混乱的电力负荷；三级负荷指凡不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。

其中，一级负荷对供电连续性要求最高的负荷，应由两路独立电源供电。作为一个示例，对于一级负荷，可以为两个线路供电，一路市电和一路自备电源(柴油发电机或者蓄电池组)，这两种供电方式都能够使供电连续性得到很大提高。工程设计时，应根据供电系统的停电几率、停电带来的损失、电源条件、供电系统各方案所需投资等诸多因素综合考虑。二级负荷设备的供电有多种可选择的方案，工程设计应尽量选择安全可靠、经济合理的方案，若有实现的条件，可以采用双回路供电。三级负荷虽然对供电的可靠性要求不高，只需一路电源供电，在工程设计时，尽量使供电系统简单，配电级数少，易管理维护。

基于上述的名词解释，本申请提供的供电装置应用于包括至少两个回路的电力系统中，另外，本申请提及的负荷主要指为一级/二级负荷，同时，也可以是对电能质量较为敏感的三级负荷。

在对本申请涉及的名词进行解释后，接下来，对本申请的应用场景进行介绍。

在电力系统中，发电厂生产的电能，经过输电网(35KV以上的输电线路及与其连接的变电所)和配电网(10KV及以下的配电线路和配电变电所)输送至消费电能的用户端(包括一级负荷、二级负荷和三级负荷)。在此过程中，存在输电线路、变电所、配电线路和配电所发生异常的可能性，当任一供电回路涉及的输电线路或者配电线路发生异常时，负荷可能会因为供电中断或者供电质量不佳而受到损坏。

针对上述情况，本申请提供了一种供电装置，可以在一供电回路发生异常时，将发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电，提高供电的可靠性。

接下来，将结合附图，对本申请提供的供电装置，以及使用该供电装置进行不间断供电的实现过程进行详细说明。

在一个实施例中，如图1所示，本申请提供了一种供电装置的结构示意图，该供电装置100包括：切换开关电路101、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路102；切换开关电路101连接在至少两路供电回路102之间；切换开关电路101用于将至少两路供电回路102中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路102进行供电。

其中，由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路包括N条，N大于等于2。切换开关电路接在两个供电回路之间，两个供电回路为任意两个供电回路。

如图1所示，切换开关电路可以连接两个相邻的供电回路之间，也可以连接在两个不相邻的供电回路之间，切换开关电路连接的任意两个供电回路，可以在其中一个供电回路发生异常时，通过切换开关电路切换至另一个供电回路为负荷继续供电。

图1仅示出了供电回路1021、供电回路1022和供电回路N，其他的供电回路以省略号表示，并未在图中具体示出。

其中，每个供电回路为至少一个负荷提供电能，也即是，连接在高压母线上的负荷可以是多个。图1中仅以一个负荷进行示意。应该可以理解的是，图1仅仅是本申请示出的一种供电装置的结构示意图，所示出的元件仅仅是为了解释说明本申请的供电装置，并不构成对此装置的限制。

在一种可能的实现方式中，针对切换开关电路连接的任意两个供电回路，若检测到其中一个供电回路的配电网馈线发生异常时，可以接通切换开关电路，采用另一个供电回路对发生异常一侧的负荷进行供电，以保证负荷的供电不间断。

其中，可以在供电回路上设置检测元件(图1中未示出)，以实时检测供电回路的供电参数。供电参数可以是电流值、电压值、漏电流、压降值等等，检测元件可以是电流传感器和电压传感器等，本申请对此不做限制。

检测元件将供电参数发送至控制器(图1中并未示出)，控制器根据该供电参数，判断该供电回路是否发生异常。在确定某一供电回路发生异常时，发送切换指令至切换开关电路，切换开关电路导通。在切换开关电路导通的情况下，可以对负荷的供电线路进行切换。

在本实施例中，供电装置包括：切换开关电路、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路；切换开关电路连接在至少两路供电回路之间；切换开关电路，用于将至少两路供电回路中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电。如此，通过在两个供电回路之间设置切换开关电路，可以在一供电回路发生异常的情况下，导通切换开关电路，通过另一正常的供电回路和该切换开关电路为发生异常一侧的负荷供电，从而保证负荷正常运行，提高了供电可靠性。

基于上述实施例，如图2所示，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，在该供电装置100中，供电回路102包括第一供电回路1021和第二供电回路1022；第一供电回路1021通过第一开关电路控制；第二供电回路通过第二开关电路控制；第一开关电路的两端、第二开关电路的两端均连接在配电网馈线和高压母线之间；切换开关电路101的两端连接在第一开关电路和第二开关电路之间；切换开关电路101用于在第一供电回路1021发生异常时，将第一供电回路1021一侧的负荷切换到第二供电回路1022中进行供电；或者，在第二供电回路1022发生异常时，将第二供电回路1022一侧的负荷切换到第一供电回路1021中进行供电。

具体地，切换开关电路的两端连接在第一开关电路和第二开关电路靠近高压母线的一端。

供电回路正常工作时，第一开关电路和第二开关电路均处于导通状态，切换开关电路处于断开状态。在第一供电回路中，从配电网馈线输出的高压电经过第一开关电路和高压母线后，为第一供电回路侧的负荷提供电能；在第二供电回路中，从配电网馈线输出的高压电经过第二开关电路和高压母线后，为第二供电回路侧的负荷提供电能。

当供电回路发生故障，导致供电异常时，可以控制该供电回路的开关电路处于关断状态，同时导通两个供电回路之间连接的切换开关电路，进而通过该切换开关电路，实现负荷供电回路的切换。

作为一个示例，当第一供电回路发生异常时，第一开关电路处于关断状态，且切换开关电路导通。配电网馈线输出的高压电经过第二开关电路和切换开关电路输送至高压母线，为与高压母线连接的第一供电回路中的负荷，以及第二供电回路中的负荷供电。在此过程中，对于第一供电回路一侧的负荷而言，虽然第一供电回路的供电中断，但负荷可以不受供电中断的影响，正常运行。

作为另一个示例，当第二供电回路发生异常时，第二开关电路处于关断状态，且切换开关电路导通。配电网馈线输出的电能经过第一开关电路和切换开关电路输送至高压母线，为与高压母线连接的第二供电回路中的负荷，以及第一供电回路中的负荷供电。在此过程中，对于第二供电回路一侧的负荷而言，虽然第二供电回路的供电中断，但第二供电回路一侧的负荷可以不受供电中断的影响，正常运行。

可选地，如图2所示，在实际供电过程中，负荷需要的工作电压可能为220V/380V的电压，因此，在高压母线和负荷之间串联一降压变压器，用于将10KV的传输高压电转变为220V/380V。降压变压器可以根据实际降压需求进行选择，本申请实施例对此不做限制。

在本实施例中，通过第一开关电路和第二开关电路的导通，可以保证第一供电回路和第二供电回路的正常供电。同时，由于第一供电回路和第二供电回路之间连接有切换开关电路，因此，可以在第一供电回路或第二供电回路发生异常时，通过导通切换开关电路，实现负荷供电的不中断。

基于上述实施例，参见图3，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，在该供电装置100中，第一开关电路和第二开关电路为晶闸管电路。

需要说明的是，传统技术中供电回路的切换，是通过开关断路器将负荷从故障线段切换到无故障的母线上。通常在中压和高压系统中所采用的大多为机械切换开关(MTS)，这种机电开关本身固有的特性使得切换速度和暂态特性都不是十分理想，不可能做到“无缝隙”的切换。机械开关典型的切换时间在数秒～数十秒之间，即使采用真空开关或油开关切换，最快也需要0.1S～0.2S的时间，这相当于5～10个周波。而现代敏感负荷要求在几十毫秒甚至20毫秒内切换电源，普通机械开关是不可能做到的。另外，机械开关在接通或断开负载时，会发生触头震动、起弧现象而造成触头蚀损、电磁干扰与电能损失，这不但限制了其使用范围，而且使其电气寿命低于机械寿命。

而以晶闸管为代表的半导体器件的导通时间可以达到微秒级，且在开关过程中不产生电弧。因此利用基于半导体器件的电力电子开关代替或改造传统的机械切换开关，可以有效解决传统机械开关的固有问题，大大提高切换速度和开关的使用寿命，满足敏感和关键负荷对供电可靠性苛刻要求。

基于上述机械开关的缺点和晶闸管的优点，本申请通过晶闸管电路来控制供电回路的导通和断开，以达到快速切换的效果。

在一种可能的实现方式中，第一开关电路和第二开关电路均包括一个或多个串联的第一晶闸管电路；第一晶闸管电路的一端与配电网馈线连接，第一晶闸管电路的另一端与高压母线连接；第一晶闸管电路在通过供电回路为对应侧负荷供电时导通，在供电回路发生异常时关断。

其中，第一开关电路的两端、第二开关电路的两端均连接在配电网馈线和高压母线之间，因此，在实际输送电能的过程中，流经第一开关电路和第二开关电路的是10KV的高压电，第一开关电路和第二开关电路两端的峰值电压的范围需要大于10KV。

在中高压输电领域，使用一个晶闸管电路的耐压不够，晶闸管电路无法承受加在其两端的峰值电压。比如，当电源电压有效值为220V时，晶闸管电路承受的正反向电压最高是311V

因此，晶闸管电路在选择时，为了安全起见，晶闸管电路至少选择可以承受400V电压的。

因此，在通过晶闸管电路输送10KV的高压电时，基于“串联分压”的原理，可以将多个晶闸管电路串联起来，连接在馈电网配线和高压母线之间。图3示出了由3个第一晶闸管电路构成的第一开关电路和第二开关电路。

在实际应用中，可以根据输送的电压以及晶闸管电路两端可以承受的峰值电压，确定需要串联的第一晶闸管的数目。串联的第一晶闸管电路的数目可以多于3个，图3中其他可以串联的晶闸管电路以省略号表示，本申请在此不做限制。

在本实施例中，通过多个串联的第一晶闸管电路，可以在配电网馈线和高压母线之间建立稳定的供电线路，由于串联分压的原理，多个串联的第一晶闸管电路两端可以承受传输的10KV的高压电，供电线路稳定。

在一个实施例中，基于图3所示的第一开关电路和第二开关电路，第一晶闸管电路包括双向晶闸管S和晶闸管导通开关K，双向晶闸管S的两端均设有晶闸管导通开关K；晶闸管导通开关K在双向晶闸管S正常时导通，在双向晶闸管S故障时关断。

需要说明的是，通常情况下，第一晶闸管电路中的晶闸管导通开关K处于导通状态，配电网馈线输出的高压电经过双向晶闸管S输送至高压母线，进而为负荷供电；当双向晶闸管S故障时，需要对晶闸管S进行维修，此时双向晶闸管开关K处于关断状态，防止配电网的输送的高压电流向故障的双向晶闸管。

此外，为了保证串联后，每个第一双向晶闸管所分电压相等或者相似，在选择双向晶闸管时，可以选择阻断特性、开通特性、恢复特性一致且参数一致或接近的双向晶闸管，将多个中低压双向晶闸管进行串联，即可得到高耐压的开关电路。

作为一个示例，该高耐压的开关电路可以为SSTS(Solid State TransferSwitch，固态切换开关)，SSTS是利用大功率电力电子技术和基于微处理器、光纤通信和数字信号处理的测控技术，来实现负荷的不间断供电。SSTS控制保护系统通过检测进线和出线的三相电压和电流，检测电压跌落，从而控制快速开关和阀体，实现两路进线电源的快速切换，解决电压跌落和短时断电等问题，减少用户损失，保证用户的可靠供电。

参见图4，在一种可能的实现方式中，位于配电网馈线和高压母线之间的第一晶闸管电路包括n个串联的双向晶闸管(n＞1)，n个串联的双向晶闸管类型相同，在供电回路中分压相等。

当n个串联的双向晶闸管导通，也即是该开关电路导通时，从配电网馈线输送的三相高压电(图中所示的A相、B相和C相)经过双向晶闸管S1至Sn后，到达高压母线。流经高压母线后，该三相高压电输送至负荷。

但是，双向晶闸管的分压不一定相等，有的晶闸管分压过多时会存在被击穿的危险，为了保证供电的可靠性，对于串联的多个双向晶闸管，应该尽可能的使每个晶闸管的分压相似，且稳定一些。

在电子线路中，电感基本作用是“通直阻交”，即直流电可以顺利通过，但对交流信号具有阻挡作用，交流信号的频率越高，电感对它的阻止能力就越大；电容的基本作用是“隔直通交”，即直流电流是无法通过的，而交流信号可以通过，频率越高，越容易通过。

继续参见图4，在一种可能的实现方式中，利用了电感和电容的基本电学性能，通过电感和电容串联可以组成谐振电路，以对交流信号进行隔离和滤波，达到稳定电压的效果。

作为一个示例，将电感和电容串联，作为稳压电路，将该稳压电路并联在每一个双向晶闸管的两端，可以减少双向晶闸管的电压变化。

进一步地，还可以在上述稳压电路和双向晶闸管之间并联一个电感(器)，“并联分流”，即并联的电感可以分流，在保护稳压电路的同时，可以分担一部分电流。并联的电感在此相当于一个电阻(在电感额定范围内，电流越大，阻值越大的电阻)，用于增强稳压效果。

在本实施例中，通过串联的电容和电感组成一个稳压电路，如此，可以保证每个串联的双向晶闸管两端的电压稳定，避免电压波动。通过并联电感，增强稳压效果。

基于上述实施例，参见图5，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图。该供电装置100还包括隔离开关T；第一晶闸管电路与配电网馈线连接之间，以及第一晶闸管电路与高压母线连接的之间均设有隔离开关T；隔离开关T在第一晶闸管电路导通时导通，在第一晶闸管电路关断时关断。

其中，隔离开关是一种主要用于“隔离电源、倒闸操作、用以连通和切断小电流电路”，且无灭弧功能的开关器件。隔离开关在导通状态时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件(例如短路)下的电流的开关设备。

在第一供电回路和第二供电回路正常的情况下，所有的隔离开关T处于导通状态，配电网馈线输送的电能经第一晶闸管电路输送至高压母线，为负荷供电。

作为一个示例，在第一供电回路正常供电时，第一供电回路的隔离开关T导通，第一晶闸管电路的晶闸管开关K也处于导通状态，配电网馈线向第一供电回路侧的高压母线输送高压电，为第一供电回路侧的负荷供电。同理，在第二供电回路正常供电时，第二供电回路的隔离开关T导通，第一晶闸管电路的晶闸管开关K也处于导通状态，配电网馈线向第二供电回路侧的高压母线输送高压电，为第二供电回路侧的负荷供电。

当第一供电回路或者第二供电回路发生异常时，异常的供电回路无法为该回路侧的负荷输送满足负荷正常运行需求的电能，需要切换至正常的供电回路来为两侧的负荷供电。

作为一个示例，当第一供电回路发生异常，且第二供电回路和切换开关电路正常工作时，控制第一晶闸管电路处于关断状态，关断第一供电回路中与配电网馈线连接的隔离开关T，配电网馈线不再向第一供电回路侧的高压母线输送高压电。同时，触发切换开关电路导通，通过第二供电回路和切换开关电路为第一供电回路侧的负荷供电。

作为另一个示例，当第二供电回路发生异常，且第一供电回路和切换开关电路正常工作时，控制第二晶闸管电路处于关断状态，关断第二供电回路中与配电网馈线连接的隔离开关T，配电网馈线不再向第二供电回路侧的高压母线输送高压电。同时，触发切换开关电路导通，通过第一供电回路和切换开关电路为第二供电回路侧的负荷供电。

在本实施例中，在第一供电回路和第二供电回路正常供电时，隔离开关处于导通状态，供电装置通过第一供电回路和第二供电回路为负荷进行正常供电；当第一供电回路或者第二供电回路发生异常时，异常的供电回路侧的第一晶闸管电路处于关断状态，此时，及时关断故障侧供电回路中与配电网馈线连接的隔离开关，将负荷的供电切换至正常的供电回路，可以保证供电不中断。

基于上述实施例，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，在该供电装置100中，切换开关电路101包括第二晶闸管电路；第二晶闸管电路在第一供电回路和第二供电回路正常供电时关断；第二晶闸管电路在第一供电回路发生异常，且第二供电回路正常是时导通；或者，在第二供电回路发生异常，且第一供电回路正常时导通。

其中，切换开关电路的两端连接在第一开关电路和第二开关电路之间，且靠近高压母线一侧，第一开关电路和第二开关电路采用多个串联的双向晶闸管电路组成，即第一开关电路和第二开关电路已做耐高压处理，所以切换开关电路可以只使用一个第二晶闸管电路，实现供电回路的切换即可。

需要说明的是，当第一供电回路发生异常，且第二供电回路正常时，第一供电回路中的第一晶闸管电路、与配电网馈线连接的隔离开关T均处于关断状态，与高压母线连接的隔离开关T依旧处于导通状态。同理，当第二供电回路发生异常，且第一供电回路正常时，第二供电回路中的第一晶闸管电路和与配电网馈线连接的隔离开关T均处于关断状态，与高压母线连接的隔离开关T依旧处于导通状态。

作为一个示例，当第一供电回路发生异常时，触发第二晶闸管电路导通，此时，第二供电回路侧配电网馈线输送的高压电经过第一晶闸管电路、第二晶闸管电路，以及与第一供电回路侧高压母线连接的隔离开关后，输送至第一供电回路侧的高压母线，为第一供电回路侧的负荷供电。同时，第二供电回路侧配电网馈线输送的高压电经过第一晶闸管电路输送至第二供电回路侧的高压母线，为第二供电回路侧的负荷供电，保证两侧负荷供电不中断。

第二供电回路发生异常时，触发第二晶闸管电路为两侧负荷持续供电的实现过程与上述示例类似，在此不再赘述。

在一具体实施例中，参见图6，图6中第一晶闸管电路仅以一个双向晶闸管在此示例。第二晶闸管电路包括双向晶闸管S和晶闸管导通开关K，双向晶闸管S的两端均设有晶闸管导通开关K；晶闸管导通开关K在双向晶闸管S正常时导通，在双向晶闸管S故障时关断。

通常情况下，第二晶闸管电路中的晶闸管导通开关K处于导通状态，当一供电回路发生异常时，可以快速触发双向晶闸管S导通，正常供电回路通过第二晶闸管电路为异常侧的负荷供电。当双向晶闸管S故障时，需要对双向晶闸管S进行维修，此时晶闸管开关K处于关断状态，防止配电网的输送的高压电流经故障的双向晶闸管形成环流。

在本申请实施例中，通过导通第二晶闸管电路，可以在一供电回路发生异常时，正常供电回路中输送的高压电可以通过第二晶闸管电路，以及与高压母线连接的隔离开关，为发生异常的供电回路侧的负荷进行供电，如此，通过第二晶闸管电路可以实现供电回路的切换，保证不间断供电。

基于上述实施例，参见图7，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，供电装置100还包括：备用切换开关103；备用切换开关103连接在不同侧的高压母线之间，且与切换开关电路101并联；备用切换开关103在切换开关电路101正常工作时断开，在切换开关电路101故障时闭合。

在供电过程中，当第一开关电路和第二开关电路正常运行时，第一切换开关电路断开，配电网馈线输送的高压电经过第一开关电路和第二开关电路至高压母线，再经过高压母线输送至对应侧的负荷。

在此以第一开关电路故障，导致第一供电回路供电异常作为一个示例，对切换过程进行解释说明。

当第一开关电路故障时，关断第一开关电路，控制第一供电回路中的隔离开关处于关断状态，同时导通切换开关电路，配电网馈线输出的高压电经过第一开关电路和切换开关电路后，输送至高压母线，进而为第一供电回路侧的负荷和第二供电回路侧的负荷提供电能。

然而，在第一开关电路和切换开关电路同时异常时，第一供电回路侧的负荷将因为突然断电而受到损坏，甚至可能因此而危及人员。本申请基于该情况的考虑，在设置切换开关电路的基础上，还增设了“二重切换保证”的备用切换开关，该备用切换开关连接在不同的高压母线之间。

如此，在第一开关电路和切换开关电路同时故障时，可以关断第一开关电路和切换开关电路，同时，导通备用切换开关。如此，配电网馈线输送的高压电经过第二开关电路到达第二供电回路侧的高压母线，经过第二开关电路和备用切换开关到达第一供电回路侧的高压母线，进而高压母线输送的高压电可以经过变压器降压后为两侧的负荷供电。

在本实施例中，通过在不同侧的高压母线之间增设备用切换开关，可以在切换开关电路异常时，通过导通备用切换开关，使用一侧配电网馈线为两侧负荷供电，提高了切换的可靠性，保证了负荷的供电可靠性。

基于上述实施例，参见图8，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，供电装置100还包括检修开关M；检修开关M与第一开关电路、第二开关电路和切换开关电路分别并联，检修开关M在供电装置100正常时关断，在供电装置100故障时导通。

在一种情况下，当第一开关电路和第二开关路都发生异常时，需要对第一开关电路和第二开关电路进行检修，此时，即使切换开关电路正常，第一供电回路和第二供电回路也无法为负荷供电，负荷将由于供电暂停而受到损坏。在另一种情况下，第一开关电路和第二开关电路中任一开关电路发生异常，且切换开关电路也发生异常时，需要对异常的开关电路和切换开关电路进行检修，此时，即使存在一正常的供电回路也无法保证两侧负荷的不间断供电。

针对上述两种可能发生的情况，为了保证负荷的不间断供电，可以在第一开关电路、第二开关电路和切换开关电路发生异常时，导通检修开关，将第一开关电路、第二开关电路和切换开关电路旁路掉，配电网馈线输送的高压电通过导通的检修开关输送至高压母线，为对应侧的负荷供电，保证了负荷供电不中断，提高了供电可靠性。

此外，在检修开关导通的情况下，可以对发生异常的第一开关电路、第二开关电路或切换开关电路进行检修。进一步地，在检修时，可以关断晶闸管导通开关，防止电流流入故障的晶闸管，保证检修的安全性。

在本实施例中，供电装置中设置有检修开关，可以在第一开关电路、第二开关电路和切换开关电路发生异常时，导通检修开关，保证负荷的不间断供电，同时，检修人员可以对异常的电路进行检修，以解除故障，提高了供电可靠性。

此外，基于上述任一实施例所示出的供电装置，随着科技的发展，需要供电的负荷大多为敏感负荷，对于电能质量要求较高，因此，在在保证供电可靠性，即提高供电回路异常情况下的切换效率的情况下，还应该关注供电质量，保证负荷在切换供电回路后依旧可以正常运行。

其中，电能质量是指通过公用电网供给用户端交流电能的品质。从普遍意义上讲，电能质量实质就是优质供电。从供电角度看，电能质量是指供电的参数符合标准及供电的可靠性；从用电设备生产商的角度看，电能质量是指提供设备所要求的电能特性；从用户角度看，电能质量问题是指一切会引起用电设备运行故障的供电电压、电流及频率的异常扰动。

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会)协调委员会对电能质量的技术定义为：合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设备的接地系统均是适合该设备正常工作的。偏离理想电力系统的电气过程和行为都归类为电能质量问题。电能质量包括电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。IEEE第22标准委员会定义的电能质量问题包括：

(1)电压暂降：IEEE定义供电电压均方根值在0.5～30周波内突然下降到额定值的10％～90％的事件为电压暂降。

(2)电压中断：在一定时间内单相或多相线路中完全失去电压(低于额定值的10％)。按持续时间长短，分为瞬时断电(0.5周期－3秒)、暂时断电(3秒－60秒)和持续断电(大于60秒)。

(3)过电压：电压或电流有效值升至额定值的110％以上，持续时间为0.5个周期至1分钟，系统频率仍为标称值。

(4)欠电压：电压为额定值的80％-90％，持续时间大于1分钟，系统频率仍为标称值。

针对上述高压输电过程中的电压问题，本申请在高压母线和负荷之间增设电压补偿电路，以保证输送至负荷的电压恒定，解决了电压暂降、过电压、欠电压等电能质量问题。

在另一个实施例中，本申请提供了另一种供电装置，参见图9，该装置100还包括电压补偿电路104；电压补偿电路104的一端连接在高压母线上，另一端连接负荷；电压补偿电路104用于监测各供电回路上的电压状况，并根据电压状况对负荷进行电压补偿。

需要说明的是，采用电压补偿电路连接的负荷可以是一个，也可以是多个，图9在第一供电回路中以多个负荷作为示例，在第二供电回路中以单个负荷作为示例，本申请对此不做限制。

其中，图9所示的供电装置中还包括控制器(图9中并未示出，可单独存在，或者集成于电压补偿电路中，本申请对此不做限制)。

当控制器单独存在时，在一种可能的实现方式中，当电压补偿电路或者设置于供电回路上的电压传感器等监测到输送电压较额定电压有所下降或者上升时，控制器根据电压的变化情况，确定电压补偿电路的输出电压和分担电压，并向电压补偿电路发送电压补偿信号，电压补偿电路根据控制器发送的电压补偿信号，吸收部分电能，进行自身储存；或者根据电压补偿信号，输出部分电能至负荷，以补偿供电回路中电压下降的部分。

当控制器集成于电压补偿电路中时，在一种可能的实现方式中，电压补偿电路监测供电回路上的电压状况，当监测到输送电压较额定电压有所下降或者上升时，根据电压的变化情况，确定自身的输出电压和分担电压。当电压过高时，电压补偿电路吸收部分电能，进行自身储存；当电压降低时，或输出部分电能至负荷，以补偿供电回路中电压下降的部分。

作为一个示例，当电压暂降20％时，控制器控制电压补偿电路输出20％的电能至负荷端，保证负荷端的电稳定。

在本实施例中，供电装置包括电压补偿电路；电压补偿电路的一端连接在高压母线上，另一端连接负荷；电压补偿电路用于监测各供电回路上的电压状况，并根据电压状况对负荷进行电压补偿。如此，可以通过电压补偿电路来动态调整输送至负荷的电压，使得负荷的供电电压稳定，保证了供电时的电能质量。

基于上述实施例，参见图10，本申请提供了另一种供电装置的结构示意图，在该供电装置100中，电压补偿电路104包括变压器1041、滤波器1042、逆变电路1043和充放电电路1044；变压器1041的第一侧线圈的一端连接在高压母线上，第一侧线圈的另一端连接负荷；变压器1041的第二侧线圈串联连接滤波器1042的一端、滤波器1042的另一端连接逆变电路1043的一端，逆变电路1043的另一端连接充放电电路1044；充放电电路1044用于在各供电回路正常对负荷供电时进行充电，在各供电回路上的电压状况为发生了电压暂降时进行放电；电压补偿电路104还用于若电压状况为发生电压暂降，通过控制逆变电路1043，将充放电电路输出的直流电压转换为交流电压输出至滤波器1042，经滤波器1042后由变压器1041补偿至负荷。

具体地，本申请在高压母线和负荷之间增设串联型DVR(Dynamic VoltageRegulator，动态电压恢复器)，DVR是带储能装置(系统)的串联补偿装置，除无功功率之外，有补偿有功功率的能力；当系统发生电压暂降时，能在几毫秒时间内将负荷侧电压恢复到正常值。

在一种可能的实现方式中，如图10所示，串联的DVR包括变压器1041、滤波器1042、逆变电路1043、充放电电路1044和控制器(用于控制其他相关器件的工作状态，以及输出处理等，在图10中未示出)。

作为一个示例，DVR实时检测供电系统(或者负荷)的电压，当检测到供电系统发生电压暂降时，DVR启动补偿机制，根据负荷端的工作电压需求和暂降后的系统电压，产生一个幅值和相角可调的补偿电压，该补偿电压与暂降后的系统电压相叠加，叠加后即可得到负荷电压，可以保证负荷端的电压不受影响。也即是，当输送的高压电出现暂降情况时，供给负荷的电能包括从高压母线输送的，以及电压补偿电路输出的补偿电能。

作为另一个示例，DVR实时检测供电系统(或者负荷)的电压，当未发生电压跌落时，输送的高压电经过滤波器和逆变电路后，为充放电电路充电，以储存电能；

在电压补偿电路104中，变压器1041可以根据输电过程的降压要求进行选择，本申请对此不做限制。变压器1041存在两侧线圈，用过电磁感应原理来实现变压，具体地，第一侧线圈连接高压母线，第二侧线圈连接负荷。

在直流稳压供电回路中，滤波器的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。作为一个示例，参见图10，该电压补偿电路104中的滤波器可以是由串联的电容和电感构成的LC滤波器，也可以是其他滤波器，本申请以LC滤波器作为示例，并不构成对本申请的限制。

其中，该电压补偿电路104中的逆变电路可以是逆变器。在供电回路出现过压，充放电电路进行充电的过程中，逆变电路可以将滤波处理后的交流电转变为直流电为充电电路充电；在供电回路出现欠压，充放电电路进行放电的过程中，逆变电路可以将充放电电路输出的直流电转变为交流电，经由滤波器和变压器后输送至负荷。

此外，作为一个示例，充放电电路可以是由储能电容组成，用于存储电能，进而在需要的时候进行放电。

在本申请实施例中，通过在高压母线和负荷之间增加电压补偿电流路，该电压补偿电路可以是串联型的DVR，通过使用该DVR可以在供电回路出现电压质量问题时，及时补偿负荷端的输送电压，避免负荷因为电压暂降、过电压、欠电压等电能质量受到损坏，提高了供电质量。

本领域技术人员可以理解，图1-10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)或DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)等。

以上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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，所述装置包括：切换开关电路、至少两路由配电网馈线经高压母线到不同侧负荷的供电回路；所述切换开关电路连接在所述至少两路供电回路之间；

所述切换开关电路，用于将所述至少两路供电回路中发生异常一侧的负荷切换到正常的供电回路进行供电。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电回路包括第一供电回路和第二供电回路；所述第一供电回路通过第一开关电路控制；所述第二供电回路通过第二开关电路控制；所述第一开关电路的两端、所述第二开关电路的两端均连接在配电网馈线和高压母线之间；

所述切换开关电路的两端连接在所述第一开关电路和所述第二开关电路之间；

所述切换开关电路，用于在所述第一供电回路发生异常时，将所述第一供电回路一侧的负荷切换到所述第二供电回路中进行供电；或者，

在所述第二供电回路发生异常时，将所述第二供电回路一侧的负荷切换到所述第一供电回路中进行供电。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一开关电路和所述第二开关电路均包括一个或多个串联的第一晶闸管电路；所述第一晶闸管电路的一端与所述配电网馈线连接，所述第一晶闸管电路的另一端与所述高压母线连接；

所述第一晶闸管电路在通过供电回路为对应侧负荷供电时导通，在供电回路发生异常时关断。

4.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括隔离开关；所述第一晶闸管电路与所述配电网馈线连接之间，以及所述第一晶闸管电路与所述高压母线连接的之间均设有所述隔离开关；

所述隔离开关在所述第一晶闸管电路导通时导通，在所述第一晶闸管电路关断时关断。

5.根据权利要求3或4所述的供电装置，其特征在于，所述第一晶闸管电路包括双向晶闸管和晶闸管导通开关，所述双向晶闸管的两端均设有所述晶闸管导通开关；

所述晶闸管导通开关在所述双向晶闸管正常时导通，在所述双向晶闸管故障时关断。

6.根据权利要求1-4任一项所述的供电装置，其特征在于，所述切换开关电路包括第二晶闸管电路；

所述第二晶闸管电路在所述第一供电回路和所述第二供电回路正常供电时关断；

所述第二晶闸管电路在所述第一供电回路发生异常，且所述第二供电回路正常是时导通；或者，在所述第二供电回路发生异常，且所述第一供电回路正常时导通。

7.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述第二晶闸管电路包括双向晶闸管和晶闸管导通开关，所述双向晶闸管的两端均设有所述晶闸管导通开关；

所述晶闸管导通开关在所述双向晶闸管正常时导通，在所述双向晶闸管故障时关断。

8.根据权利要求1-4任一项所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括电压补偿电路；所述电压补偿电路的一端连接在所述高压母线上，另一端连接所述负荷；

所述电压补偿电路，用于监测各所述供电回路上的电压状况，并根据电压状况对所述负荷进行电压补偿。

9.根据权利要求8所述的供电装置，其特征在于，所述电压补偿电路包括变压器、滤波器、逆变电路和充放电电路；所述变压器的第一侧线圈的一端连接在所述高压母线上，所述第一侧线圈的另一端连接所述负荷；所述变压器的第二侧线圈串联连接所述滤波器的一端、所述滤波器的另一端连接所述逆变电路的一端，所述逆变电路的另一端连接所述充放电电路；

所述充放电电路，用于在各所述供电回路正常对所述负荷供电时进行充电，在各所述供电回路上的电压状况为发生了电压暂降时进行放电；

所述电压补偿电路，还用于若所述电压状况为发生电压暂降，通过控制所述逆变电路，将所述充放电电路输出的直流电压转换为交流电压输出至所述滤波器，经所述滤波器后由所述变压器补偿至所述负荷。

10.根据权利要求1-4所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括备用切换开关；所述备用切换开关连接在不同侧的高压母线之间，且与所述切换开关电路并联；

所述备用切换开关在所述切换开关电路正常工作时断开，在所述切换开关电路故障时闭合。

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