CN114243882A - 双旁路转换开关电器电气联锁控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统及控制方法，控制系统包括上下结构的自动转换开关、手动机械联锁机构和手动操作转换开关；手动操作转换开关和手动机械联锁机构构成自动转换开关的双旁路转换开关。控制方法包括双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制和双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制。本发明所述的控制系统为负载提供两路电源，具有冗余、容错的功能，当自动转换开关和手动操作转换开关进行同侧投切时，电气联锁和机械联锁同时控制，不会出现断电，能够保证负载的可靠运行，避免因机械故障，机械动作不到位造成的误判断、误动作，或者异侧转换操作等造成的人员安全事故和经济损失。

Description

双旁路转换开关电器电气联锁控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及高压电器控制技术领域，具体的说是一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统及控制方法。
背景技术
随着我国的大数据、智能交通、电子商务及智慧城市网络的快速发展，数据中心的建设方兴未艾。根据T/CECS 486-2017《数据中心供配电设计规则》、 GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》和09DX009《电子信息系统机房工程设计与安装》国家标准设计图集等相关规定要求，对供电系统可靠性、连续性有很高要求的特别重要场所，为防止当自动转换开关出现故障、损坏或自动转换开关处于检修时，影响供电系统的连续性，数据中心建设要求其供配电系统具有冗余、容错功能，自动转换开关电器(ATSE)处于两路电源系统汇集点处(单节点)，一旦失效或者需要维修，都会给数据中心供配电系统带来断电的风险。
目前，数据中心供配电系统主要由自动转换开关电器和隔离开关、断路器、接触器、负荷开关等形成的组合电器，存在因机械故障、机械动作不到位造成的误判断、误动作，或者异侧转换操作等造成的人员安全事故，不符合标准 T/CEEIA 302-2018《旁路转换开关电器及成套设备》。
发明内容
本发明的目的是提供一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统及控制方法，利用手动操作转换开关和手动机械联锁机构构成自动转换开关的双旁路转换开关，通过动作可靠的电气联锁和机械联锁控制，完成了旁路转换开关电器的功能要求，避免因机械故障，机械动作不到位造成的误判断、误动作，或者异侧转换操作等造成的人员安全事故。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，包括与智能控制器相连接的自动转换开关，所述自动转换开关的右侧通过转轴与下机械连杆的底端相连接，下机械连杆的顶端与手动机械联锁机构右侧的机械联锁转轴相连接，手动机械联锁机构的左侧通过机械联锁转轴与上机械连杆的底端相连接，上机械连杆的顶端与手动操作转换开关的转轴相连接；自动转换开关位于手动机械连锁机构的下方，手动操作转换开关位于手动机械联锁机构的上方；
自动转换开关为PC级的抽屉式自动转换开关电器，提供“主开关常用电源侧合闸位置”、“主开关中间位置”和“主开关备用电源侧合闸位置”；手动操作转换开关为PC级的抽屉式手动转换开关电器，提供“旁路开关常用电源侧合闸位置状态”、“旁路开关中间位置”和“旁路开关备用电源侧合闸位置状态”；手动机械联锁机构提供“旁路开关常用电源解锁位置”、“旁路开关退出位置”和“旁路开关备用电源解锁位置”；
手动操作转换开关和手动机械联锁机构构成自动转换开关的双旁路转换开关。
优选的，所述手动机械联锁机构的一侧安装有用于检测常用电源电压质量的常用电源信号检测传感器，另一侧安装有用于检测备用电源电压质量的备用电源信号检测传感器，常用电源信号检测传感器和备用电源信号检测传感器均与智能控制器相连接。
优选的，所述手动机械联锁机构的手柄插装在面板的开孔槽的外侧。
优选的，所述自动转换开关的右侧转轴上安装有限位块，限位块的两侧设置有常用电源侧限位柱和备用电源侧限位柱。
一种双旁路转换开关电器电气联锁控制方法，该方法利用上述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统实现，包括双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制和双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制包括以下步骤：
S1、双旁路转换开关电器正常情况下是自动转换开关工作，自动转换开关一般为常用电源侧优先合闸，此时，自动转换开关处于“主开关常用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关处于“旁路开关中间位置”；
S2、当自动转换开关出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构的手柄从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关常用电源解锁位置”，手动操作转换开关从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关常用电源侧合闸位置”，自动转换开关和手动操作转换开关同侧合闸，手动操作转换开关投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关从常用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关承担配电任务；
S3、当自动转换开关完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关只能在常用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关从“主开关中间位置”转换至“主开关常用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关从“旁路开关常用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构手柄从“旁路开关常用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制包括以下步骤：
S4、当自动转换开关在主开关备用电源侧投入工作的情况下，自动转换开关处于“主开关备用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关处于“旁路开关中间位置”；
S5、当自动转换开关出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构的手柄从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关备用电源解锁位置”，手动操作转换开关从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关备用电源侧合闸位置”，自动转换开关和手动操作转换开关同侧合闸，手动操作转换开关投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关从备用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关承担配电任务；
S6、当自动转换开关完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关只能在备用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关从“主开关中间位置”转换至“主开关备用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关从“旁路开关备用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构手柄从“旁路开关备用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
上述操作过程中，常用电源信号检测传感器将所检测到的常用电源信号传输给智能控制器，备用电源信号检测传感器将所检测到的备用电源信号传输给智能控制器，由智能控制器对常用电源信号和备用电源信号进行监测。
本发明所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，为负载提供两路电源，增强了配电系统的冗余、容错功能，当自动转换开关和手动操作转换开关进行同侧投切时，电气联锁和机械联锁同时控制，不会出现断电，能够保证负载的可靠运行，避免因机械故障，机械动作不到位造成的误判断、误动作，或者异侧转换操作等造成的人员安全事故和经济损失。
本发明主要应用于数据中心应急供配电系统，确定优先级操作程序，以防止应急操作时相互干扰，增加了电应力的要求，实现了常用的电源和备用电源双冗余、容错功能，一体化设计，提升了动作的可靠性和一致性，避免了组合电器分散性和安装的不便。
本发明采用了智能控制，可以实现自动、手动和远程控制，实现上下微机通讯，实时监控各路电源的电性能质量状态和旁路转换开关电器本身状态，可靠、实时、准确进行常用电源和备用电源之间转换和自动转换开关和旁路转换开关之间的切换。并具有自诊断报警和记忆故障功能。
附图说明
图1是本发明的机械结构示意图；
图2是双旁路转换开关电器电气联锁控制方法动作原理图；
图3是手动机械联锁机构在“旁路开关退出位置”示意图；
图4是手动机械联锁机构在“旁路开关常用电源解锁位置”示意图；
图5是手动机械联锁机构在“旁路开关备用电源解锁位置”示意图；
图6是双旁路转换开关信号状态原理图；
图7是双旁路转换开关控制器接线图；
图中：1、手动操作转换开关，2、常用电源信号检测传感器，3、备用电源信号检测传感器，4、自动转换开关，5、手动机械联锁机构，6、面板，7、下机械连杆，8、手柄，9、上机械连杆，10、限位块，11、常用电源侧限位柱， 12、备用电源侧限位柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1至图7所示的一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，包括与智能控制器相连接的自动转换开关4，自动转换开关4的右侧通过转轴与下机械连杆7的底端相连接，下机械连杆7的顶端与手动机械联锁机构5右侧的机械联锁转轴相连接，手动机械联锁机构5的左侧通过机械联锁转轴与上机械连杆9的底端相连接，上机械连杆9的顶端与手动操作转换开关1的转轴相连接；自动转换开关4位于手动机械连锁机构5的下方，手动操作转换开关1位于手动机械联锁机构5的上方；
自动转换开关4为PC级的抽屉式自动转换开关电器，提供“主开关常用电源侧合闸位置”、“主开关中间位置”和“主开关备用电源侧合闸位置”；手动操作转换开关1为PC级的抽屉式手动转换开关电器，提供“旁路开关常用电源侧合闸位置状态”、“旁路开关中间位置”和“旁路开关备用电源侧合闸位置状态”；手动机械联锁机构5提供“旁路开关常用电源解锁位置”、“旁路开关退出位置”和“旁路开关备用电源解锁位置”；
手动操作转换开关1和手动机械联锁机构5构成自动转换开关4的双旁路转换开关。
手动机械联锁机构5的一侧安装有用于检测常用电源电压质量的常用电源信号检测传感器2，另一侧安装有用于检测备用电源电压质量的备用电源信号检测传感器3，常用电源信号检测传感器2和备用电源信号检测传感器3均与智能控制器相连接。
手动机械联锁机构5的手柄8插装在面板6的开孔槽的外侧。
自动转换开关4的右侧转轴上安装有限位块10，限位块10的两侧设置有常用电源侧限位柱11和备用电源侧限位柱12。
一种双旁路转换开关电器电气联锁控制方法，该方法利用上述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统实现，包括双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制和双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制包括以下步骤：
S1、双旁路转换开关电器正常情况下是自动转换开关4工作，自动转换开关4一般为常用电源侧优先合闸，此时，自动转换开关4处于“主开关常用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构5处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关1处于“旁路开关中间位置”；
S2、当自动转换开关4出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构5的手柄10从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关常用电源解锁位置”，手动操作转换开关1从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关常用电源侧合闸位置”，自动转换开关4和手动操作转换开关1同侧合闸，手动操作转换开关1投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关4从常用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关4承担配电任务；
S3、当自动转换开关4完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关4只能在常用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关4从“主开关中间位置”转换至“主开关常用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关1从“旁路开关常用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关1退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构5手柄10从“旁路开关常用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制包括以下步骤：
S4、当自动转换开关4在主开关备用电源侧投入工作的情况下，自动转换开关4处于“主开关备用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构5处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关1处于“旁路开关中间位置”；
S5、当自动转换开关4出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构5的手柄10从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关备用电源解锁位置”，手动操作转换开关1从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关备用电源侧合闸位置”，自动转换开关4和手动操作转换开关1同侧合闸，手动操作转换开关1投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关4从备用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关4承担配电任务；
S6、当自动转换开关4完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关4只能在备用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关4从“主开关中间位置”转换至“主开关备用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关1从“旁路开关备用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关1退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构5手柄10从“旁路开关备用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
上述操作过程中，常用电源信号检测传感器2将所检测到的常用电源信号传输给智能控制器，备用电源信号检测传感器3将所检测到的备用电源信号传输给智能控制器，由智能控制器对常用电源信号和备用电源信号进行监测。
本发明所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，为负载提供两路电源，增强了配电系统的冗余、容错功能，当自动转换开关和手动操作转换开关进行同侧投切时，电气联锁和机械联锁同时控制，不会出现断电，能够保证负载的可靠运行，避免因机械故障，机械动作不到位造成的误判断、误动作，或者异侧转换操作等造成的人员安全事故和经济损失。
以上的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为高压电气领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，包括与智能控制器相连接的自动转换开关(4)，其特征在于：所述自动转换开关(4)的右侧通过转轴与下机械连杆(7)的底端相连接，下机械连杆(7)的顶端与手动机械联锁机构(5)右侧的机械联锁转轴相连接，手动机械联锁机构(5)的左侧通过机械联锁转轴与上机械连杆(9)的底端相连接，上机械连杆(9)的顶端与手动操作转换开关(1)的转轴相连接；自动转换开关(4)位于手动机械连锁机构(5)的下方，手动操作转换开关(1)位于手动机械联锁机构(5)的上方；
自动转换开关(4)为PC级的抽屉式自动转换开关电器，提供“主开关常用电源侧合闸位置”、“主开关中间位置”和“主开关备用电源侧合闸位置”；手动操作转换开关(1)为PC级的抽屉式手动转换开关电器，提供“旁路开关常用电源侧合闸位置状态”、“旁路开关中间位置”和“旁路开关备用电源侧合闸位置状态”；手动机械联锁机构(5)提供“旁路开关常用电源解锁位置”、“旁路开关退出位置”和“旁路开关备用电源解锁位置”；
手动操作转换开关(1)和手动机械联锁机构(5)构成自动转换开关(4)的双旁路转换开关。
2.根据权利要求1所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，其特征在于：所述手动机械联锁机构(5)的一侧安装有用于检测常用电源电压质量的常用电源信号检测传感器(2)，另一侧安装有用于检测备用电源电压质量的备用电源信号检测传感器(3)，常用电源信号检测传感器(2)和备用电源信号检测传感器(3)均与智能控制器相连接。
3.根据权利要求1或2所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，其特征在于：所述手动机械联锁机构(5)的手柄(8)插装在面板(6)的开孔槽的外侧。
4.根据权利要求3所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统，其特征在于：所述自动转换开关(4)的右侧转轴上安装有限位块(10)，限位块(10)的两侧设置有常用电源侧限位柱(11)和备用电源侧限位柱(12)。
5.一种双旁路转换开关电器电气联锁控制方法，该方法利用权利要求1至4任一所述的双旁路转换开关电器电气联锁控制系统实现，其特征在于：包括双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制和双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制包括以下步骤：
S1、双旁路转换开关电器正常情况下是自动转换开关(4)工作，自动转换开关(4)一般为常用电源侧优先合闸，此时，自动转换开关(4)处于“主开关常用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构(5)处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关(1)处于“旁路开关中间位置”；
S2、当自动转换开关(4)出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构(5)的手柄(10)从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关常用电源解锁位置”，手动操作转换开关(1)从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关常用电源侧合闸位置”，自动转换开关(4)和手动操作转换开关(1)同侧合闸，手动操作转换开关(1)投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关(4)从常用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关(4)承担配电任务；
S3、当自动转换开关(4)完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关(4)只能在常用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关(4)从“主开关中间位置”转换至“主开关常用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关(1)从“旁路开关常用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关(1)退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构(5)手柄(10)从“旁路开关常用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器常用电源侧转换控制；
双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制包括以下步骤：
S4、当自动转换开关(4)在主开关备用电源侧投入工作的情况下，自动转换开关(4)处于“主开关备用电源侧合闸位置”，手动机械联锁机构(5)处于“旁路开关退出位置”，手动操作转换开关(1)处于“旁路开关中间位置”；
S5、当自动转换开关(4)出现故障或者需要维护检修时，作业人员将手动机械联锁机构(5)的手柄(10)从“旁路开关退出位置”推至“旁路开关备用电源解锁位置”，手动操作转换开关(1)从“旁路开关中间位置”转换至“旁路开关备用电源侧合闸位置”，自动转换开关(4)和手动操作转换开关(1)同侧合闸，手动操作转换开关(1)投入电路供电系统运行；智能控制器控制自动转换开关(4)从备用电源侧分闸至“主开关中间位置”，退出电路供电系统，进行更换或维护检修，电路供电系统由手动操作转换开关(4)承担配电任务；
S6、当自动转换开关(4)完成更换或维护检修，需要重新投入电路供电系统运行时，自动转换开关(4)只能在备用电源侧进行合闸运行，智能控制器控制自动转换开关(4)从“主开关中间位置”转换至“主开关备用电源侧合闸位置”，同时，作业人员将手动操作转换开关(1)从“旁路开关备用电源侧合闸位置”转换至“旁路开关中间位置”，手动操作转换开关(1)退出电路供电系统，停止运行；作业人员将手动机械联锁机构(5)手柄(10)从“旁路开关备用电源解锁位置”推至“旁路开关退出位置”，完成了双旁路转换开关电器备用电源侧转换控制；
上述操作过程中，常用电源信号检测传感器(2)将所检测到的常用电源信号传输给智能控制器，备用电源信号检测传感器(3)将所检测到的备用电源信号传输给智能控制器，由智能控制器对常用电源信号和备用电源信号进行监测。
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