CN115498756A - 供电系统用双电源切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供供电系统用双电源切换装置及方法，其中，所述装置包括：电压/电流采样单元，用于采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；PLC控制器，用于根据切换信号，发出切换指令；复合型切换开关，用于根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换。本发明提高了双电源切换装置的可靠性。

Description

供电系统用双电源切换装置及方法

技术领域

本发明属于供电系统技术领域，特别涉及供电系统用双电源切换装置及方法。

背景技术

供电系统中，重要（关键）负荷（负载）需要采用双电源自动切换，然而目前采用的STS（Static Transfer Switch，静态接触器）、ATS（AutomaticTransfer Switch，快速机械切换开关）等技术中，STS切换快速，但大容量价格高，ATS容量与性价比好，但切换速度慢，线圈长期带电容易烧损，降低可靠性，而市面上也暂无效果好的双电源切换装置。

因此，需要设计供电系统用双电源切换装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了供电系统用双电源切换装置及方法，具体如下：

供电系统用双电源切换装置，其中，所述装置包括：

电压/电流采样单元，用于采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；

PLC控制器，用于根据切换信号，发出切换指令；

复合型切换开关，用于根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换，其中，所述复合型切换开关包括两个组合开关，其中，

其中一个组合开关，用于实现主路的电源与供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

另一个组合开关，用于实现辅路电源和供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

所述组合开关包括静态接触器STS以及快速机械切换开关，其中，

所述静态接触器STS以及快速机械切换开关并联。

进一步地，所述装置还包括触控板，其中，

所述触控板，用于实现与PLC控制器之间进行交互。

进一步地，

电压/电流采样单元，还用于在判断出满足切换条件时生成告警信号；

PLC控制器，还用于根据告警信号，生成告警信息并将告警信息发送于触控板进行显示。

进一步地，

其中一个组合开关的一端与主路的电源连接，另一个组合开关的一端与辅路的电源连接，其中一个组合开关的另一端与另一个组合开关的另一端之间通过连接点连接，所述连接点能与供电系统中的关键负荷之间连接。

进一步地，

所述快速机械切换开关包括储能弹簧、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、储能螺杆、储能电机、储能主轴以及第一触头，其中，

所述储能螺杆与储能电机的输出端连接；

所述储能弹簧的一端与储能螺杆上的储能螺母连接，储能弹簧的另一端与储能主轴活动连接；

所述第一霍尔传感器设于储能螺杆一端的一侧，用于检测储能弹簧的一端是否到达未储能位置；

第二霍尔传感器分别设储能螺杆另一端的一侧，用于检测储能弹簧的一端是否达到储能位置；

所述第一触头与储能主轴固定连接，用于传递实现快速机械切换开关动作的动力。

进一步地，

所述快速机械切换开关还包括中间传动轴、第二触头、触点拨杆、动触点以及静触点，其中，

所述中间传动轴上套设有转杆；

所述第一触头与转杆的一端接触，用于拨动转杆；

所述转杆的另一端与第二触头接触，用于拨动第二触头；

所述第二触头与触点拨杆的一端接触，用于拨动触点拨杆；

所述动触点设于触点拨杆的另一端，能与静触点接触。

进一步地，

所述快速机械切换开关还包括合闸卡榫、合闸电磁铁、分闸卡榫以及分闸电磁铁，其中，

所述储能主轴的外周面上开设有合闸凹槽和分闸凹槽；

所述合闸电磁铁，用于击发合闸卡榫卡入或脱离合闸凹槽；

所述分闸电磁铁，用于击发分闸卡榫卡入或脱离分闸凹槽。

进一步地，

所述静态接触器STS上设有散热装置，其中，

所述散热装置包括半导体制冷片、散热风扇、散热片、热管以及数字温度传感器，其中，

所述热管，用于将静态接触器STS的热量引出至半导体制冷片；

所述散热风扇和散热片，均设于半导体制冷片上并均用于将半导体制冷片上的热量散出；

所述数字温度传感器，用于检测静态接触器STS的温度。

进一步地，

所述连接点通过母线排和带电T接头与关键负荷连接，其中，

所述带电T接头包括母线排连接卡扣以及绝缘外皮导线，其中，

所述母线排连接卡扣包括上卡接以及下卡接，所述下卡接挂在母线排下方，所述上卡接勾在母线排上方；

所述上卡接以及下卡接之间设有波纹导体，所述波纹导体能随着上、下卡接的卡紧而被压缩；

所述上卡接的两侧边上设有边齿，所述下卡接的两侧边上设有侧轨道，所述侧轨道内部设有侧轨道卡勾；

所述侧轨道卡勾包括复位弹簧、卡勾、卡杆、释放按钮，所述释放按钮穿过侧轨道上开设的释放孔；所述卡勾以及释放按钮分别设于卡杆的两端，所述卡勾与边齿之间能相互卡合，所述复位弹簧用于复位卡杆；

所述绝缘外皮导线的一端与连接点连接，绝缘外皮导线的另一端与上卡接或下卡接连接。

进一步地，所述带电T接头配备有安装工具，其中，

所述安装工具包括旋转电机、控制按键、缠绕筒、控制板、电池、钢丝、柔性支架管、绝缘拉杆以及绝缘支架筒，其中，

所述柔性支架管的一端连接在控制板上，另一端连接在绝缘支架筒的一端，所述绝缘支架筒的另一端设有上压接；

所述钢丝的一端穿过柔性支架管并与绝缘拉杆的一端连接，绝缘拉杆的另一端穿过绝缘支架筒，绝缘拉杆的另一端端部设有下压接，所述钢丝的另一端与缠绕筒连接；

所述缠绕筒、旋转电机、控制按键以及电池均设在控制板上，所述缠绕筒与电机的输出端连接，所述控制按键用于控制旋转电机在通电后的正转与反转；

所述上压接与下压接均为钩状，所述上压接与下压接相互对称，所述上卡接能卡在上压接上，所述下卡接能卡在下压接上。

进一步地，

所述切换条件为：主路失电且辅路带电。

进一步地，所述电源信息包括电压和/或电流信息。

另一方面，本发明还提供供电系统用双电源切换方法，其中，所述方法包括：

利用电压/电流采样单元采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；

利用PLC控制器，根据切换信号，发出切换指令；

利用复合型切换开关，根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换，其中，所述复合型切换开关包括两个组合开关，其中，

其中一个组合开关，用于实现主路的电源与供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

另一个组合开关，用于实现辅路电源和供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

所述组合开关包括静态接触器STS以及快速机械切换开关，其中，

所述静态接触器STS以及快速机械切换开关并联。

进一步地，所述方法还包括：

利用触控板，实现与PLC控制器之间进行交互。

进一步地，所述切换条件为：主路失电且辅路带电。

本发明的供电系统用双电源切换装置及方法，通过设置快速机械切换开关的动作改为预储能的机械方式，切换更加快速。采用非足容的静态接触器STS，复合双切换同时触发静态接触器STS与快速机械切换开关，利用静态接触器STS快速切换，避免重要负荷失电，快速机械切换开关接替供电，并切断静态接触器STS，并对静态接触器STS快速散热，提高系统稳定性；本发明将静态接触器STS快速切换的优点与快速机械切换开关的容量大，价格低的优点进行了相结合。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了根据本发明实施例的复合型切换开关的连接示意图。

图2示出了根据本发明实施例的供电系统用双电源切换装置结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的复合型切换开关的结构示意图。

图4示出了根据本发明实施例快速机械切换开关的结构示意图。

图5示出了根据本发明实施例快速机械切换开关的工作示意图。

图6示出了根据本发明实施例散热装置的结构示意图。

图7示出了根据本发明实施例带电T接头的结构示意图。

图8示出了图7中A处的结构简图。

图9示出了根据本发明实施例安装工具的结构示意图。

图10示出了根据本发明实施例供电系统用双电源切换装置中部分电路图。

图11示出了根据本发明实施例供电系统用双电源切换装置工作流程图。

图12示出了根据本发明实施例控制板工作流程图。

图13示出了根据本发明实施例调理模块的电路图。

图14示出了根据本发明实施例调理模块工作原理图。

图15示出了根据本发明实施例供电系统用双电源切换方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，在发明中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。

本发明实施例提出供电系统用双电源切换装置，其中，如图1所示的双电源切换的方式为：在由主路电源和辅路电源组成的双路电源中，中间的复合型切换开关下发负荷为关键负荷（关键负荷一般用于对关键设备进行供电），复合型切换开关可以自动切换到双路电源中的无故障电源。下面进行详细地说明。

具体的，如图2所示的，在本发明中，所述装置包括：

电压/电流采样单元，用于采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息（示例性的，所述电源信息包括电压和/或电流信息），判断是否满足切换条件并在满足切换条件（示例性的，切换条件为：主路失电且辅路带电）时生成切换信号以及告警信号；

PLC控制器（以下简称PLC），用于根据切换信号，发出切换指令，还用于根据告警信号，生成告警信息并将告警信息发送于触控板进行显示；

复合型切换开关，用于根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换;

触控板，用于实现与PLC控制器之间进行交互。

本发明的一个实施例中，通过触控板从而最终实现策略设置（PLC内置逻辑条件，可通过触控板进行设置，如设置快速机械切换开关使能/失能、静态接触器STS失能/使能等）、告警处理（根据显示的告警信息，通过触控板，发送对应的处理信号，在显示的告警信息中，显示本装置的温度过高，则通过触控板发送降温开启的处理信号，降温开启的处理信号会传送至半导体制冷片、散热风扇，使得半导体制冷片和散热风扇开启）以及状态监测（例如可通过数字温度传感器发送温度信息至触控板，从而实现温度的监控）等。

下面进行详细地说明。

在本发明的一个实施例中，对于复合型切换开关，具体的：

所述复合型切换开关包括两个组合开关，其中，

其中一个组合开关，用于实现主路的电源与供电系统中的关键负荷之间通电或断电；另一个组合开关，用于实现辅路电源和供电系统中的关键负荷之间通电或断电。其中一个组合开关的一端与主路的电源连接，另一个组合开关的一端与辅路的电源连接，其中一个组合开关的另一端与另一个组合开关的另一端之间通过连接点连接，所述连接点能与供电系统中的关键负荷之间连接。所述组合开关包括静态接触器STS以及快速机械切换开关，其中，所述静态接触器STS以及快速机械切换开关并联。

在本发明的一个实施例中，如图3所示的，PLC以及电压/电流采集单元均可以内嵌在复合型切换开关上（例如，可以内嵌在复合型切换开关的一个PCB板上），复合型切换开关与PLC之间通过一个通讯控制板进行通讯，通讯控制板在外层（即通讯控制板层叠设置在复合型切换开关的一个PCB板上）。复合型切换开关可以停电安装，也可以采用全绝缘带电接火安装接头（即带电T接头）进行带电安装，方便改造升级。

在本实施例中，内嵌的PLC可直接进行逻辑判断（例如判断当前用的是哪路电源，负荷多少，哪路电源带电，哪路电源突发失电等），通过通讯接口与通讯控制板进行信息显示（例如告警信息），参数设置。

在本发明的一个实施例中，如图4所示的，所述快速机械切换开关包括储能弹簧1、第一霍尔传感器2、第二霍尔传感器3、储能螺杆4、储能电机5、储能主轴6以及第一触头7，其中：

所述储能螺杆4与储能电机5的输出端连接；所述储能弹簧1的一端与储能螺杆4上的储能螺母8连接，储能弹簧1的另一端与储能主轴6活动连接（在本实施例中，示例性的，储能弹簧1包括但不限于为两个，两个储能弹簧1的一端均与储能螺母8连接，两个储能弹簧1的另一端通过连杆9连接，连杆9的中间部分铰接有活动杆10，活动杆10的端部与储能主轴6转动连接，因此，在两个储能弹簧1伸缩时，可带动储能主轴6转动）；所述第一霍尔传感器2设于储能螺杆4一端的一侧，用于检测储能弹簧1的一端是否到达未储能位置（例如，储能弹簧1一端的储能螺母8在第一霍尔传感器2的检测范围内，即表明储能弹簧1的一端到达未储能位置）；第二霍尔传感器3分别设储能螺杆4另一端的一侧，用于检测储能弹簧1的一端是否达到储能位置（例如储能弹簧1一端的储能螺母8在第二霍尔传感器3的检测范围内，即表明，储能弹簧1的一端到达储能位置）；所述第一触头7与储能主轴6固定连接，用于传递实现快速机械切换开关动作的动力。

在本实施例中，通过储能电机5进行正反转转动实现储能与复位，在通过第一霍尔传感器2检测到储能螺母8到达未储能位置时，储能电机5正转，带动储能螺杆4转动，带动其上的储能螺母8拉伸储能弹簧1，而通过第二霍尔传感器3，检测到储能弹簧1的一端到达储能位置后，即感知储能弹簧1到达指定位置，并通过PLC控制储能电机5实现停止储能操作，此时进入分闸储能状态。

在本实施例中，所述快速机械切换开关还包括中间传动轴11、第二触头12、触点拨杆13、动触点14以及静触点15，其中，所述中间传动轴11上套设有转杆16；所述第一触头7与转杆16的一端接触，用于拨动转杆16；所述转杆16的另一端与第二触头12接触（具体的，第二触头12套设在一个转动轴17上，该转动轴17上还套设有一个拨动杆18，该拨动杆18与第二触头12底部平面之间呈一定的夹角，该夹角可以根据需要设置，在此不做赘述，该拨动杆18远离转动轴17的一端与转杆16的另一端接触），用于拨动第二触头12；所述第二触头12与触点拨杆13的一端接触（具体的，所述第二触头12的弧面与触点拨杆13的一端接触），用于拨动触点拨杆13（在本实施例中，触点拨杆13的中间部分连接一个转轴）；所述动触点14设于触点拨杆13的另一端，能与静触点15接触，其中，静触点15还通过柔软导电线（一般为软铜辫子线）与接线板连接。

在本实施例中，示例性的，储能主轴6、中间传动轴11、转动轴17以及转轴均可通过轴承安装在一个固定板或其他物体上，在此不做赘述。为了能复位，储能主轴6、中间传动轴11以及转动轴17上还可以安装扭簧，从而保持在储能主轴6、中间传动轴11以及转动轴17转动后能复位；触点拨杆13的另一端连接有分闸弹簧19（示例性的，分闸弹簧19远离触点拨杆13的另一端也可以安装在上述同一个固定板上），从而保证转轴在转动后能复位。

在本实施例中，如图5所示的所述快速机械切换开关还包括合闸卡榫20、合闸电磁铁21、分闸卡榫22以及分闸电磁铁23，其中，

所述储能主轴6的外周面上开设有合闸凹槽24和分闸凹槽25；其中，合闸凹槽24位于分闸凹槽25的一侧。

所述合闸电磁铁21，用于击发合闸卡榫20卡入或脱离合闸凹槽24；

所述分闸电磁铁23，用于击发分闸卡榫22卡入或脱离分闸凹槽25。

上述的击发是一个电磁铁与永久磁铁之间的相斥或相吸过程，例如合闸卡榫20为永久性磁铁，在合闸电磁铁21产生与合闸卡榫20一端（此端靠近合闸电磁铁21）相斥或相吸的磁力后，就可以击发合闸卡榫20转动，从而能卡入或脱离合闸凹槽24。

在本实施例中，在进入分闸储能状态（分闸储能状态可参考图5中的b图）时，合闸电磁铁21击发合闸卡榫20卡入合闸凹槽24（图5中的a图中，储能主轴6下方的图为该储能主轴6的侧视图），从而使得合闸卡榫20卡在合闸凹槽24处，阻止储能弹簧1能量释放，分闸位置霍尔传感器27知其分闸位置，提供分闸位置的信号。

在本实施例中，在进入合闸状态（合闸状态可参考图5中的d图）时，合闸电磁铁21动作，合闸电磁铁21动作后，合闸卡榫20就不卡在合闸凹槽24中（图5中的c图中，储能主轴6下方的图为该储能主轴6的侧视图），从而进行合闸脱离合闸凹槽24，储能弹簧1能量瞬间释放，带动储能主轴6转动，从而使第一触头7拨动转杆16，在转杆16被拨动的情况下，第二触头12拨动触点拨杆13，从而将动触点14与静触点15结合，并将部分能量传递给分闸弹簧19，分闸弹簧19同时起到缓冲作用。此时，分闸卡榫22卡在分闸凹槽25，保证合闸位置并防止储能弹簧1能量进一步释放。此时合闸位置霍尔传感器26知其合闸位置，提供合闸位置的信号。

在合闸后，进行分闸状态（分闸状态可参考图5中的f图）时，分闸电磁铁23动作（图5中的e图中，储能主轴6下方的图为该储能主轴6的侧视图），储能弹簧1能量进一步释放，第一触头7过位（如图5所示的，第一触头7有两个面，一个是平面，一个是弧面，第一触头7的平面可拨动转杆16，在第一触头7持续顺时针转动后，第一触头7的平面不再与转杆16接触后，第一触头7的无法继续拨动转杆16，转杆16会自动顺时针回位，此时第一触头7即为过位），中间传动轴11和第一触头7在各自自身扭簧作用下复位，分闸弹簧19带动动触点14离开静触点15，完成分闸。

此时，可使储能电机5反转，进入复位状态（复位状态可参考图5中的g图），第一触头7在自己扭簧作用下，逐渐复位，复位过程中拨动中间传动轴11顺时针转动，第一触头7到位后，中间传动轴11自动复位，其分闸卡榫22、合闸卡榫20在此过程（储能过程）中均为自动复位。之后合闸卡榫20复位后卡在合闸凹槽24处，储能电机5开始正向转动直至储能完毕。

在本实施例中，分闸的动作如下：

合闸卡榫20与分闸卡榫22的卡榫中间均带有轴，轴上带有扭簧，可以使合闸卡榫20与分闸卡榫22均保持在水平位置，当合闸卡榫20与分闸卡榫22自动卡在对应凹槽处，储能主轴6便不能转动。

本实施例中，该快速机械切换开关相对真空断路器机械结构更加简单，小巧，紧凑，其创新性可以保证其迷你化，特别针对微型断路器创作，提高了合闸快速性。且在本实施例中，快速机械切换开关采用了预储能方式，采用储能弹簧1储能，电磁铁触发方式，提高了动作的可靠性与快速性。

在本发明的一个实施例中，如图6所示的，所述静态接触器STS上设有散热装置，其中，所述散热装置包括半导体制冷片56、散热风扇28、散热片29、热管30以及数字温度传感器31，其中，

所述热管30，用于将静态接触器STS的热量传导至半导体制冷片56；

所述散热风扇28和散热片29，均设于半导体制冷片56上并均用于将半导体制冷片56上的热量散出；

所述数字温度传感器31，用于检测静态接触器STS的温度。

在本发明的一个实施例中，所述连接点通过母线排和带电T接头与关键负荷连接，本申请中，双路电源（即主路和辅路电源）在与复合型切换开关连接后，复合型切换开关与母线排连接，从而使母线排带电。

其中，针对常见的母线排带电连接头，本发明的所述带电T接头包括母线排连接卡扣41以及绝缘外皮导线42，如图7所示的，所述母线排连接卡扣41包括上卡接33以及下卡接34（绝缘外皮导线42的一端与上卡接33或下卡接34连接，绝缘外皮导线42的另一端可以与关键负荷连接，从而为供电设备供电），使用时，将所述下卡接34挂在母线排下方，将上卡接33勾在母线排上方；

所述上卡接33以及下卡接34之间设有波纹导体35，波纹导体35的一端与上卡接33连接导电，波纹导体35的另一端与下卡接34连接导电，所述波纹导体35能随着上卡接33和下卡接34的卡紧而被压缩，起到与母线排良好的导电连接作用（即在母线排被安装在上卡接33和下卡接34之间时，波纹导体35还能与母线排接触导电），同时，上、下卡接与母线排连接后也起到导电连接作用（即上、下卡接与母线排导电）。

所述上卡接33的两侧边上设有边齿43，所述下卡接34的两侧边上设有侧轨道36，如图8所示的，所述侧轨道36内部设有侧轨道卡勾37；

所述侧轨道卡勾37包括复位弹簧38、卡勾39、卡杆40、释放按钮411，所述释放按钮411穿过侧轨道36上开设的释放孔44从而能露出在侧轨道36外面；所述卡勾39以及释放按钮411分别设于卡杆40的两端，所述卡勾39与边齿43之间能相互卡合，所述复位弹簧38用于复位卡杆40，所述绝缘外皮导线42的一端与连接点连接，绝缘外皮导线42的另一端与上卡接33或下卡接34连接。

在本发明中的一个实施例中，所述带电T接头配备有安装工具，其中，如图9所示的，所述安装工具包括旋转电机45、控制按键46、缠绕筒47、控制板48、电池49、钢丝50、柔性支架管51（柔性支架管51是一种软管）、绝缘拉杆52以及绝缘支架筒53，其中，

所述柔性支架管51的一端连接在控制板48上，另一端连接在绝缘支架筒53的一端，所述绝缘支架筒53的另一端设有上压接54；

所述钢丝50的一端穿过柔性支架管51并与绝缘拉杆52的一端连接，绝缘拉杆52的另一端穿过绝缘支架筒53，绝缘拉杆52的另一端端部设有下压接55，所述钢丝50的另一端与缠绕筒47连接；

所述缠绕筒47、旋转电机45、控制按键46以及电池49均设在控制板48上，所述缠绕筒47与电机的输出端连接，所述控制按键46用于控制旋转电机45在通电后的正转与反转；

所述上压接54与下压接55均为钩状，所述上压接54与下压接55相互对称，所述上卡接33能卡在上压接54上，所述下卡接34能卡在下压接55上。

本实施例中，安装工具的使用过程如下：

通过将旋转电机45与电池49通上电后，控制电机转动，从而带动缠绕筒47旋转，将钢丝50缠绕，控制按键46可以控制正反转，起到钢丝50收紧与释放的作用。钢丝50在柔性支架管51内部，柔性支架管51外部绝缘。当钢丝50收紧时，下压接55在钢丝50拉动下与上压接54相向而行，实现压接。放松时，上、下压接55向背而行。

通过安装工具，可将上卡接33和下卡接34相互卡入，下卡接34卡勾39会卡在边齿43上，从而将母线排连接卡扣41卡紧在母线排上。当需要取出时，用安装工具压在侧轨道36释放孔44处的侧轨道36释放按钮411，实现释放。

另一方面，本发明的一个实施例中，如图10所示的，PLC可采用如STM32F407单片机等的cortex-m4芯片。电压/电流采样单元可以单独采用高性能独立芯片，也可以采用STM32F407单片机进行采样，对电压、电流信号进行数字化采样。

PLC通过工业总线与工业触控屏和静态接触器STS（即图10中的主路的静态接触器STS和辅路的静态接触器STS）进行通讯，进行静态接触器STS模式设置、数据读写设置、参数设置等，即通过在工业触控屏上设置静态接触器STS的模式并通过工业总线写入PLC中，PLC根据静态接触器STS的模式控制静态接触器STS。PLC通过I/O口进行主、辅路电源中快速机械切换开关的复位状态、分闸状态、合闸状态读取，下发进行合闸触发、分闸触发等指令。

其中，单片机的执行的内部程序框架如图11所示的：

在开始且主程序上电初始化后，进行读取设置（PLC上电读取存储在存储器中的程序，程序都是存储在存储器中），读取采样数据（即读取主路和辅路采样数据，即电压和/或电流信息），通过PLC进行数据分析并计算判别主路是否失电，若判断主路失电（若主路不失电，则返回读取采样数据），辅路带电后，立即将辅路的静态接触器STS触发，并强行散热（通过PLC发出使半导体制冷片56和散热风扇28开启的指令），同时使辅路快速机械切换开关触发，恢复供电（即切换到辅路），延迟Data ms后（延时长短Data可根据需要设置），然后对辅路快速机械切换开关触发进行确认判断，当判断辅路快速机械切换开关合闸到位后，将辅路的静态接触器STS断开（若不到位，则继续返回延迟Data ms），并将主路快速机械切换开关断开（此时主路的静态接触器STS也是断开），同时将主辅电源标志进行切换（原主路设置为辅路，原辅路设置为辅路），以准备下次切换。

通讯控制板48中的通讯电路上电初始化开始后，如图12所示的，通讯数据初始化，并使通讯控制板48中的芯片执行数据更新任务。

在本发明的一个实施例中，电压/电流采样单元包括调理模块以及采样芯片CT，其中，采样芯片CT可以单独外部CT，即为ADC转换芯片（如GCT201B芯片），也可以内部CT，即为PLC所使用的芯片（即PLC所使用的单片机，具有采样芯片的功能），由于当采样芯片CT在采用为PLC所使用的单片机芯片，可能受限于芯片自身的外部接线，不够灵活，采样不一定正确，此时就可以用单独的采样芯片CT进行采样，便于现场实际保护接线。

其中，在本实施例中，如图13所示的：调理模块包括电流调理电路以及电压调理电路；电流调理电路包括三个整流器（即图中的T1），所述整流器，用于将输入电流降低后输出，三个电流调理器的输出端均并联有电阻R1，通过电阻R1，采样芯片CT或单片机可获取电流信息（信号），电流信息可传输至采样芯片CT或单片机的采样接口，本实施例中，三个整流器的输入端分别连接至主路电源（进行主路电流采样）、辅路电源（进行辅路电流采样）以及复合型切换开关的输出端（进行输出电流采样）。

电压调理电路包括三个变压器（即图中的T2），所述变压器，用于将输入电压降低后输出，三个变压器的输出端（即变压器的低压侧绕组）上均并联有电阻R2，通过电阻R2，采样芯片CT或单片机可获取电压信息（信号），三个变压器的高压侧绕组的一端连接电阻R3，电阻R3的远离高压侧绕组的一端以及高压侧绕组的另一端形成变压器的输入端，三个变压器的输入端分别连接至主路电源（进行主路电压采样）、辅路电源（进行辅路电压采样）以及复合型切换开关的输出端（进行输出电压采样）。

因此，在本实施例中，交流电流信号通过调理板卡（调理模块）进行信号调理后，接入独立的ADC转换芯片或者直接接入单片机进行电流信号采样，电压信号采样亦是同理。可以将每一路CT采样配置一个独立的ADC芯片，进行交流电流信号的数字化同步处理，提高采样精度及速度，如果对成本控制及速率要求不是十分严格的场所，可以采用单片机内部ADC串行处理，满足功能的情况下，降低成本。

交流电压信号通过测量型电压互感器进行信号调理（如：GPT202B电压互感器，可对输入0-1000伏电压进行调理），接入独立ADC芯片转换或者接入单片机进行处理。具体看成本及精度要求。

在本实施例中，输入输出隔离保护及驱动模块如图14所示。在机械结构（快速机械切换开关）的相应位置，都对应内嵌磁铁，例如储能螺母8上以及储能主轴6上均内嵌磁铁，其中，第一霍尔传感器2和第二霍尔传感器3均与螺母上内嵌的磁铁配合。其中，储能主轴6内嵌的磁铁有两个，其中一个与分闸位置霍尔传感器27配合，另一个与合闸位置霍尔传感器26配合。

至于以上霍尔传感器与对应磁铁配合的原理，如下：

当对应霍尔传感器到达位置后，磁铁会与对应霍尔传感器对位（即相互接近），对应霍尔传感器发出相应感应信号，相应感应信号会通过输入输出隔离及驱动模块发送至单片机，具体的：

例如第二霍尔传感器3在发出相应感应信号，会通过输入输出隔离保护及驱动模块传输至单片机，单片机判断出目前储能弹簧1达到储能位置，即处于已储能的状态；同理，在第一霍尔传感器2发出相应感应信号，会通过输入输出隔离保护及驱动模块传输至单片机，单片机判断出目前储能弹簧1未达到储能位置，即处于未储能的状态。

例如在分闸位置霍尔传感器27发出相应感应信号（即分闸位置信号），会通过输入输出隔离保护及驱动模块传输至单片机，单片机获取分闸位置信号。同理，单片机也可以获取合闸位置信号。

单片机在获取合闸位置信号后，可发出合闸驱动信号至输入输出隔离保护及驱动模块，输入输出隔离保护及驱动模块根据合闸驱动信号，给合闸电磁铁21通电，以使合闸电磁铁21动作。单片机在获取分闸位置信号后，可发出分闸驱动信号至输入输出隔离保护及驱动模块，输入输出隔离保护及驱动模块根据分闸驱动信号，给分闸电磁铁23通电，以使分闸电磁铁23动作。

另外，在本实施例中，在对应磁铁偏离对应霍尔传感器后，霍尔传感器不会发出相应感应信号。

霍尔传感器的信号经由输入保护后（如光耦隔离电路）后，进入单片机的I/O口，获取相应位置信息。输出通过继电器或者半导体开关隔离方式，驱动对应电磁铁动作。进行合闸触发、分闸触发。

另一方面，如图15所示的，在本发明中，还提供供电系统用双电源切换方法，其中，所述方法包括：

利用电压/电流采样单元采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；

利用PLC控制器，根据切换信号，发出切换指令；

利用复合型切换开关，根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换。

本发明的供电系统用双电源切换方法中各步骤的功能以及实现方式与供电系统用双电源切换装置中的各部分实现的功能以及实现方式对应一致，因此，此处不再赘述。

本发明对双路电源的电压、电流，输出电压电流进行实时监测，采用不同的保护策略，避免一路故障导致切换后，全部失电；识别相序故障，差动保护，过流保护等功能。人机界面（即通过通讯控制板48与PLC之间的交互），信息丰富，交互性强。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.供电系统用双电源切换装置，其中，所述装置包括：

电压/电流采样单元，用于采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；

PLC控制器，用于根据切换信号，发出切换指令；

复合型切换开关，用于根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换，其中，所述复合型切换开关包括两个组合开关，其中，

其中一个组合开关，用于实现主路的电源与供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

另一个组合开关，用于实现辅路电源和供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

所述组合开关包括静态接触器STS以及快速机械切换开关，其中，

所述静态接触器STS以及快速机械切换开关并联。

2.根据权利要求1所述的供电系统用双电源切换装置，其中，所述装置还包括触控板，其中，

所述触控板，用于实现与PLC控制器之间进行交互。

3.根据权利要求2所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

电压/电流采样单元，还用于在判断出满足切换条件时生成告警信号；

PLC控制器，还用于根据告警信号，生成告警信息并将告警信息发送于触控板进行显示。

4.根据权利要求1所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

其中一个组合开关的一端与主路的电源连接，另一个组合开关的一端与辅路的电源连接，其中一个组合开关的另一端与另一个组合开关的另一端之间通过连接点连接，所述连接点能与供电系统中的关键负荷之间连接。

5.根据权利要求1所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述快速机械切换开关包括储能弹簧、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、储能螺杆、储能电机、储能主轴以及第一触头，其中，

所述储能螺杆与储能电机的输出端连接；

所述储能弹簧的一端与储能螺杆上的储能螺母连接，储能弹簧的另一端与储能主轴活动连接；

所述第一霍尔传感器设于储能螺杆一端的一侧，用于检测储能弹簧的一端是否到达未储能位置；

第二霍尔传感器分别设储能螺杆另一端的一侧，用于检测储能弹簧的一端是否达到储能位置；

所述第一触头与储能主轴固定连接，用于传递实现快速机械切换开关动作的动力。

6.根据权利要求5所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述快速机械切换开关还包括中间传动轴、第二触头、触点拨杆、动触点以及静触点，其中，

所述中间传动轴上套设有转杆；

所述第一触头与转杆的一端接触，用于拨动转杆；

所述转杆的另一端与第二触头接触，用于拨动第二触头；

所述第二触头与触点拨杆的一端接触，用于拨动触点拨杆；

所述动触点设于触点拨杆的另一端，能与静触点接触。

7.根据权利要求6所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述快速机械切换开关还包括合闸卡榫、合闸电磁铁、分闸卡榫以及分闸电磁铁，其中，

所述储能主轴的外周面上开设有合闸凹槽和分闸凹槽；

所述合闸电磁铁，用于击发合闸卡榫卡入或脱离合闸凹槽；

所述分闸电磁铁，用于击发分闸卡榫卡入或脱离分闸凹槽。

8.根据权利要求1所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述静态接触器STS上设有散热装置，其中，

所述散热装置包括半导体制冷片、散热风扇、散热片、热管以及数字温度传感器，其中，

所述热管，用于将静态接触器STS的热量引出至半导体制冷片；

所述散热风扇和散热片，均设于半导体制冷片上并均用于将半导体制冷片上的热量散出；

所述数字温度传感器，用于检测静态接触器STS的温度。

9.根据权利要求4所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述连接点通过母线排和带电T接头与关键负荷连接，其中，

所述带电T接头包括母线排连接卡扣以及绝缘外皮导线，其中，

所述母线排连接卡扣包括上卡接以及下卡接，所述下卡接挂在母线排下方，所述上卡接勾在母线排上方；

所述上卡接以及下卡接之间设有波纹导体，所述波纹导体能随着上、下卡接的卡紧而被压缩；

所述上卡接的两侧边上设有边齿，所述下卡接的两侧边上设有侧轨道，所述侧轨道内部设有侧轨道卡勾；

所述侧轨道卡勾包括复位弹簧、卡勾、卡杆、释放按钮，所述释放按钮穿过侧轨道上开设的释放孔；所述卡勾以及释放按钮分别设于卡杆的两端，所述卡勾与边齿之间能相互卡合，所述复位弹簧用于复位卡杆；

所述绝缘外皮导线的一端与连接点连接，绝缘外皮导线的另一端与上卡接或下卡接连接。

10.根据权利要求9所述的供电系统用双电源切换装置，其中，所述带电T接头配备有安装工具，其中，

所述安装工具包括旋转电机、控制按键、缠绕筒、控制板、电池、钢丝、柔性支架管、绝缘拉杆以及绝缘支架筒，其中，

所述柔性支架管的一端连接在控制板上，另一端连接在绝缘支架筒的一端，所述绝缘支架筒的另一端设有上压接；

所述钢丝的一端穿过柔性支架管并与绝缘拉杆的一端连接，绝缘拉杆的另一端穿过绝缘支架筒，绝缘拉杆的另一端端部设有下压接，所述钢丝的另一端与缠绕筒连接；

所述缠绕筒、旋转电机、控制按键以及电池均设在控制板上，所述缠绕筒与电机的输出端连接，所述控制按键用于控制旋转电机在通电后的正转与反转；

所述上压接与下压接均为钩状，所述上压接与下压接相互对称，所述上卡接能卡在上压接上，所述下卡接能卡在下压接上。

11.根据权利要求1-10任一项所述的供电系统用双电源切换装置，其中，

所述切换条件为：主路失电且辅路带电。

12.根据权利要求1-10任一项所述的供电系统用双电源切换装置，其中，所述电源信息包括电压和/或电流信息。

13.供电系统用双电源切换方法，其中，所述方法包括：

利用电压/电流采样单元采集供电系统中，主路和辅路中的电源信息；以及根据主路和辅路中的电源信息，判断是否满足切换条件并在满足切换条件时生成切换信号；

利用PLC控制器，根据切换信号，发出切换指令；

利用复合型切换开关，根据切换指令，实现主路和辅路中电源之间的切换，其中，所述复合型切换开关包括两个组合开关，其中，

其中一个组合开关，用于实现主路的电源与供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

另一个组合开关，用于实现辅路电源和供电系统中的关键负荷之间通电或断电；

所述组合开关包括静态接触器STS以及快速机械切换开关，其中，

所述静态接触器STS以及快速机械切换开关并联。

14.根据权利要求13所述的供电系统用双电源切换方法，其中，所述方法还包括：

利用触控板，实现与PLC控制器之间进行交互。

15.根据权利要求13所述的供电系统用双电源切换方法，其中，所述切换条件为：主路失电且辅路带电。

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