CN116154948A - 一种中压系统抗晃电快速切换系统 - Google Patents

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CN116154948A CN202310406663.2A CN202310406663A CN116154948A CN 116154948 A CN116154948 A CN 116154948A CN 202310406663 A CN202310406663 A CN 202310406663A CN 116154948 A CN116154948 A CN 116154948A
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汪守飞
胡炜
李俊良
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Abstract

本发明公开了一种中压系统抗晃电快速切换系统，包括主电源单元、备用电源单元、晃电检测单元、控制器、电源切换单元及若干负载；晃电检测单元用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；控制器用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换。本发明不仅可以有效地应对外网的停电问题，而且还可以有效地应对内网的晃电停机问题，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，进而可以有效地解决系统晃电、停电等故障造成的用电的连续性问题，使得用电用户可以进行连续性用电，更好地满足于用电用户的使用需求。

Description

一种中压系统抗晃电快速切换系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体来说，涉及一种中压系统抗晃电快速切换系统。
背景技术
目前，在中低压电力系统中由于外网各种原因会造成外网停电，由于很多重要的用电用户企业需要连续供电，一旦外网停电就会造成重大损失。故用电用户会在厂区内建立高压变电站来避免停电的概率，大多从电网引入110kV和220kV或是更高的电压等级两路以上电源，从而做到有热备用电源。在这种环境下一些做电力保护厂家研制了备用电源自投装置（简称备自投），如果运行段电源停电那么利用备自投来把热备用电源投入。
这种备用电源自投方案只能解决对用电连续性没有要求的用电用户，原因是系统中的备自投切换装置的信号采集和发出命令时间加上普通真空断路器的分合时间大约为100mS，这个时间已经远远超过负载设备的正常持续运行的时间，故切换一次用电负载都要重新启动。另外内网系统出现短路故障时，故障出线回路的线路保护和真空断路器切除故障的时间比较长，一般在80mS左右，短路故障切除后系统电压会恢复到正常水平，这个时间母线电压会降低，就会出线电压凹陷，这种现象我们简称晃电。
然而，系统变频器、继电器、接触器和电磁阀等忍耐极限一般只有20~30mS，所以出现晃电必然穿越失败，造成负载设备停机。在这种情况下，中压电力系统就需要研制一款产品能解决对用电连续性高的用电用户，使得其既能应对外网的停电又能应对内网的晃电，在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的把备用电源切换成功，让用电用户连续性用电。因此，本发明提出了一种中压系统抗晃电快速切换系统。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种中压系统抗晃电快速切换系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种中压系统抗晃电快速切换系统，该系统包括主电源单元、备用电源单元、晃电检测单元、控制器、电源切换单元及若干负载；
其中，主电源单元用于为供电配网中的用户提供稳定的电压；
备用电源单元用于在主电源无法正常工作时为供电配网中的用户提供稳定的电压；
晃电检测单元用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；
控制器用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换；
电源切换单元用于实现主电源与备用电源之间的快速切换。
进一步的，主电源单元和备用电源单元在正常状态下为互相独立的两个同步电源，且主电源单元和备用电源单元的容量均能承载切换后所带的负荷。
进一步的，晃电检测单元包括开关位置触发模块、电压采集模块、电流采集模块及晃电现象分析模块；
其中，开关位置触发模块用于实时采集两组支线开关及母线开关的辅助触点变化，并判断两组支线开关及母线开关的分合位置；
电压采集模块用于实时采集两组支线上的母线的电压信号；
电流采集模块用于实时采集两组支线上的母线的电流信号；
晃电现象分析模块用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，并基于预处理后的电压信号来判断是否发生晃电现象。
进一步的，晃电现象分析模块包括实时电压信号获取模块、电压信息预处理模块及晃电现象判断模块；
其中，实时电压信号获取模块用于获取实时采集的电压信号；
电压信息预处理模块用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，得到实时电压的幅值和相位信息；
晃电现象判断模块用于根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器。
进一步的，电压信息预处理模块包括电压信号状态模型构建模块和电压幅值及相位信息提取模块；
其中，电压信号状态模型构建模块用于构建电压信号状态模型；
电压幅值及相位信息提取模块用于在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息。
进一步的，电压幅值及相位信息提取模块在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息时包括以下步骤：
初始化，选择状态估计的初值状态向量
Figure SMS_1
和初始误差协方差矩阵P0；
进行无迹变换，由系统状态向量
Figure SMS_2
和误差协方差矩阵Pk计算出Sigma点集；
时间更新，计算状态预测向量
Figure SMS_3
和预测协方差矩阵/>
Figure SMS_4
，并计算测量向量的估计值/>
Figure SMS_5
和残差/>
Figure SMS_6
；
根据残差求出渐消因子
Figure SMS_7
，并计算引入渐消因子/>
Figure SMS_8
后的量测预测协方差矩阵
Figure SMS_9
和互协方差矩阵/>
Figure SMS_10
；
量测更新，计算增益矩阵
Figure SMS_11
、状态估计向量/>
Figure SMS_12
和估计误差协方差矩阵/>
Figure SMS_13
，完成一个周期的状态评估过程；
利用增益矩阵
Figure SMS_14
、状态估计向量/>
Figure SMS_15
和估计误差协方差矩阵/>
Figure SMS_16
提取电压的幅值信息和相位信息。/>
进一步的，晃电现象判断模块在根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断时包括以下步骤：
选取额定电压幅值的90％为电压跌落的阈值，将系统的实时电压幅值与该电压跌落的阈值比较，当实时电压幅值小于电压跌落的阈值时，电压信号发生晃电现象；当实时电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则电压信号没有发生晃电现象。
进一步的，控制器在用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
获取反馈信息中晃电现象的实时判断结果，当判断结果为没有晃电现象发生时，则忽略该反馈信息；当判断结果为晃电现象发生时，则向电源切换单元发送将主电源快速切换成备用电源的指令。
进一步的，电源切换单元由三个快速切换开关构成，其中一个快速切换开关设置在中压母线上，另外两个快速切换开关分别设置在与中压母线连接的两条支路上。
进一步的，电源切换单元在实现主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
电源切换模块接收控制器发送的将主电源快速切换成备用电源的指令，并根据控制器发送的切换指令控制主电源支路上的快速切换开关分闸及中压母线上的快速切换开关合闸，实现主电源到备用电源的快速切换。
本发明的有益效果为：
1）通过设置有晃电检测单元、控制器及电源切换单元，从而不仅可以有效地应对外网的停电问题，而且还可以有效地应对内网的晃电停机问题，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，进而可以有效地解决系统晃电、停电等故障造成的用电的连续性问题，使得用电用户可以进行连续性用电，更好地满足于用电用户的使用需求。
2）通过利用基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波来实现对发生暂降电压信号状态的跟踪，从而可以有效地实现对电压幅值信息和相位信息的提取，进而可以快速准确的实现对电压信号晃电现象的检测，有效地避免因晃电现象而对用电设备造成的危害，更好地满足于敏感负载的保护要求，为系统平稳连续运行提供了有效地保障。
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是根据本发明实施例的一种中压系统抗晃电快速切换系统的结构框图；
图2是根据本发明实施例的一种中压系统抗晃电快速切换系统中晃电现象分析模块的结构框图；
图3是根据本发明实施例的一种中压系统抗晃电快速切换系统中电压信息预处理模块的结构框图；
图4是根据本发明实施例的一种中压系统抗晃电快速切换系统的切换原理示意图。
图中：
1、主电源单元；2、备用电源单元；3、晃电检测单元；31、开关位置触发模块；32、电压采集模块；33、电流采集模块；34、晃电现象分析模块；341、实时电压信号获取模块；342、电压信息预处理模块；3421、电压信号状态模型构建模块；3422、电压幅值及相位信息提取模块；343、晃电现象判断模块；4、控制器；5、电源切换单元；6、负载。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种中压系统抗晃电快速切换系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图4所示，根据本发明实施例的中压系统抗晃电快速切换系统，该系统包括主电源单元1、备用电源单元2、晃电检测单元3、控制器4、电源切换单元5及若干负载6；
其中，主电源单元1用于为供电配网中的用户提供稳定的电压；
备用电源单元2用于在主电源无法正常工作时为供电配网中的用户提供稳定的电压；
其中，主电源单元1和备用电源单元2在正常状态下为互相独立的两个同步电源，且主电源单元1和备用电源单元2的容量均能承载切换后所带的负荷。
晃电检测单元3用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；
其中，晃电检测单元3包括开关位置触发模块31、电压采集模块32、电流采集模块33及晃电现象分析模块34；
开关位置触发模块31用于实时采集两组支线开关及母线开关的辅助触点变化，并判断两组支线开关及母线开关的分合位置；
电压采集模块32用于实时采集两组支线上的母线的电压信号；
电流采集模块33用于实时采集两组支线上的母线的电流信号；
晃电现象分析模块34用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，并基于预处理后的电压信号来判断是否发生晃电现象。
具体的，晃电现象分析模块34包括实时电压信号获取模块341、电压信息预处理模块342及晃电现象判断模块343；
其中，实时电压信号获取模块341用于获取实时采集的电压信号；
电压信息预处理模块342用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，得到实时电压的幅值和相位信息；
具体的，电压信息预处理模块342包括电压信号状态模型构建模块3421和电压幅值及相位信息提取模块3422；
其中，电压信号状态模型构建模块3421用于构建电压信号状态模型；
电压信号状态模型的构建：
考虑一个无噪声离散化单一频率的正弦单相电压信号：
Figure SMS_17
；
式中，k表示采样点数，k=1,2,3…,N，Δt表示采样间隔，
Figure SMS_18
分别表示电压幅值、角频率和相位角；
定义电压信号状态向量为：
Figure SMS_19
因此，电压信号的状态空间描述为：
Figure SMS_20
Xk和Zk分别为3维系统状态向量和1维量测向量；Wk和Vk分别为系统过程噪声和观测噪声，两者为不相关的零均值高斯白噪声。
电压幅值及相位信息提取模块3422用于在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息；
具体的，本实施中针对强跟踪无迹卡尔曼滤波做了以下改进：在一次状态估计过程中仅使用一次无迹变换，并且不需要计算雅可比矩阵，有效地降低了强跟踪无迹卡尔曼滤波的复杂度；考虑到系统过程噪声的影响，把渐消因子作用于预测协方差矩阵整体，同时还在量测预测协方差矩阵和互协方差矩阵中引入渐消因子，提高强跟踪滤波的稳定性，在电压信号模型的基础上，利用改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波递归地估计电压信号模型中的状态向量，进而实时提取出电压信号的幅值信息和相位信息，具体包括以下步骤：
初始化，选择状态估计的初值状态向量
Figure SMS_21
和初始误差协方差矩阵P0；
进行无迹变换，由系统状态向量
Figure SMS_22
和误差协方差矩阵Pk计算出Sigma点集；
Figure SMS_23
/>
其中， L为系统状态向量的维数；
Figure SMS_24
，/>
Figure SMS_25
的取值范围为0.000 1~1，k通常取为0或3-L；(L +λ)Pk是正定矩阵，它的平方根矩阵可以用Cholesky分解计算求出。
时间更新，计算状态预测向量
Figure SMS_26
和预测协方差矩阵/>
Figure SMS_27
，并计算测量向量的估计值/>
Figure SMS_28
和残差/>
Figure SMS_29
；
Figure SMS_30
式中，β为可调节的参数，高斯分布下β的最佳值为2。
根据残差求出渐消因子
Figure SMS_31
，并计算引入渐消因子/>
Figure SMS_32
后的量测预测协方差矩阵
Figure SMS_33
和互协方差矩阵/>
Figure SMS_34
；
Figure SMS_35
量测更新，计算增益矩阵
Figure SMS_36
、状态估计向量/>
Figure SMS_37
和估计误差协方差矩阵/>
Figure SMS_38
，完成一个周期的状态评估过程；
Figure SMS_39
利用增益矩阵
Figure SMS_40
、状态估计向量/>
Figure SMS_41
和估计误差协方差矩阵/>
Figure SMS_42
提取电压的幅值信息和相位信息：/>
Figure SMS_43
。
晃电现象判断模块343用于根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器；
其中，晃电现象判断模块343在根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器时包括以下步骤：
选取额定电压幅值的90％为电压跌落的阈值，将系统的实时电压幅值与该电压跌落的阈值比较，当实时电压幅值小于电压跌落的阈值时，电压信号发生晃电现象；当实时电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则电压信号没有发生晃电现象。
控制器4用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换；
其中，控制器4在用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
获取反馈信息中晃电现象的实时判断结果，当判断结果为没有晃电现象发生时，则忽略该反馈信息；当判断结果为晃电现象发生时，则向电源切换单元发送将主电源快速切换成备用电源的指令。
本实施例中的快速算法控制器主要技术参数如下：
工作电压：DC220V±20%；
跳合闸容量：DC220V 5A；
信号容量:DC220V 5A；
额定交流输入电流：5A；
频率：50HZ；
测量精度：电压电流≤1%；
频率≤0.02HZ；
相角≤0. 20；
动作逻辑：
在35KV系统发生开路故障或其余支路短路故障后，电磁斥力机构的快速开关在15ms之内（注：此时间含控制器判断时间+开关分闸时间+开关固有的燃弧时间）完成主电源、备用电源之间的切换，保障10KV母线下的负载设备连续供电。当故障切除后装置自动合闸。主测控单元不仅发出脉冲信号使电磁斥力快速断路器快速分断，而且能发出报警信号，实现远程计算机后台显示。
主要特点：
机械性能：装置通过了EMC最高等级试验，确保各种恶劣工况下装置的正常运行。
友好的易用性：装置配有汉字液晶显示，直观的界面菜单，详细的信息显示，丰富的指示灯，便于操作和调试。装置提供调试接口，可通过该接口将装置所有信息导出。
切换功能齐全：兼有手动起动、保护起动、失压起动、误跳起动、无流起动、逆功率起动等多种起动方式。兼有并联、串联和同时切换方式。兼有快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换等实现方式。完备的切换闭锁功能。
可靠的软硬件设计：装置采用全封闭背插式结构，抗干扰设计，使装置的抗电磁干扰能力大大提高。出口设有闭锁继电器，保证装置可靠出口。逻辑单元软件与管理单元软件独立运行，通信、显示等不会影响切换逻辑正常运行。
故障录波及通讯功能：信息记录全面，包括动作事件、告警事件、开入开出变位信息、装置自检、运行事件及录波事件等。通过查看这些事件记录，可以全面了解设备的运行状况。支持以太网双网口、RS485通信接口；支持IEC60870-5-103、Modbus通信规约。
切换时间：故障同时切换时间≤10ms；故障串联切换时间≤15ms。
电源切换单元5用于实现主电源与备用电源之间的快速切换。
其中，电源切换单元5由三个快速切换开关构成，其中一个快速切换开关设置在中压母线上，另外两个快速切换开关分别设置在与中压母线连接的两条支路上。
具体的，电源切换单元5在实现主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
电源切换模块接收控制器发送的将主电源快速切换成备用电源的指令，并根据控制器发送的切换指令控制主电源支路上的快速切换开关分闸及中压母线上的快速切换开关合闸，实现主电源到备用电源的快速切换。
为了更好地理解本发明的上述技术方案，以下对本发明的主电源和备用电源之间的切换原理进行说明。
如图4所示，系统正常运行时，K1、K2合闸，K3分闸，控制器实时监视K1、K2支路以上的母线的电压电流信号，一旦K1（K2）进线系统发生晃电等电压波动现象，控制器则在3ms内得出结果，随后便及时发出控制指令，控制K1（K2）分闸，K3合闸，完成1#（主电源）、2#电源（备用电源）之间的快速切换，且整个切换过程的时间控制在20mS，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，故障解除后，可以通过现场手动、后台手动或者自动的方式恢复到初始运行状态，恢复本支路的正常供电。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置有晃电检测单元、控制器及电源切换单元，从而不仅可以有效地应对外网的停电问题，而且还可以有效地应对内网的晃电停机问题，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，进而可以有效地解决系统晃电、停电等故障造成的用电的连续性问题，使得用电用户可以进行连续性用电，更好地满足于用电用户的使用需求。
此外，通过利用基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波来实现对发生暂降电压信号状态的跟踪，从而可以有效地实现对电压幅值信息和相位信息的提取，进而可以快速准确的实现对电压信号晃电现象的检测，有效地避免因晃电现象而对用电设备造成的危害，更好地满足于敏感负载的保护要求，为系统平稳连续运行提供了有效地保障。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，该系统包括主电源单元（1）、备用电源单元（2）、晃电检测单元（3）、控制器（4）、电源切换单元（5）及若干负载（6）；
其中，所述主电源单元（1）用于为供电配网中的用户提供稳定的电压；
所述备用电源单元（2）用于在主电源无法正常工作时为供电配网中的用户提供稳定的电压；
所述晃电检测单元（3）用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；其中，所述晃电检测单元（3）包括开关位置触发模块（31）、电压采集模块（32）、电流采集模块（33）及晃电现象分析模块（34）；
其中，所述开关位置触发模块（31）用于实时采集两组支线开关及母线开关的辅助触点变化，并判断两组支线开关及母线开关的分合位置；
所述电压采集模块（32）用于实时采集两组支线上的母线的电压信号；
所述电流采集模块（33）用于实时采集两组支线上的母线的电流信号；
所述晃电现象分析模块（34）用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，并基于预处理后的电压信号来判断是否发生晃电现象；
所述晃电现象分析模块（34）包括实时电压信号获取模块（341）、电压信息预处理模块（342）及晃电现象判断模块（343）；
其中，所述实时电压信号获取模块（341）用于获取实时采集的电压信号；
所述电压信息预处理模块（342）用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，得到实时电压的幅值和相位信息；
所述晃电现象判断模块（343）用于根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器；
所述电压信息预处理模块（342）包括电压信号状态模型构建模块（3421）和电压幅值及相位信息提取模块（3422）；
其中，所述电压信号状态模型构建模块（3421）用于构建电压信号状态模型；
所述电压幅值及相位信息提取模块（3422）用于在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息；
所述电压幅值及相位信息提取模块（3422）在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息时包括以下步骤：
初始化，选择状态估计的初值状态向量
Figure QLYQS_1
和初始误差协方差矩阵P0；
进行无迹变换，由系统状态向量
Figure QLYQS_2
和误差协方差矩阵Pk计算出Sigma点集；
时间更新，计算状态预测向量
Figure QLYQS_3
和预测协方差矩阵/>
Figure QLYQS_4
，并计算测量向量的估计值
Figure QLYQS_5
和残差/>
Figure QLYQS_6
；
根据残差求出渐消因子
Figure QLYQS_7
，并计算引入渐消因子/>
Figure QLYQS_8
后的量测预测协方差矩阵
Figure QLYQS_9
和互协方差矩阵/>
Figure QLYQS_10
；/>
量测更新，计算增益矩阵
Figure QLYQS_11
、状态估计向量/>
Figure QLYQS_12
和估计误差协方差矩阵/>
Figure QLYQS_13
，完成一个周期的状态评估过程；
利用增益矩阵
Figure QLYQS_14
、状态估计向量/>
Figure QLYQS_15
和估计误差协方差矩阵/>
Figure QLYQS_16
提取电压的幅值信息和相位信息；
所述控制器（4）用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换；
所述电源切换单元（5）用于实现主电源与备用电源之间的快速切换。
2.根据权利要求1所述的一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，所述主电源单元（1）和所述备用电源单元（2）在正常状态下为互相独立的两个同步电源，且所述主电源单元（1）和所述备用电源单元（2）的容量均能承载切换后所带的负荷。
3.根据权利要求1所述的一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，所述晃电现象判断模块（343）在根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断时包括以下步骤：
选取预设百分比的额定电压幅值为电压跌落的阈值，将系统的实时电压幅值与该电压跌落的阈值比较，当实时电压幅值小于电压跌落的阈值时，电压信号发生晃电现象；当实时电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则电压信号没有发生晃电现象。
4.根据权利要求1所述的一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，所述控制器（4）在用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
获取反馈信息中晃电现象的实时判断结果，当判断结果为没有晃电现象发生时，则忽略该反馈信息；当判断结果为晃电现象发生时，则向电源切换单元发送将主电源快速切换成备用电源的指令。
5.根据权利要求4所述的一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，所述电源切换单元（5）由三个快速切换开关构成，其中一个快速切换开关设置在中压母线上，另外两个快速切换开关分别设置在与中压母线连接的两条支路上。
6.根据权利要求5所述的一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，所述电源切换单元（5）在实现主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：
电源切换模块接收控制器发送的将主电源快速切换成备用电源的指令，并根据控制器发送的切换指令控制主电源支路上的快速切换开关分闸及中压母线上的快速切换开关合闸，实现主电源到备用电源的快速切换。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116742780A (zh) * 2023-06-16 2023-09-12 大连海事大学 一种智能应急电源

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570590A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 固态切换开关
CN203826938U (zh) * 2014-04-22 2014-09-10 贵州天福化工有限责任公司 一种连续性化工企业供电防晃电系统
CN110120666A (zh) * 2019-05-07 2019-08-13 南京工程学院 一种电压暂降状态估计方法
CN110579638A (zh) * 2019-10-12 2019-12-17 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 基于卡尔曼滤波的交叉供电系统动态电压跌落检测方法
CN210111621U (zh) * 2019-05-28 2020-02-21 明阳智慧能源集团股份公司 一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统
CN113919430A (zh) * 2021-10-18 2022-01-11 国网信息通信产业集团有限公司 电压暂降监测判别方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570590A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 固态切换开关
CN203826938U (zh) * 2014-04-22 2014-09-10 贵州天福化工有限责任公司 一种连续性化工企业供电防晃电系统
CN110120666A (zh) * 2019-05-07 2019-08-13 南京工程学院 一种电压暂降状态估计方法
CN210111621U (zh) * 2019-05-28 2020-02-21 明阳智慧能源集团股份公司 一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统
CN110579638A (zh) * 2019-10-12 2019-12-17 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 基于卡尔曼滤波的交叉供电系统动态电压跌落检测方法
CN113919430A (zh) * 2021-10-18 2022-01-11 国网信息通信产业集团有限公司 电压暂降监测判别方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨韬: "基于强跟踪卡尔曼滤波的电压暂降检测", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, pages 48 - 50 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116742780A (zh) * 2023-06-16 2023-09-12 大连海事大学 一种智能应急电源
CN116742780B (zh) * 2023-06-16 2024-05-14 大连海事大学 一种智能应急电源

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