CN201781316U - 双电源自动切换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电控制技术，旨在提供一种双电源自动切换系统。该系统包括负荷开关和用于将负载电路从主电源切换至备用电源的自动转换开关，所述自动转换开关通过信号线连接至可编程控制器PLC，可编程控制器PLC内置缺相检测模块，缺相检测模块分别连接主电源和备用电源。本系统，集开关与逻辑控制于一体，切换可靠性更高、功能更完善，不仅实现了电气和机械双闭锁，从根本上保证了电源的安全可靠切换，还可以方便地实现多电量的集中监测，并根据需要接入远程监控系统。

Description

双电源自动切换系统

技术领域

本实用新型涉及供电控制技术，更具体地说，本实用新型涉及一种双电源自动切换系统。

背景技术

目前国内现有的电源切换系统是由接触器或断路器组成的双电源切换系统，此类双电源切换系统存在很多的弊端，以及功能的单一的情况。现有的双电源切换系统只是完成简单的切换动作，在一路电源跳闸故障或断电的情况下起动另外的一路电源，而且基本上是本地操作，没有远程的控制功能，不能实现四遥。其对电源的监视参数非常少，只是判断短路以及过载等情况，不能对电源的质量进行量化，不能准确可靠地记录相关数据信息。其可扩展功能几乎没有，要想完成适应变电站的无人职守或者少人职守的需要，就要额外增加许多其他的设备辅助完成，这样就使整个系统的成本增加，整体性不强，安装调试麻烦等一系列的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种双电源自动切换系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种双电源自动切换系统，包括负荷开关和用于将负载电路从主电源切换至备用电源的自动转换开关；所述自动转换开关通过信号线连接至可编程控制器PLC，可编程控制器PLC内置缺相检测模块，缺相检测模块分别连接主电源和备用电源。

作为一种改进，所述可编程控制器PLC还包括一个扩展模块，所述缺相检测模块连接至内置于该扩展模块中的过压与欠压检测模块。

作为一种改进，在所述的扩展模块中具有下述至少一种接线方式：通过双绞屏蔽电缆连接模拟量输入端；若电压输入有电压波动或外部接线中有电气干扰，则连接一个平滑电容器；若使用电流输入，则V+端子与V-端子短接；若存在电气干扰，则FG的外壳地端和扩展模块的接地端相连接；扩展模块的接地端与主单元的接地端相连接，并具备三级接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中的双电源自动切换系统，采用ATS自动转换开关和智能监测单元及控制技术，集开关与逻辑控制于一体，切换可靠性更高、功能更完善，不仅实现了电气和机械双闭锁，从根本上保证了电源的安全可靠切换，还可以方便地实现多电量的集中监测，并根据需要接入远程监控系统。具有技术先进、性能完善、安全可靠、自动化程度高、操作方便、使用范围广等显著特点，是新一代全面取代传统的采用交流接触器或断路器构成的双电源切换方式的高新技术产品，完全满足变电站无人守值的需要，为变电站提供安全、可靠的电源。该双电源自动切换系统适用于变电站、发电厂、通信机房、银行、医院、煤矿、船舶、工作流水线、化工、冶金、人防和军事设施等不允许断电或实行无人值班的重要用电场所。

附图说明

图1为本实用新型实现方案的框图；

图2为本实用新型扩展模块接线方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供了一种双电源自动切换系统，包括负荷开关和用于将负载电路从主电源切换至备用电源的自动转换开关；所述自动转换开关通过信号线连接至可编程控制器PLC，可编程控制器PLC内置缺相检测模块，缺相检测模块分别连接主电源和备用电源。

所述可编程控制器PLC还包括一个扩展模块，所述缺相检测模块连接至内置于该扩展模块中的过压与欠压检测模块。

因为通过软件方式实现在可编程控制器PLC中置入缺相检测模块以及在扩展模块中置入过压与欠压检测模块，系本领域技术人员熟知的实现手段，故本实用新型对此不再赘述。

众所周知，ATS是英文Automatic Transfer Switch(自动转换开关)的缩写，随着国内对于用电切换概念的提高，近两年在国内已得到广大设计人员的普遍认可，逐渐在电力领域发挥必不少的作用。

ATS是将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。它与常用的使用两台断路器进行主备电源的自动切换相比，具有如下特点：a.切换速度快；b.工程费用低(一台ATS可以取代两台断路器)；c.连锁可靠，ATS内部具有可靠的机械连锁和电气连锁，避免了两台断路器只有电气连锁的不稳定性。d.维修方便。ATS主要由两部分组成：开关本体和控制器，开关本体分为PC级和CB级。1.PC级：一体式结构(三点式)。它是双电源切换的专用开关，具有结构简单、体积小、自身连锁、转换速度快(0.2S内)、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。2..CB级：配备过电流脱扣器的ATS，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能；控制器主要用来检测被监测电源(两路)工作状况，当被监测的电源发生故障(如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差)时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，备用电源其容量一般仅是常用电源容量的20％-30％。

ATS的工作原理为：由电磁线圈为主要分合动力的操作机构，带动连动横轴，使灭弧室内的Y型动触点按照分合指令进行外接电源端子间的转换，由此达到主电源和备用电源之间的切换作用。ATS的每相灭弧室为相对独立封闭结构，整个ATS由三组或四组灭弧室组合而成，适用于三相三线制或三相四线制的供配电系统。灭弧室采用积木式组装结构，每相灭弧室损坏可单独调换且不影响整个ATS的使用，提高了ATS的现场可维修性。

ATS具有单一导通性，即主电源接通，备用电源必定断开，反之亦然。ATS具有明显的切换显示，除ATS本体具有主备电源的切换显示外，还可通过辅助开关控制指示灯来达到指示主备电源的投入情况。为了适应各种不同操作场合的需要，ATS同时具备手动和自动控制方式，一般情况下手动控制方式局限于无负荷分合的检修场合。

本实用新型中的负荷开关可采用熔断器式负荷隔离开关，可带负荷分断，即可直接挂装在母线上，也可安装在固定板上。其工作过程为：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打电弧。合开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭闸时，通过主轴及传动系统，使主闸刀和灭弧闸刀同时顺时针旋转，弧触头先闭合；主轴继续转动，使主触头随后闭合。在合闸过程中，分闸弹簧同时贮能。由于负荷开关不能开断短路电流，故常与限流式高压熔断器组合在一起使用，利用限流熔断器的限流功能，不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作用。

在基于PLC的双电源开关的过程中，必须只能有一个电源与负载接通，且在一路电源故障时要实现自动切换。又由于在重要的会议室、机场、宾馆等紧急供电场所，各用电设备的总功率较大，必须使用发电机设备供电。

在图1中，A为主电源，B为备用电源，分别与PLC中的缺相检测模块连接，作为PLC输入检测信号。首先进行主电源A的输入检测，当缺相检测模块检测主电源A无任意相缺相时，相应的逻辑开关会闭合，使扩展模块接受经过PLC基本单元检测后传过来的无缺相的电压信号，则随后扩展模块进行主电源A的三相回路欠压检测，如果此时主电源A良好的话，相应的状态指示灯会亮，说明此刻主电源状态良好，同时主电源与负载接通。在主电源A出现故障后(即主电源A出现缺相或者欠压时)，此时会启动发电机，使备用电源B启动，同时主电源A会自动断开。备用电源B启动后，同样要进行三相回路的缺相检测和欠压检测，检测过程同主电源A。检测无故障后，随即实现备用电源B与负载的接通。

本实用新型中，因为要对三相电源的三线检测，所以选用带4点模拟量输入的模数转换特殊功能扩展模块FX2N-4A/D(三菱MITSUBI出品)。FX2N-4A/D为12位高精度模拟量输入模块，具有4输入A/D转换通道，输入信号类型可以是电压(-10～+10V)、电流(-20～+20mA)和电流(+4～+20mA)，每个通道都可以独立地指定为电压输入或电流输入。且FX2N系列可编程控制器最多可连接8台FX2N-4A/D。

FX2N-4AD模拟量输入模块是FX2N系列PLC专用的模拟量输入模块。该模块的4个输入通道，通过输入端子变换，可以任意选择电压或电流输入状态。输入参数为：电压输入时，输入信号为DC-10V～+10V，输入阻抗为200kΩ，分辨率为5mV；电流输入时，输入信号为DC-20mA～+20mA，输入阻抗为250Ω，分辨率为20μA。FX2N-4AD将接收的模拟信号转换成12位二进制的数字量，并以补码的形式存于16位数据寄存器中，数值为-2048～+2047，传输速率15ms/kbit，综合精度为量程的1％。FX2N-4AD的工作电压为DC 24V，模拟量与数字量之间采用光电隔离技术，但各通道之间没有隔离。它消耗PLC主单元或有源扩展单元5V电源槽30mA的电流。它占用基本单元的8个映像表，即软件上占8个I/O点数，在计算PLC的I/O时，可以将这8个点作为PLC的输入点来计算。FX2N-4AD模块内部有一个数据缓冲寄存器，它由32个16位的寄存器组成，其内容可以通过PLC的FROM和TO指令来读出或写入。

在FX2N-4A/D模块的接线方式方面：模拟量输入通过双绞屏蔽电缆来接收，电缆应远离电源线或其他可能产生电气干扰的电线，如图2中标记①；如果电压输入有电压波动，或外部接线中有电气干扰，可以接一个平滑电容器(0.1～0.47μF，25V)，如图2中标记②；如果使用电流输入，将V+和V-短接，如图2中标记③；如果存在过多的电气干扰，连接FG的外壳地端和FX2N-4A/D模块的接地端，如图2中标记④；连接FX2N-4A/D模块的接地端与主单元的接地端，在可行的情况下使用三级接地，如图2中标记⑤。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种双电源自动切换系统，包括负荷开关和用于将负载电路从主电源切换至备用电源的自动转换开关，其特征在于，所述自动转换开关通过信号线连接至可编程控制器PLC，可编程控制器PLC内置缺相检测模块，缺相检测模块分别连接主电源和备用电源。

2.根据权利要求1所述的双电源自动切换系统，其特征在于，所述可编程控制器PLC还包括一个扩展模块，所述缺相检测模块连接至内置于该扩展模块中的过压与欠压检测模块。

3.根据权利要求2所述的双电源自动切换系统，其特征在于，在所述的扩展模块中具有下述至少一种接线方式：通过双绞屏蔽电缆连接模拟量输入端；若电压输入有电压波动或外部接线中有电气干扰，则连接一个平滑电容器；若使用电流输入，则V+端子与V-端子短接；若存在电气干扰，则FG的外壳地端和扩展模块的接地端相连接；扩展模块的接地端与主单元的接地端相连接，并具备三级接地。 

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