CN201860160U - 双电源静态切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电源静态切换装置，其应用于工业现场，其包括：用于快速切换交流电源的静态转换开关，该静态转换开关为采用高速可控硅切换电路的双电源静态切换开关；两路交流电源输入端，电连接静态转换开关的输入端；一路为工业负载供电的交流电源输出端，电连接该静态转换开关的输出端；一个控制电路，该控制电路电连接该静态切换开关以控制该静态切换装置的切换。可利用同步控制技术与高速采样模块以实现双路电源快速切换，确保切换时间的同步一致性。在确保自动化生产线控制装置电源安全的前提下，解决了国内石油，化工，冶金等厂矿企业重要负荷控制电源安全的问题。

Description

双电源静态切换装置 

技术领域

本实用新型涉及一种不间断切换装置，尤指一种适用于工业现场的双电源静态切换装置。 

背景技术

石油化工系统和冶金系统的自动化生产装置的监控是比较特殊的，大多是传感器过来的4-20MA信号，主要是生产装置内的高温高压，流量等居多的防爆容器内管道内的参数的监控；而且这些参数是看不见摸不着的，只能通过计算机来显示和控制。随着石化系统的自动化程度越来越高，计算机系统需要监控的参数越来越多，为保证计算机系统的正确运行，不间断电源UPS是关键。一旦电源发生故障，管道内和容器内所有的参数都不清楚，很容易发生爆炸和管道堵塞等事故，少则损失几百万，多则达几千万元。在石化系统的装置DCS控制电源中，UPS的运行可靠性是第一位的，除了UPS的电源安全性能外，可靠经济的运行方案也是非常重要的。 

在这些重要工业现场一般有两路输入电源，经转换后供给负载。解决有的企事业单位经费困难，无UPS设备的问题，提高负载的供电可靠性2倍。目前，国内电网质量和国外的电网质量还有一定的差距，主要表现在电压幅值随时间的波动较大，白天电压低于设定的容限范围，到晚上电压幅值又高，在通常的情况下，在工业现场的两路电源的切换，多采用ats转换开关，ats转换开关是由接触器或电磁组件组成，它们都是有触点的接触点在接通时会产生拉弧现象，其接通效果差，而且ats转换开关要在200ms以上才能转换到另一路上(切换时间慢后级负载将会中断)。另外ats只有过流保护功能并且过流保护采用的是机械结构起保护的可靠性差。ats是由机械结构组成，其机械部件易磨损护触点易损 坏，这样长期工作性能将变差使用寿命减短。因而有必要研究一种适合在中国电网上运行的转换开关技术和相关产品，并最终运用到自动化生产线的控制电源上。以解决国内石油，化工，冶金等厂矿企业重要负荷控制电源安全的问题。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种双电源静态切换装置，以切实符合运用在中国的电网上，并应用在工业自动化生产线的控制电源上，能确保自动控制设备电源的安全，特别是和现有UPS电源配合，应用到自动化控制领域。 

为达上述目的，本实用新型的技术手段在于，一种双电源静态切换装置，应用于工业现场，其包括：用于快速切换交流电源的静态转换开关，该静态转换开关为采用高速可控硅切换电路的双电源静态切换开关；两路交流电源输入端，电连接静态转换开关的输入端；一路为工业负载供电的交流电源输出端，电连接该静态转换开关的输出端；一个控制电路，该控制电路电连接该静态切换开关以控制该静态切换装置的切换。 

其中： 

该控制电路控制该静态切换开关切换时遵循先断后合的顺序转换。 

该静态转换开关的各输入端与输出端之间装有互锁的维修旁路开关，可以通过旁路开关不间断地切换到任一路输入电源。 

该控制电路包含确保切换时间的同步一致性的同步控制模块与高速采样模块，所述电源输入端电连接该控制电路中的高速采样模块。 

电源输出端接有一个电流感测器，该电路感测器电连接该控制电路。 

该控制电路还包含人机控制接口及显示面板，该显示面板电连接该人机控制接口。 

该控制电路还包含一个RS232接口。 

该双电源静态切换装置应用于单相电源及三相四线电源时，仅火线接入该静态切换开关进行切换，零线共用。 

两路输入所有线路均同时切换。 

本实用新型的有益技术效果在于： 

1、本实用新型利用静态转换开关的功率组建是由可控硅(scr)组成，由于可控硅的通断速度快并且不会产生大电流中的拉弧现象其接通效果较好，无接触点且可采用完善的保护功能使其寿命长可靠。 

2切该装置在8ms内整个后级负载都将转移到另一路电源上工作(切换时间快能保证后方负载不间断工作)。 

3、本实用新型采用的静态转换开关具有很完善的高精度的保护功能其可靠性强，可具备过压保护欠压保护掉电保护过流保护相差保护等完善的保护功能。 

4、借助控制电路的控制，可遵循先断后合的原则，使所有转换都是快速的先断后合，解决了两路电源切换的环流问题，使主备电源之间不会产生冲击电流，所有的转换都在小于8ms的时间内完成。 

附图说明

图1为本实用新型的工作示意图； 

图2为本实用新型用于单相电源的一实施例结构示意图； 

图3为本实用新型应用于三相电源的静态转换开关的一实施例示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型欲达成预定目的所采取的技术及本实用新型的目的、特征与优点能被更进一步了解，兹举较佳的实施例，并配合图式详细说明如后。 

如图1、所示，本实用新型是实现两个独立输入源之间的快速转换，两路交流电源AC1、AC2通过本实用新型的双电源静态切换装置10为工业重要负载100供电，在两路交流电源AC1、AC2及工业重要负载100之间有互锁的维修旁路开关k1、k2相连，其中负载与双电源静态切换装置之间接可有输出开关k001、k002...k027、k028。 

另参见图2为本实用新型应用于单相电源的一实施例结构示意图。 

本实用新型的一种双电源静态切换装置，其包括：用于快速切换交流电源的静态转换开关11，该静态转换开关11为采用高速可控硅(SCR)切换电路的双电源静态切换开关；两路交流电源AC1、AC2连接双电源静态切换装置的输入端12，该输入端12包含输入端子m1、m2、n，输入端子m1、m2通过输入开关k3、k4连接静态转换开关1的输入端；一路为工业负载供电的交流电源输出端13，通过一个输出开关k5连接该静态转换开关11的输出端； 

一个控制电路14，该控制电路电14连接该静态切换开关11以控制该静态切换装置10对两路交流电源AC1、AC2的切换，该控制电路控制该静态切换开关切换时遵循先断后合的顺序转换，该控制电路包含确保切换时间的同步一致性的同步控制模块与高速采样模块18，所述电源输入端m1、m2及电源输出端电13连接该控制电路中的高速采样模块18。 

另外，该静态转换开关11的各输入端与输出端之间装有互锁的维修旁路开关k1、k2。 

电源输出端接有一个感应负载的以电流是否在额定范围的电流感测器15，该电路感测器15电连接该控制电路14。 

该控制电路14还包含人机控制接口16及显示面板17，该显示面板电连17接该人机控制接口16，该控制电路还可包含一个RS232接口，以供和一主机连接，方便远程监控该双电源静态切换装置的状态，以及 进行参数设置或远程控制，亦可以使人机控制接口16设为RS232接口。该控制电路16能实现自动和手动转换，该显示面板包含一个手动转换开关以能够手动地在两路电源AC1、AC2之间进行切换。 

参见图3，为本实用新型应用于三相电源的静态转换开关的一实施例示意图。本实用新型的一种双电源静态切换装置的本实施例与第一实施例实施方案基本相同，其不同点仅在于因每路输入电源AC1、AC2分别含有三个火线(A、B、C)，而电源输出端具有亦具有3个火线x、y、z，因而静态转换开关是由6组高速可控硅(SCR)构成，该些可控硅的控制端分别连接至该控制电路14，转换可采用相单独转换模式，其转换时间最大5ms，可采用三相同时转换模式，其优点在于转化瞬间源于源AC1、AC2之间没有环流，亦可以采用有序的转换：按照顺序，每相在电流过零点的时候发生转换。 

其中本实用新型的两路切换可分两种，一是光切火线，零线共用；另一种是两路输入的火线零线均同时切换。转换范围自动和手动转换，转换由控制电路的内部逻辑或由外部命令控制。 

其中，由该控制电路14可实现：(1)无间断切换技术，当感应的负载电流超过预先设定的过流值时，表示有冲击电流或者过载，这时即使主电源电压超出正常的电压范围，也不发生转换。在负载电流恢复到正常值时，过流抑制模式自动复位，恢复到正常的工作模式。(2)在备用电源电压处于正常的电压范围内，且备用电源与主电源间的相位差处于允许的范围内。可以手动地在两路电源之间进行切换。(3)为了保证负载电源供给不中断，在负载连接的电源中断时，可自动在4ms内转换到另一路电源。紧急转换优先于任何转换或者抑制设置。(4)为了确保正确运行，该控制电路14不停地监视SCR的状态。在供给负载电源的SCR发生短路时，将自动告警提示，并迅速打开另一路电源的隔离开关。在 另一路SCR发生短路时，自动告警提示，并迅速打开这一路电源的隔离开关。在有SCR开路时，将自动告警，切换打开先前的隔离开关。所有的开路和短路告警都将被锁定，要求系统进行维修并复位到原先的正常工作状态。本实用新型的双电源静态切换装置借助显示面板可提供LED运行状态动态显示、LCD提供电量参数与设备运行状态说明。 

借助装有互锁的维修旁路开关，本实用新型的双电源静态切换装置可以通过旁路开关不间断地切换到任一路输入电源，以便于用于维修。在维修时，输入、输出和旁路的电源接线端子都应被隔离，以便在系统处于旁路时，安全维护双电源静态切换装置内的任何组件。 

本实用新型借助通过静态转换开关应用于两路电源切换的技术和产品，能切实符合运用在中国的电网上，并应用在工业自动化生产线的控制电源上，借鉴UPS方面的有关电源(交流/直流)切换，锁相技术等，扩大了两路输入电源的电压范围和容许切换的电压幅值和频率，能确保自动控制设备电源的安全，特别是和现有UPS电源配合，应用到自动化控制领域，在确保自动化生产线控制装置电源安全的前提下，解决了国内石油，化工，冶金等厂矿企业重要负荷控制电源安全的问题，能节约很多投资，经济效益明显。 

本实用新型的运用可和各种电源配合，现实现以下4种不同输入电源之间的不间断切换举例说明，其为单电源负载提供双母线供电，极大的提高负载电源的可靠性，配合UPS可以很好地解决自动化生产线装置控制电源安全问题。 

1、利用2路市电输入工业现场的1+1冗余，重要工业现场一般有两路输入电源，利用本实用新型双电源静态切换装置，经转换后供给负载。解决有的企事业单位经费困难，无UPS设备的问题，提高负载的供电可靠性2倍。 

2、一路市电输入并联U P S系统实现n+1冗余，在原有一台UPS的基础上，利用本实用新型双电源静态切换装置，在引入另一路市电，可以解决当UPS出故障需要进行维修或维护时的备用电源问题。特别是解决老的UPS不能并机的问题。极大地提供重要负载授电的可靠性。 

3、并联UPS系统的n+1冗余，在2台相同品牌相同容量UPS的基础上，利用本实用新型双电源静态切换装置，可以解决当一台UPS出故障需要进行维修或维护时的保安电源问题，极大的提高电源系统可靠性。 

4，不同容量不同品牌U P S系统的n+1冗余，在2台不同品牌不同容量UPS的基础上，利用本实用新型双电源静态切换装置，可以解决当一台UPS出故障需要进行维修或维护时的保安电源问题，极大的提高电源系统可靠性。特别是原有老型号老品牌的UPS的废旧利用。 

以上所述为本实用新型的较佳实施例的详细说明与图式，并非用来限制本实用新型，本实用新型的所有范围应以权利要求的范围为准，凡依该实用新型部的精神与其类似变化的实施例与近似结构，皆应包含于本实用新型之中。 

Claims (10)

1.一种双电源静态切换装置，其特征在于，其包括：

用于快速切换交流电源的静态转换开关，该静态转换开关为采用高速可控硅切换电路的双电源静态切换开关；

两路交流电源输入端，电连接静态转换开关的输入端；

一路为工业负载供电的交流电源输出端，电连接该静态转换开关的输出端；

一个控制电路，该控制电路电连接该静态切换开关以控制该该静态切换装置的切换。

2.根据权利要求1所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该控制电路控制该静态切换开关切换时遵循先断后合的顺序转换。

3.根据权利要求2所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该静态转换开关的各输入端与输出端之间装有互锁的维修旁路开关。

4.根据权利要求1或2或3所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该控制电路包含确保切换时间的同步一致性的同步控制模块与高速采样模块，所述电源输入端电连接该控制电路中的高速采样模块。

5.根据权利要求1或2或3所述的双电源静态切换装置，其特征在于，电源输出端接有一个电流感测器，该电路感测器电连接该控制电路。

6.根据权利要求1或2或3所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该控制电路还包含人机控制接口及显示面板，该显示面板电连接该人机控制接口。

7.根据权利要求6所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该显示面板包含一个手动转换开关以能手动地在两路电源之间进行切换。

8.根据权利要求6所述的双电源静态切换装置，其特征在于，该控制电路还包含一个RS232接口。

9.根据权利要求1或2或3所述的双电源静态切换装置，其特征在于， 该双电源静态切换装置应用于单相电源及三相四线电源时，仅火线接入该静态切换开关进行切换，零线共用。

10.根据权利要求1或2或3所述的双电源静态切换装置，其特征在于，两路输入所有线路均同时切换。 

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