CN203104092U - 具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，包括输入单元、输出单元，绝缘监测单元、电流检测单元、人机界面。输入单元，将输入的交流电与输出单元的交流输入端连接，将输入的直流电与输出单元的直流输入端连接。本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种高压直流和交流双输入切换配电输出供电系统，当高压直流或交流任何一路出现故障的时候，还能提供电源给各用电设备，使各用电设备能正常工作；通过漏电传感器和漏电流传感器检测到相应信号异常时，对输出进行切换，且切换方便准确。

Description

具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统

技术领域

本实用新型涉及供电配电技术，特别是指一种直流电源和交流电源双输入，通过互锁切换装置输出的供电配电系统。

背景技术

我国早在20世纪90年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机电源更新换代。进入90年代以来开关电源已广泛应用在各种电子、电器设备、程控交换机、通讯、电力检测设备电源和控制设备电源之中。现在大多数设备内部都有一个开关电源，当输入为交流电时，整流桥导通方向是交替变化的，经整流后变换成一个波动的高压直流电，然后再经过DC/DC电路变化降压成CPU、LED和各类电子元器件能正常工作的低压直流电。当输入为高压直流电时，整流桥是单边导通的，而且导通方向不变，此时在整流桥后端得到一个稳定的高压直流电，在经过DC/DC电路变化降压成CPU、LED和各类电子元器件能正常工作的低压直流电。因此只要给开关电源输入一个合适的直流电压，开关电源完全能够正常工作。

    近年来，随着科技技术的不断发展，各种新型精密用电设备得到了广泛应用，对于电源的安全及可靠性提出了更高的要求。随着电源和供电技术的发展，出现了新型的直流供电系统，新型直流供电系统与传统的UPS 相比较，在安全可靠，节能，可维护性和建设成本等方面具有明显的优势，并且已经在数据中心中推广使用直流供电系统，替代传统的UPS 供电。

但是随着新型直流供电系统的应用领域的不断扩大，用电设备越来越复杂，遇到了一些新的问题，开关电源设备支持直流供电，但是非开关电源设备就无法使用了直流供电。所以，即使直流供电系统有明显的优势，这也大大限制了直流供电系统的应用场所，加大了它的推广应用难度。

同时直流供电系统一旦出现停电故障，并且蓄电池组电力耗尽的情况下，供电系统将处于“停电”状态。如果有备用电源的话，可以启用备用电源恢复电力供应。

    但是在已经公知的供电配电系统中，只有单一电源的供电配电系统。在交流配电系统，交流断路器和交流微断路器被安装在供电配电系统中，以便实现交流电的分配，供电线路的通断，限流保护和短路保护；在直流供电配电系统，熔断器、直流断路器和直流微断路器被安装在供电配电系统中，以便实现直流电的分配，供电线路的通断，限流保护和短路保护。

    当前，由于直流供电技术刚刚兴起，在实际应用中直流供电系统，整流模块容易出现故障，甚至“死机”。虽然直流系统中备有蓄电池组，但是当蓄电池耗尽时，没有其他备用电源，用电设备就无法继续工作了。即使有其他备用电源，如果没有一种与直流供电系统快速切换的供电技术，也无法快速恢复电力供应。

鉴于上述的原因，我们需要发展一种新型的供电配电技术，适用于两种电源间相互切换选择输出，对于开关电源设备可以选择输出直流电或交流电，对于非开关电源设备只能选择输出交流电。同时交流电或直流电停电时需要切换到另一电源，达到交流电和直流电互为备份的作用。最后还要确保用电安全，交直流切换装置必须简单安全可靠。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的就是提供具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统。

    为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

    包括输入单元、输出单元，绝缘检测单元、电流测量单元、人机界面。

    输入单元，将输入的交流电与输出单元的交流输入端连接，将输入的直流电与输出单元的直流输入端连接。

    输入单元包括用于通断交流输入的交流断路器和通断直流输入的直流断路器。

    输出单元，其输入端分别与输入单元的交流断路器Q1和直流断路器连接在一起。

    输出单元包括通断输出带机械互锁装置的微型断路器。所述该型带机械互锁装置的微型断路器是由2个2P的断路器组成的，内部有一个互锁的机械装置。

绝缘检测单元内设有检测端与输出单元微型断路器输出端中的漏电流传感器相连的绝缘检测电路。

所述输出单元微型断路器输出端的两极穿过漏电流传感器。

    绝缘检测单元还包括一个处理器，所述漏电流传感器包括根据微型断路器输出端磁通量变化产生感应电流的软磁铁芯及检测相应感应电流并输出给绝缘检测单元的检测电路，处理器输入端分别与漏电流传感器的输出端相连。

    电流测量单元内设有检测端与输出单元微型断路器输出端中的霍尔传感器相连的电流检测电路。

电流测量单元还包括一个处理器，所述霍尔传感器包括根据微型断路器输出端电流变化产生感应磁场的磁芯和感应通过磁芯聚集的磁场并输出电压信号的霍尔器件，及将该电压信号放大的放大电路，处理器输入端分别与霍尔传感器的输出端相连。

所述输出单元微型断路器输出端中的一极穿过霍尔传感器。

    人机界面，分别与绝缘检测单元、电流测量单元通讯连接，监控以上单元工作状态。

    人机界面包括液晶显示单元和核心模块处理单元。

    核心模块处理单元还包括一个处理器，处理器输入端分别与绝缘监测单元、电流检测单元的输出端相连接，将收集到的信息传送到液晶显示单元。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种直流电源和交流电源双输入互锁切换单输出的供电配电系统，当直流电或交流电任一电源出现故障的时候，还能通过互锁切换装置快速切换至另一电源，快速恢复电力供应；通过漏电传感器和霍尔电流传感器可以检测到相应的接地异常信号和线路过流告警信号，提高了用电安全性。

附图说明

    图1为本实用新型供电配电系统原理结构简图；

图2为本实用新型供电配电系统增加了电流检测单元的原理图；

图3为本实用新型供电配电系统中所用带机械互锁装置的微型断路器原理图。

具体实施方式

    为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

    参照图1，本实用新型提供一种具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，主要包括：

    包括输入单元、输出单元，绝缘检测单元、电流测量单元、人机界面。

    输入单元，将输入的交流电与输出单元的交流输入端连接，将输入的直流电与输出单元的直流输入端连接。

    输入单元包括用于通断交流输入的交流断路器Q1和通断直流输入的直流断路器Q2。

    输出单元，其输入端分别与输入单元的交流断路器Q1和直流断路器Q2连接在一起。   

输出单元包括通断输出带机械互锁装置的微型断路器QC。

绝缘检测单元内设有检测测端与输出单元微型断路器QC输出端中的漏电流传感器SL相连的绝缘检测电路。

所述漏电流传感器SL，在输出单元微型断路器QC输出端任何一极发生接地故障时，可以测量该极的毫安级别的电流信号。

绝缘检测单元还包括一个处理器，还包括一个处理器，所述漏电流传感器包SL括根据微型断路器QC输出端磁通量变化产生感应电流的软磁铁芯及检测相应感应电流并输出给绝缘检测单元的检测电路，处理器输入端分别与漏电流传感器SL的输出端相连。在输出单元微型断路器QC输出端任何一极发生接地故障时，及时采集漏电流传感器SL测量到的微电流信号，计算出相应的绝缘信息并将该绝缘信息传送到人机界面。

    现在的供电配电系统是一个十分庞大的多分支供电网络。在一般情况下，一点接地并不影响用电系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，又发生另一点接地故障，就可能引起重大故障的发生。漏电流传感器SL环绕安装在输出单元微型断路器QC输出端的两极输出线上，当装置运行时，实时检测各支路传感器输出的信号，当支路绝缘情况正常时，流过传感器的电流大小相等，方向相反，其输出信号为零；当支路有接地时，流进漏电流传感器线圈的电流不等于流出漏电流传感器线圈的电流，漏电流传感器的等效电流不为零。因此通过检测各支路漏电流传感器的微电流大小值和方向，就可以判断供电配电系统中哪一极接地，快速查找和定位接地支路序号，并计算出相应的接地电阻值。

    人机界面，分别与绝缘检测单元、电流检测单元通讯连接，监控以上单元工作状态。

    人机界面包括液晶显示单元和核心模块处理单元。

核心模块处理单元还包括一个处理器，处理器输入端分别与绝缘监测单元、电流检测单元的输出端相连接，将收集到的信息传送到液晶显示单元。

参照图2，电流检测单元内设有监测端与输出单元微型断路器QC输出端中的霍尔传感器H相连的电流检测电路。

所述霍尔传感器H，可以测量输出单元微型断路器QC输出端实际流过的电流值。

电流检测单元还包括一个处理器，所述霍尔传感器H包括根据微型断路器QC输出端电流变化产生感应磁场的磁芯和感应通过磁芯聚集的磁场并输出电压信号的霍尔器件，及将该电压信号放大的放大电路，处理器输入端分别与霍尔传感器H的输出端相连。可以检测输出单元微型断路器QC输出端的电流大小，并及时将收集到的电流信息传送到人机界面。

    霍尔传感器H环绕安装在输出单元微型断路器QC输出端的一极输出导线上，当导线中有电流流过，即当电流通过霍尔传感器H磁芯线圈时，产生磁场，其大小与导线中的电流成正比，霍尔传感器H将产生的磁场信号转换成电压信号输出，以此计算出经过导线中电流的大小。

    参照图3，本实用新型配电系统中所述该型带机械互锁装置的微型断路器QC是由2个2P的断路器组成的，内部有一个互锁的机械装置。只能有一个断路器处于合闸状态，另一个断路器是无法合闸的，只有当其中一个断路器跳闸后，另一个断路器才能合闸。该微型断路器同时起到限流保护和短路保护的作用。该类型的断路器，把两路对应极性的输出端并联在一起，就可以满足交直流切换的简单、可靠和迅速的要求。用电设备可以在直流供电系统提供的直流电和交流电之间随时切换，以达到互为相备份的目的。

Claims (10)

1.具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于包括：

1） 输入单元，将输入的交流电与输出单元的交流输入端连接，将输入的直流电与输出单元的直流输入端连接；

2） 输出单元，其输入端分别与输入单元的交流断路器和直流断路器连接在一起；

3） 绝缘检测单元内设有监测端与输出单元的微型断路器输出端中的漏电流传感器相连的绝缘检测电路；

4） 电流测量单元内设有检测端与输出单元微型断路器输出端中的霍尔传感器H相连的电流检测电路；

5） 人机界面，分别与绝缘检测单元、电流测量单元通讯连接，监控以上单元工作状态。

2.根据权利要求1所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述输入单元包括用于通断交流输入的交流断路器和通断直流输入的直流断路器。

3. 根据权利要求1所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述输出单元包括通断输出带机械互锁装置的微型断路器，所述该带机械互锁装置的微型断路器是由2个2P的断路器组成的，内部设有一个互锁的机械装置。

4.  根据权利要求1所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述绝缘检测单元内设有检测端与输出单元微型断路器输出端中的漏电流传感器相连的绝缘检测电路。

5.根据权利要求4所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述输出单元微型断路器输出端的两极穿过漏电流传感器穿过。

6.根据权利要求4所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：绝缘检测单元还包括一个处理器，所述漏电流传感器包括根据微型断路器输出端磁通量变化产生感应电流的软磁铁芯及检测相应感应电流并输出给绝缘检测单元的检测电路，处理器输入端分别与漏电流传感器的输出端相连。

7.  根据权利要求1所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述电流测量单元还包括一个处理器，所述霍尔传感器包括根据微型断路器输出端电流变化产生感应磁场的磁芯和感应通过磁芯聚集的磁场并输出电压信号的霍尔器件，及将该电压信号放大的放大电路，处理器输入端分别与霍尔传感器的输出端相连。

8.  根据权利要求7所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述输出单元微型断路器输出端中的一极穿过霍尔传感器H。

9.  根据权利要求1所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述人机界面包括液晶显示单元和核心模块处理单元。

10. 根据权利要求9所述的具有互锁切换功能的交直流双输入单输出配电系统，其特征在于：所述核心模块处理单元还包括一个处理器，处理器输入端分别与绝缘检测单元、电流测量单元的输出端相连接。

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