CN208142917U - 自动转换开关设备和用于其的电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于自动转换开关设备的电气控制系统，自动转换开关设备包括第一断路器和第二断路器，该电气控制系统包括：第一常闭辅助触点；第二常闭辅助触点；第一合闸线圈，当第一合闸线圈通电时，第一断路器合闸，第一常闭辅助触点断开；第二合闸线圈，当第二合闸线圈通电时，第二断路器合闸，第二常闭辅助触点闭合；第一继电器，其包括第一线圈和第一常开触点，当第一线圈断电时第一常开触点断开、通电时第一常开触点闭合；第二继电器，其包括第二线圈和第二常开触点，当第二线圈断电时第二常开触点断开、通电时第二常开触点闭合。该电气控制系统能够避免两个断路器同时合闸而造成两路电源同时接通，提高了自动转换开关的安全性。

Description

自动转换开关设备和用于其的电气控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动转换开关技术领域，特别地，涉及一种用于自动转换开关设备的电气控制系统。

背景技术

自动转换开关(ATS)设备是用于将一个或几个负载电路从一个供电电源自动转换至另一个供电电源从而向负载持续供电的电器。

图1示出现有技术中为避免两路电源同时供电的第一种方案，断路器的OF辅助(常开)触点串入对应的继电器线圈和24V直流电组成的回路中，而两个继电器的常闭触点互锁。这种方案具有安全隐患：在OF辅助触点信号断线或未接好的情况下(这在实际使用中时常发生)，电气互锁功能丢失，自动转换开关设备的两个断路器可以同时合闸，造成两路电源之间短路。

Alain Ret提出了另一种方案，如图2所示，将OF辅助触点串到220V 交流电源的回路里面，虽然解决了上述问题，但由于工作电流过大，OF辅助触点很容易粘连失效，从而引入了新的问题。

因此，在自动转换开关运行中需要一种安全、合理、可靠的电气互锁方案，避免两路供电电源同时被接通，防止用于一个供电电源的断路器和用于另一个供电电源的断路器同时合闸，同时又不会影响OF辅助触点的使用寿命。

实用新型内容

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型提出一种用于自动转换开关设备的电气控制系统，所述自动转换开关设备包括第一断路器和第二断路器，其特征在于，所述电气控制系统包括：第一常闭辅助触点，其在第一断路器分闸时保持闭合；第二常闭辅助触点，其在第二断路器分闸时保持闭合；第一合闸线圈，当第一合闸线圈通电时，第一断路器合闸，第一常闭辅助触点断开；第二合闸线圈，当第二合闸线圈通电时，第二断路器合闸，第二常闭辅助触点闭合；第一继电器，其包括第一线圈和第一常开触点，当第一线圈断电时第一常开触点断开、通电时第一常开触点闭合；第二继电器，其包括第二线圈和第二常开触点，当第二线圈断电时第二常开触点断开、通电时第二常开触点闭合；控制回路电源和主回路电源，用于为电气控制系统供电；其中，第一常闭辅助触点、第一线圈、控制回路电源串联连接；第二常闭辅助触点、第二线圈、控制回路电源串联连接；第一合闸线圈、第二常开触点、主回路电源串联连接；第二合闸线圈、第一常开触点、主回路电源串联连接。

根据本实用新型优选的实施例，所述电气控制系统还包括：第三继电器，其包括第三线圈、第三常开触点、第三常闭触点；第四继电器，其包括第四线圈、第四常开触点、第四常闭触点；中央处理器，用于发出合闸命令；其中，第三线圈、中央处理器、控制回路电源串联连接；第四线圈、中央处理器、控制回路电源串联连接；第一常开触点、第三常闭触点、第四常开触点、主回路电源依次串联；第二常开触点、第四常闭触点、第三常开触点、主回路电源依次串联。

根据本实用新型优选的实施例，在第一断路器和第二断路器都分闸的情况下，此时第一常开触点和第二常开触点都闭合，当中央处理器仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电，这一方面使得第三常开触点闭合，从而允许第一合闸线圈通电、第一断路器合闸，另一方面使得第三常闭触点断开，从而使第二合闸线圈断电、第二断路器保持分闸；当中央处理器同时发出第一断路器合闸命令和第二断路器合闸命令时，第三线圈通电使得第三常闭触点断开、第一合闸线圈断电，第四线圈也通电使得第四常闭触点断开、第二合闸线圈断电，由此，第一断路器和第二断路器都保持分闸。

根据本实用新型优选的实施例，在第一断路器分闸、第二断路器合闸的情况下，当中央处理器仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电，一方面使得第三常开触点闭合，但由于第二常开触点断开，因此第一分闸线圈断电、第一断路器无法合闸，另一方面使得第三常闭触点断开，从而使第二合闸线圈断电、第二断路器分闸。

根据本实用新型优选的实施例，在第一断路器分闸、第二断路器合闸且第二常闭辅助触点与第二继电器连线未接好的情况下，当中央处理器发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电使得第三常开触点闭合，由于第二常闭辅助触点未接好导致第二线圈断电、第二常开触点断开，因此第一合闸线圈无法通电，第一断路器无法合闸。

根据本实用新型优选的实施例，所述中央处理器配置为不同时发出第一断路器合闸命令和第二断路器合闸命令。

根据本实用新型优选的实施例，所述控制回路电源是24V直流电源。

根据本实用新型优选的实施例，所述主回路电源是220V交流电源。

另一方面，本实用新型还提出一种自动转换开关设备，其包括前述的用于自动转换开关设备的电气控制系统。

又一方面，本实用新型提出一种用于自动转换开关设备的电气控制系统，所述自动转换开关设备包括第一断路器和第二断路器，所述电气控制系统包括：第一常闭辅助触点，其在第一断路器分闸时保持闭合；第二常闭辅助触点，其在第二断路器分闸时保持闭合；第一合闸线圈，当第一合闸线圈通电时，第一断路器合闸，第一常闭辅助触点断开；第二合闸线圈，当第二合闸线圈通电时，第二断路器合闸，第二常闭辅助触点闭合；第一固态继电器和第二固态继电器，该第一固态继电器和第二固态继电器分别包括两个输入端和两个输出端，当两个输入端通电时两个输出端之间导通、断电时两个输出端之间断开；控制回路电源和主回路电源，用于为电气控制系统供电；其中，第一常闭辅助触点、第一固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接；第二常闭辅助触点、第二固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接；第一合闸线圈、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接；第二合闸线圈、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接。

本实用新型提出的用于自动转换开关设备的电气控制系统，防止第一断路器和第二断路器同时合闸，避免两路电源之间短路的现象发生，并且采用低压直流控制回路实现互锁，解决OF辅助触点信号断线问题，提高了自动转换开关的安全性。

附图说明

本实用新型的上述和其它特征以及优点将通过下面结合附图的详细描述变得更加明显，并且以下描述和附图仅用于示例性目的，而不是以任何方式来限制本实用新型的范围，其中：

图1是现有技术第一种方案的电路示意图；

图2是现有技术第二种方案的电路示意图；

图3是根据本实用新型优选实施例的用于自动转换开关设备的电气控制系统的结构示意图；

图4是根据本实用新型优选实施例的用于自动转换开关设备的电气控制系统的电路原理图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中可清楚地呈现。以下说明包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。

贯穿本申请文件的说明书和权利要求，词语“包括”以及变型意味着“包括但不限于”，而不意在排除其他部件、整体或步骤。应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数的指代，除非上下文明确地另有其他规定。

另外，尽管可能使用例如“第一”和“第二”的表述来描述本实用新型的各个元件，但它们并不意在限定相对应的元件。例如，上述表述并未旨在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述用于将一个部件和另一个部件区分开，在不背离本实用新型的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”。当元件被提到为“连接”至另一元件时，这可以意味着其直接连接至其他元件，但应当理解的是，可能存在中间元件。

下面结合根据本实用新型优选实施例的附图3、4说明用于自动转换开关设备的电气控制系统的具体结构和工作原理。

如图所示，自动转换开关的第一断路器S1和第二断路器S2分别用于通断第一电源和通断第二电源。第一辅助触点OF1用于第一断路器S1，第二辅助触点OF2用于第二断路器S2，与现有技术不同之处在于，第一和第二两个辅助触点是常闭触点，在断路器分闸时保持闭合。合闸机构(例如合闸线圈)X1、X2用于控制断路器合闸。当第一合闸线圈X1通电时，第一断路器S1合闸，同时，第一常闭辅助触点OF1断开。当第二合闸线圈 X2通电时，第二断路器S2合闸，同时，第二常闭辅助触点闭合。

为电气控制系统供电的电源包括控制回路电源，用来为继电器供电，例如图示的24V直流电源，以及主回路电源，用来为断路器的合闸线圈供电，例如220V交流电源，实现以较小电流回路来控制较大电流回路的电气控制方案。

该电气控制系统包括具有第一线圈C1和第一触点NO1的第一继电器 K1以及具有第二线圈C2和第二触点NO2的第二继电器K2。与现有技术相比，第一触点NO1和第二触点NO2均为常开触点，即，当第一线圈C1 断电时第一常开触点NO1断开、通电时第一常开触点NO1闭合；当第二线圈C2断电时第二常开触点NO2断开、通电时第二常开触点NO2闭合。

参考图4，第一常闭辅助触点OF1、第一线圈C1、控制回路电源串联连接。第二常闭辅助触点OF2、第二线圈C2、控制回路电源串联连接。第一合闸线圈X1、第二常开触点NO2、主回路电源串联连接。第二合闸线圈 X2、第一常开触点NO1、主回路电源串联连接。这样，在第二断路器S2 合闸的情况下，第二常闭辅助触点OF2断开，使得第二线圈C2断电、第二常开触点NO2断开，由此第一合闸线圈X1所在的主回路无法通电，第一断路器S1从而无法在第二断路器S2合闸的情况下合闸。反之亦然，在第一断路器S1合闸的情况下，第一常闭辅助触点OF1断开，使得第一线圈 C1断电、第一常开触点NO1断开，由此第二合闸线圈X2所在的主回路无法通电，第二断路器S2从而无法在第一断路器S1合闸的情况下合闸。

采用这种电气互锁方案，能够避免第一断路器S1和第二断路器S2同时合闸，从而防止两路电源同时接通造成电源短路。而且，即使在常闭辅助触点与继电器线圈连线未接好的情况下(即，该继电器线圈所在的控制回路不通电)，系统也不会丧失电气互锁功能。

这种电气互锁方案还可以采用固态继电器，实现的效果与机电(电磁)继电器类似。固态继电器包括两个输入端和两个输出端，当两个输入端通电时两个输出端之间导通、断电时两个输出端之间断开。采用固态继电器的情况下，第一常闭辅助触点OF1、第一固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接，第二常闭辅助触点OF2、第二固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接，第一合闸线圈X1、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接，第二合闸线圈X2、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接。这样，在第二断路器合闸的情况下，第二常闭辅助触点断开，使得第二固态继电器的两个输出端之间断开，由此第一合闸线圈断电，第一断路器从而无法在第二断路器合闸的情况下合闸，反之亦然。

本实用新型提出的电气控制系统，还可以包括第三继电器K3和第四继电器K4，第三和第四继电器各自包括线圈、常开触点和常闭触点。第三继电器K3的第三线圈C3、中央处理器CPU、控制回路电源串联连接；第四继电器K4的第四线圈C4、中央处理器CPU、控制回路电源串联连接；第一继电器K1的第一常开触点NO1、第三继电器K3的第三常闭触点NC3、第四继电器K4的第四常开触点NO4、主回路电源依次串联；第二继电器 K2的第二常开触点NO2、第四继电器K4的第四常闭触点NC4、第三继电器K3的第三常开触点NO3、主回路电源依次串联。

具体来说，第三常开触点NO3的静触点连接到主回路交流电源的火线 L，动触点连接到第四继电器K4的第四常闭开关NC4的动触点。另外，第三常闭触点NC3的静触点连接到第四常开触点NO4的动触点，动触点连接到第一继电器K1的第一常开触点NO1的静触点。第四常开触点NO4的静触点连接到主回路交流电源的火线L。第四常闭开关NC4的静触点连接到第二继电器K2的第二常开触点NO2的静触点。第三继电器K3的第三线圈 C3的一端连接到中央处理器CPU的一个命令输出端，另一端连接到控制回路直流电源，当CPU发出第一断路器合闸命令时，第三线圈C3通电由此引起第三常闭触点NC3和第三常开触点NO3动作。第四线圈C4的一端连接到CPU的另一个命令输出端，另一端连接到控制回路直流电源，当CPU 发出第二断路器合闸命令时，第四线圈C4通电由此引起第四常闭触点NC4 和第四常开触点NO4动作。

第二合闸线圈X2的一端连接到第一常开触点NO1的动触点，另一端连接到主回路交流电源的零线N。第一合闸线圈X1的一端连接到第二常开触点NO2的动触点，另一端连接到主回路交流电源的零线N。第一常闭辅助触点OF1的静触点连接到第一继电器K1的第一线圈C1的一端，动触点接地。第一线圈C1的另一端连接到控制回路直流电源。第二常闭辅助触点 OF2的静触点连接到第二继电器K2的第二线圈C2的一端，动触点接地。第二线圈C2的另一端连接到控制回路直流电源。

在第一断路器S1和第二断路器S2都分闸的情况下，此时第一常开触点NO1和第二常开触点NO2都闭合。当中央处理器CPU仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈C3通电，这一方面使得第三常开触点NO3闭合，从而允许第一合闸线圈X1通电、第一断路器S1合闸，另一方面使得第三常闭触点NC3断开，从而使第二合闸线圈X2断电、第二断路器S2保持分闸。当中央处理器CPU仅发出第二断路器合闸命令时也是如此，在此不再赘述。

虽然采用的中央处理器CPU具有“软件互锁”的功能，即，通常不会同时发出S1合闸命令和S2合闸命令，然而这种“软件互锁”并不完全可靠，在实际中仍有可能出现两个断路器合闸命令同时发出的情况。本实用新型第三和第四继电器互相联锁的巧妙设计能够避免这种情况，使得自动转换开关的电气互锁更加可靠。在第一断路器S1和第二断路器S2都分闸的情况下，当CPU同时发出第一断路器合闸命令和第二断路器合闸命令时，第三线圈C3通电使得第三常闭触点NC3断开、第一合闸线圈X1断电，第四线圈C4也通电使得第四常闭触点NC4断开、第二合闸线圈X2断电，由此，第一断路器S1和第二断路器S2仍然保持分闸。

在第一断路器S1分闸、第二断路器S2合闸的情况下，当CPU仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈C3通电，一方面使得第三常开触点 NO3闭合，但由于第二常开触点NO2断开，因此第一分闸线圈X1断电、第一断路器S1无法合闸，另一方面使得第三常闭触点NC3断开，从而使第二合闸线圈X2断电、第二断路器S2分闸。

发明人发现，在实际操作中经常会出现辅助触点与继电器断线或者未接好的情况。例如，在第一断路器S1分闸、第二断路器S2合闸的情况下，如果第二常闭辅助触点OF2与第二继电器S2连线未接好，那么，当本方案中的CPU发出第一断路器合闸命令时，第三线圈C3通电使得第三常开触点NC3闭合，由于第二常闭辅助触点OF2未接好导致第二线圈C2根本无法通电、第二常开触点NO2断开，因此第一合闸线圈X2无法通电，第一断路器S2在这种情况下无法合闸，电气互锁功能不会丢失，显著提高了系统的可靠性。

下表1直观展示了对于第一断路器S1，电气控制系统的运行状态。

表1

本领域普通技术人员可以理解的是，在不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。

最后，还需要理解的是，实施例中的某些技术特征对于解决特定的技术问题可能并不是必需的，从而可以没有或者省略这些技术特征而不影响技术问题的解决或者技术方案的形成；而且，一个实施例的特征、要素和/ 或功能可以与其它一个或多个实施例的特征、要素和/或功能适当地相互组合、结合或者配合，除非该组合、结合或者配合明显不可实施。

Claims (10)

1.一种用于自动转换开关设备的电气控制系统，所述自动转换开关设备包括第一断路器和第二断路器，其特征在于，所述电气控制系统包括：

第一常闭辅助触点，其在第一断路器分闸时保持闭合；

第二常闭辅助触点，其在第二断路器分闸时保持闭合；

第一合闸线圈，当第一合闸线圈通电时，第一断路器合闸，第一常闭辅助触点断开；

第二合闸线圈，当第二合闸线圈通电时，第二断路器合闸，第二常闭辅助触点闭合；

第一继电器，其包括第一线圈和第一常开触点，当第一线圈断电时第一常开触点断开、通电时第一常开触点闭合；

第二继电器，其包括第二线圈和第二常开触点，当第二线圈断电时第二常开触点断开、通电时第二常开触点闭合；

控制回路电源和主回路电源，用于为电气控制系统供电；

其中，第一常闭辅助触点、第一线圈、控制回路电源串联连接；第二常闭辅助触点、第二线圈、控制回路电源串联连接；第一合闸线圈、第二常开触点、主回路电源串联连接；第二合闸线圈、第一常开触点、主回路电源串联连接。

2.根据权利要求1所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，所述电气控制系统还包括：

第三继电器，其包括第三线圈、第三常开触点、第三常闭触点；

第四继电器，其包括第四线圈、第四常开触点、第四常闭触点；

中央处理器，用于发出合闸命令；

其中，第三线圈、中央处理器、控制回路电源串联连接；第四线圈、中央处理器、控制回路电源串联连接；第一常开触点、第三常闭触点、第四常开触点、主回路电源依次串联；第二常开触点、第四常闭触点、第三常开触点、主回路电源依次串联。

3.根据权利要求2所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，在第一断路器和第二断路器都分闸的情况下，此时第一常开触点和第二常开触点都闭合，

当中央处理器仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电，这一方面使得第三常开触点闭合，从而允许第一合闸线圈通电、第一断路器合闸，另一方面使得第三常闭触点断开，从而使第二合闸线圈断电、第二断路器保持分闸；

当中央处理器同时发出第一断路器合闸命令和第二断路器合闸命令时，第三线圈通电使得第三常闭触点断开、第一合闸线圈断电，第四线圈也通电使得第四常闭触点断开、第二合闸线圈断电，由此，第一断路器和第二断路器都保持分闸。

4.根据权利要求2所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，在第一断路器分闸、第二断路器合闸的情况下，当中央处理器仅发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电，一方面使得第三常开触点闭合，但由于第二常开触点断开，因此第一分闸线圈断电、第一断路器无法合闸，另一方面使得第三常闭触点断开，从而使第二合闸线圈断电、第二断路器分闸。

5.根据权利要求2所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，在第一断路器分闸、第二断路器合闸且第二常闭辅助触点与第二继电器连线未接好的情况下，当中央处理器发出第一断路器合闸命令时，第三线圈通电使得第三常开触点闭合，由于第二常闭辅助触点未接好导致第二线圈断电、第二常开触点断开，因此第一合闸线圈无法通电，第一断路器无法合闸。

6.根据权利要求2所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，所述中央处理器配置为不同时发出第一断路器合闸命令和第二断路器合闸命令。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，所述控制回路电源是24V直流电源。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统，其特征在于，所述主回路电源是220V交流电源。

9.一种自动转换开关设备，其特征在于，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的用于自动转换开关设备的电气控制系统。

10.一种用于自动转换开关设备的电气控制系统，所述自动转换开关设备包括第一断路器和第二断路器，其特征在于，所述电气控制系统包括：

第一常闭辅助触点，其在第一断路器分闸时保持闭合；

第二常闭辅助触点，其在第二断路器分闸时保持闭合；

第一合闸线圈，当第一合闸线圈通电时，第一断路器合闸，第一常闭辅助触点断开；

第二合闸线圈，当第二合闸线圈通电时，第二断路器合闸，第二常闭辅助触点闭合；

第一固态继电器和第二固态继电器，该第一固态继电器和第二固态继电器分别包括两个输入端和两个输出端，当两个输入端通电时两个输出端之间导通、断电时两个输出端之间断开；

控制回路电源和主回路电源，用于为电气控制系统供电；

其中，第一常闭辅助触点、第一固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接；第二常闭辅助触点、第二固态继电器的两个输入端、控制回路电源串联连接；第一合闸线圈、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接；第二合闸线圈、第二固态继电器的两个输出端、主回路电源串联连接。