CN208400741U - 具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统 - Google Patents

Abstract

具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，涉及一种换相开关。目前机械换相开关不兼顾机械互锁和过零换相的功能。本实用新型包括继电器、复合开关及控制电路，继电器包括第一、第二继电器，第一、第二继电器为双触头继电器，第一继电器的触点包括第一、第二、第三触点；第二继电器的触点包括第四、第五及第六触点，第五触点与复合开关电连接，第二触点与第四触点电连接，第六触点与C相电连接；第一触点与A相电连接，第三触点与B相电连接。本技术方案采用特殊的双触头继电器方案加以复合开关，解决了继电器方案中无机械互锁的问题。

Description

具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统

技术领域

本实用新型涉及一种换相开关，尤其涉及具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统。

背景技术

到目前为止，国内换相开关产品基本分为两类：第一类是以交流接触器为基础的机械式换相开关，部分机械换相开关具有机械互锁的特点（不会发生相间短路），但其不具备过零换相的功能，切换时灭弧完全依靠灭弧栅，故其使用寿命有限，换相次数在一万次左右，再者机械式也存在换相时间过长导致断电的情况；第二类为以继电器为基础的换相开关，在此基础上又分为两小类：一类是复合开关技术，另一类为同步开关技术；第二类继电器为基础的基本都具有换相过零的功能，且使用寿命次数大于一万次，复合开关技术一般使用寿命更长（超过两万次以上），但第二类产品一般都不具备机械互锁的功能，某些不确定的情况下会出现相间短路的情况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，以实现机械互锁且不断电为目的，提供具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统。为此，本实用新型采取以下技术方案。

具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：包括继电器、复合开关及控制电路，所述的继电器包括第一继电器、第二继电器，所述的第一继电器、第二继电器为双触头继电器，所述的第一继电器的触点包括第一触点、第二触点、第三触点；所述的第二继电器的触点包括第四触点、第五触点及第六触点，所述的第五触点与复合开关电连接，所述的第二触点与第四触点电连接，所述的第六触点与C相电连接；所述的第一触点与A相电连接，所述的第三触点与B相电连接；控制电路通过控制第一继电器的线圈的得失电控制第二触点与第一触点或第三触点电连接；控制电路通过控制第二继电器的线圈的得失电控制第五触点与第四触点或第六触点电连接。采用特殊的双触头继电器方案加以复合开关，解决了继电器方案中无机械互锁的问题。

作为优选技术手段：所述的复合开关包括第三继电器和可控硅，所述的第三继电器为单触头继电器，所述的第三继电器与可控硅配合控制换相开关的输出；所述的第三继电器的一触点与第五触点电连接，第三继电器的另一触点与负载电连接。

作为优选技术手段：所述的控制电路包括电子互锁电路；所述的电子互锁电路包括与门，与门的输入端与第三继电器的辅助触点反馈信号端电连接，当第三继电器断开时，辅助触点反馈信号端输出高电平，此时可正常控制第一继电器、第二继电器进行换相切换。

作为优选技术手段：所述的与门为四通道与门，辅助触点反馈信号端与与门的每一通道一输入端相连。

作为优选技术手段：所述的控制电路还包括可控硅控制电路，所述的可控硅控制电路包括开关管、光耦及过零点触发部件，所述的开关管与光耦相连，复合开关的两端与过零点触发部件电连接以在电压经过过零点时光耦发出导通可控硅的门极信号，控制可控硅导通。解决了具有机械互锁的换相开关无过零换相的问题；大大提高了换相开关的使用寿命和换相次数。

作为优选技术手段：所述的控制电路包括MCU, 开关管的基极与MCU的引脚相连，开关管的集电极与光耦相连，开关管的发射集接地。

作为优选技术手段：所述的控制电路还包括继电器控制电路，继电器控制电路用于：当两驱动信号在同时为低电平和高电平时，两输出信号不产生电势差，即不会驱动继电器线圈产生磁势所以继电器无法动作；当两驱动信号分别为不同电平时，两输出信号两端产生电势差，并作用在线圈两端，从而控制第三继电器进行投入或者切除、或者双触头继电器触头的切换。

有益效果：

（1）体积重量小，安装的适应性更好。

（2）解决了继电器换相开关无机械互锁的问题，继电器换相开关理论上不再有相间短路的问题。

（3）解决了机械式换相开关无法过零换相的问题，从而大大提高了换相开关的使用寿命和降低了换相时对电网造成的冲击。

（4）本实用新型在换相过程中为无电流状态，不会产生换相电流拉弧，保障继电器切换时更安全。

（5）同时具备机械互锁和过零换相的优势，较现有换相开关，更安全，更耐用，更便宜，经济效益突出。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电子互锁图。

图3是本实用新型的机械互锁结构示意图。

图4是本实用新型的可控硅控制原理图。

图5是本实用新型的继电器驱动回路图。

图6是本实用新型的换相流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括继电器、复合开关及控制电路，所述的继电器包括第一继电器、第二继电器，所述的第一继电器、第二继电器为双触头继电器，所述的第一继电器的触点包括第一触点、第二触点、第三触点；所述的第二继电器的触点包括第四触点、第五触点及第六触点，所述的第五触点与复合开关电连接，所述的第二触点与第四触点电连接，所述的第六触点与C相电连接；所述的第一触点与A相电连接，所述的第三触点与B相电连接；控制电路通过控制第一继电器的线圈的得失电控制第二触点与第一触点或第三触点电连接；控制电路通过控制第二继电器的线圈的得失电控制第五触点与第四触点或第六触点电连接。采用特殊的双触头继电器方案加以复合开关，解决了继电器方案中无机械互锁的问题。

所述的复合开关包括第三继电器和可控硅，所述的第三继电器为单触头继电器，所述的第三继电器与可控硅配合控制换相开关的输出；所述的第三继电器的一触点与第五触点电连接，第三继电器的另一触点与负载电连接。

如图2所示，为提高工作的可靠性，所述的控制电路包括电子互锁电路；所述的电子互锁电路包括与门，与门的输入端与第三继电器的辅助触点反馈信号端电连接，当第三继电器断开时，辅助触点反馈信号端输出高电平，此时可正常控制第一继电器、第二继电器进行换相切换。在极端情况下，如程序跑飞失去控制时，通过硬件电子线路进行闭锁不会进行换相操作，保护换相开关在非控制状态下进行换相操作（需要注意的是就算没有电子互锁的情况下进行换相也不会造成短路），其中，在本实施例中，与门为U10 74HC08，其为一个四通道与门，辅助触点反馈信号端与与门的每一通道一输入端相连。Judge_C为复合开关继电器（也就是控制负载的第三继电器）的辅助触点反馈信号，当复合开关继电器闭合时Judge_C为逻辑0电平，此时继电器信号输入为无效全为0；当复合开关继电器断开时，也就是负载断开无电流时Judge_C为逻辑1高电平，此时可以正常控制双触点继电器进行换相切换。

如图3所示，第一继电器、第二继电器形成机械互锁结构。从此结构可以看出，无论继电器如何动作都不会产生相间短路的状况，加之如图2所示的电子互锁和程序内部控制，保障其在切换时为无电流不带载操作，安全作业。

为提高寿命，所述的控制电路还包括可控硅控制电路，所述的可控硅控制电路包括开关管、光耦及过零点触发部件，所述的开关管与光耦相连，复合开关的两端与过零点触发部件电连接以在电压经过过零点时光耦发出导通可控硅的门极信号，控制可控硅导通。解决了具有机械互锁的换相开关无过零换相的问题；大大提高了换相开关的使用寿命和换相次数。所述的控制电路包括MCU, 开关管的基极与MCU的引脚相连，开关管的集电极与光耦相连，开关管的发射集接地。如图4所示，在可控硅控制原理图中，SCRC为MCU管脚控制信号，当其为高电平时，点亮mco3081内部发光二极管，从而触发moc3081内部感光元件导通，ZCC为其内部过零点触发部件，UL1和UL2为复合开关的两端，当这两端的电压经过过零点时moc3081发出导通可控硅的门极信号GTC1和GTC2控制可控硅导通。

为方便实现继电器的可靠控制，所述的控制电路还包括继电器控制电路，继电器控制电路用于：当两驱动信号在同时为低电平和高电平时，两输出信号不产生电势差，即不会驱动继电器线圈产生磁势所以继电器无法动作；当两驱动信号分别为不同电平时，两输出信号两端产生电势差，并作用在线圈两端，从而控制第三继电器进行投入或者切除、或者双触头继电器触头的切换。如图5所示，在继电器驱动回路中；驱动信号RLYA和RLAY_off在同时为低电平和高电平时，输出信号ColAA和ColAB不会产生电势差即不会驱动继电器线圈产生磁势所以继电器无法动作；当驱动信号RLYA和RLAY_off分别为不同电平时即（驱动信号RLYA 为高电平1，RLAY_off为低电平0；或者驱动信号RLYA 为低电平0，RLAY_off为高电平1时）输出信号ColAA和ColAB两端会产生电势差DC18V作用在线圈两端，从而控制继电器进行投入或者切除（复合开关继电器）或者是双触头继电器左右触头的切换。

本实用新型的工作方法如图6所示，首先接到换相指令后，先判断本设备是否存在告警（互锁继电器单元告警，复合开关告警，负载过流告警），如出现告警则不再进行换相操作保持现有状态不变，如无告警则进行复合开关切除作业，切除复合开关指令完成后，程序会通过检测辅助触点以及负载电流大小来判断复合开关是否正常切除，如未正常切除则置复合开关告警，并保持现状不再切除，换相作业停止；如判断正常切除复合开关，则进行互锁双触头单元换相操作，操作完成会根据辅助触点来确定是否完成目标相的切换，如未达到预期相序则置互锁继电器单元告警，并闭合复合开关，停止换相；如换相相序正确则闭合复合开关完成换相作业。需要再次特别说明的是换相过程中切除复合开关后整个机械结构就没有电流通过，此时再操作互锁继电器是不带电流的操作，保障了切换相的安全。

以上图1-6所示的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (7)

1.具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：包括继电器、复合开关及控制电路，所述的继电器包括第一继电器、第二继电器，所述的第一继电器、第二继电器为双触头继电器，所述的第一继电器的触点包括第一触点、第二触点、第三触点；所述的第二继电器的触点包括第四触点、第五触点及第六触点，所述的第五触点与复合开关电连接，所述的第二触点与第四触点电连接，所述的第六触点与C相电连接；所述的第一触点与A相电连接，所述的第三触点与B相电连接；控制电路通过控制第一继电器的线圈的得失电控制第二触点与第一触点或第三触点电连接；控制电路通过控制第二继电器的线圈的得失电控制第五触点与第四触点或第六触点电连接。

2.根据权利要求1所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的复合开关包括第三继电器和可控硅，所述的第三继电器为单触头继电器，所述的第三继电器与可控硅配合控制换相开关的输出；所述的第三继电器的一触点与第五触点电连接，第三继电器的另一触点与负载电连接。

3.根据权利要求2所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的控制电路包括电子互锁电路；所述的电子互锁电路包括与门，与门的输入端与第三继电器的辅助触点反馈信号端电连接，当第三继电器断开时，辅助触点反馈信号端输出高电平，此时可正常控制第一继电器、第二继电器进行换相切换。

4.根据权利要求3所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的与门为四通道与门，辅助触点反馈信号端与与门的每一通道一输入端相连。

5.根据权利要求3所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的控制电路还包括可控硅控制电路，所述的可控硅控制电路包括开关管、光耦及过零点触发部件，所述的开关管与光耦相连，复合开关的两端与过零点触发部件电连接以在电压经过过零点时光耦发出导通可控硅的门极信号，控制可控硅导通。

6.根据权利要求5所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的控制电路包括MCU, 开关管的基极与MCU的引脚相连，开关管的集电极与光耦相连，开关管的发射集接地。

7.根据权利要求6所述的具有机械互锁和电子互锁的不断电换相开关设备系统，其特征在于：所述的控制电路还包括继电器控制电路，继电器控制电路用于：当两驱动信号在同时为低电平和高电平时，两输出信号不产生电势差，即不会驱动继电器线圈产生磁势所以继电器无法动作；当两驱动信号分别为不同电平时，两输出信号两端产生电势差，并作用在线圈两端，从而控制第三继电器进行投入或者切除、或者双触头继电器触头的切换。