CN220358875U - 电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，属于电力技术领域，装置的主回路：无缝切换接触器Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ并联后与控制开关串联，两端接线接至装置后部端子作为Ⅰ段直流母线和Ⅱ段直流母线的接入端；主控制回路：装置后部接线端子引入Ⅰ路交流检测电路连接第一继电器的电磁线圈，第一继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅰ的电磁线圈，后部接线端子引入Ⅱ路交流检测电路连接第二继电器的电磁线圈，第二继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅱ的电磁线圈。实际应用中母联智能切换装置与系统直流母联开关并联；任意一段充电装置交流母线停电时，两段直流电源互为备用，为电力系统各种保护/测控装置提供可靠电能。

Description

电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置

技术领域

本实用新型属于电力技术领域，具体设计一种电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置。

背景技术

现有技术中，当交流断电时，电池欠压或断隔引起保护装置失压，无法保证电力系统保护装置安全运行，造成一次设备运行风险。因此若能设计一种切换装置，在任意一段两路交流停电状态下，两段直流电源母联切换装置自动无间隙闭合，互为备用，预防某段电池欠压和断隔引起保护装置失压，保证电力系统保护装置安全运行，非常有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，包括Ⅰ段直流母线、无缝切换接触器Ⅰ、Ⅰ段交流检测电路、Ⅰ路交流电源指示灯、第一继电器、辅助控制开关、Ⅱ段直流母线、无缝切换接触器Ⅱ、Ⅱ段交流检测电路、Ⅱ路交流电源指示灯、第二继电器、装置闭合指示灯、装置备用指示灯；实际应用中母联智能切换装置与系统直流母联开关并联使用；当Ⅰ段充电装置交流母线失电或缺相时，第一继电器断电，无缝切换接触器Ⅰ快速导通，自动母联装置闭合投入，当Ⅱ段充电装置交流母线失电或缺相时，第二继电器断电，无缝切换接触器Ⅱ快速导通，自动母联装置闭合投入。任意一段充电装置交流母线停电状态下，双充双蓄配置的直流电源系统母联智能切换装置自动无间隙闭合，使两段直流电源互为备用，为电力系统各种保护/测控装置提供可靠电能。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，包括设置在壳体内的母联智能切换模块，母联智能切换模块包括主回路和主控制回路，壳体后部有接线端子；

主回路包括无缝切换接触器Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ、辅助控制开关，无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ并联，然后与控制开关串联，两端接线接至壳体后部端子作为Ⅰ段直流母线和Ⅱ段直流母线的接入端；

主控制回路，壳体后部接线端子Ⅰ引入Ⅰ路交流检测电路连接第一继电器的电磁线圈，第一继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅰ的电磁线圈，后部接线端子Ⅱ引入Ⅱ路交流检测电路连接第二继电器的电磁线圈，第二继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅱ的电磁线圈；

当Ⅰ段充电装置或Ⅱ段充电装置交流母线故障时，则相应的无缝切换接触器Ⅰ或无缝切换接触器Ⅱ快速导通，自动母联装置闭合投入。

通过上述技术方案，任意一段充电装置交流母线停电状态下，双充双蓄配置的直流电源系统母联智能切换装置自动无间隙闭合，使两段直流电源互为备用，为电力系统各种保护/测控装置提供可靠电能。

进一步的，还包括第一隔离二极管、第二隔离二极管，母联智能切换模块与Ⅰ段直流母线之间串联有第一隔离二极管，且，第一隔离二极管的低电平端与母联智能切换模块连接；母联智能切换模块与Ⅱ段直流母线之间串联有第二隔离二极管，且，第二隔离二极管的低电平端与母联智能切换模块连接。

通过上述技术方案，有效防止自动母联装置闭合瞬间，Ⅰ段蓄电池或Ⅱ段蓄电池瞬间充电电流过大，实际应用中设计了第一隔离二极管、第二隔离二极管，第一隔离二极管、第二隔离二极管均为大功率二极管（1000V/250A）。即，两段馈线柜进线串入大功率二极管1000V/250A，母联线接入两段直流馈线柜，可以防止两段电池大电流相互影响，原来充放电程序不变。

优选的，还包括连接在Ⅰ路交流检测电路上的Ⅰ路交流电源指示灯，连接在Ⅱ路交流检测电路上的Ⅱ路交流指示灯。

通过上述技术方案，当Ⅰ段充电装置交流母线失电或缺相时，Ⅰ路交流电源指示灯灭，当Ⅱ段充电装置交流母线失电或缺相时，Ⅱ路交流指示灯灭，便于观察Ⅰ段充电装置、Ⅱ段充电装置交流母线是否出现故障。

优选的，还包括母联投入指示电路，母联投入指示电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅱ、无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ、母联投入指示灯，无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅱ和无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ并联后，与母联投入指示灯串联。

优选的，还包括母联备用指示电路，母联备用指示电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅱ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ、母联备用指示灯，无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅱ和无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ并联后，与母联备用指示灯串联。

通过上述技术方案，方便获知母联智能切换装置是否投入使用。

作为优选的实施方案，还包括绝缘切换电路，绝缘切换电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ，无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ串联后接入装置后部信号开出端子，将其中一段绝缘检测装置的接地线从此信号开出端子串联一下即可实现绝缘切换。

进一步的，在实际应用中，母联智能切换模块与系统直流母联开关QS并联使用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型原来直流母联开关保留，和该自动切换装置并联运行，电池放电程序按原规范进行，该装置同时适用于直流-48V通信电源两段之间的智能不间断切换。

2、本装置通过两路直流切换电路并联实现一、二段直流电源母联的自动切换，转换时无拉弧，安全可靠。平时两段直流系统独立运行。当变电站两路交流同时停电时该转换装置的两路切换装置同时无间隙投入，两段电池并机工作；保证当其中一组蓄电池断隔时，直流装置和保护装置可以不受故障蓄电池组影响，连续运行。当其中一段两路交流转换间隙和同时断电该转换装置的一路切换装置无间隙闭合，两段电池并机工作，两组组蓄电池压差小、电流差别不大。当其中一段交流恢复正常后，对应切换装置通过控制电路，等待充电模块稳定启动后实现快速切断，防止电池断隔和过充电。

3、只要一组蓄电池正常就可保证两段直流稳定切换、系统稳定运行，UPS不间断电源、逆变器、DC-DC电源、监控单元正常不间断运行。

4、母联自动闭合后通过干接点电路和原来手动母联开关信号并接，检测工作状态。

5、两段馈线柜进线串入大功率二极管1000V/250A，母联线接入两段直流馈线柜，防止两段电池大电流相互影响。原来充放电程序不用改变。

附图说明

图1为本实用新型母联智能切换装置的典型应用场景示意图；

图2为装置内部主回路原理图；

图3为装置内部主控制回路原理图；

图4为母联闭合/备用状态指示原理图；

图5为母联工作状态信号原理图；

图6为绝缘切换信号原理图；

具体实施方式

为使本领域的技术人员对本实用新型更好的理解，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-6所示，电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，包括设置在壳体内的母联智能切换模块，母联智能切换模块包括主回路和主控制回路，壳体后部有接线端子。

如图1所示，QS为原设计母联，1QS1、2QS1为Ⅰ、Ⅱ充电装置至母线断路器。1QS2、2QS2为原设计Ⅰ、Ⅱ段充电装置至蓄电池断路器。

参见图1，Ⅰ段充电装置的第二输出接Ⅰ段蓄电池输入，在Ⅰ路交流电路正常时，为Ⅰ段蓄电池充电（浮充充电）。

通过上述技术方案，在Ⅰ路交流电路出现故障时，此时，由Ⅰ段蓄电池为一段负载供电。

参见图1，Ⅱ段充电装置的第二输出接Ⅱ段蓄电池输入，为Ⅱ段蓄电池充电（浮充充电）。

通过上述技术方案，在Ⅱ路交流电路出现故障时，此时，由Ⅱ段蓄电池为二段负载供电。

为了实现任意一段两路交流停电状态下，仍能保证电力系统保护装置安全进行，本实施例加入母联智能切换装置，如图1所示，在实际应用时，母联智能切换模块与系统直流母联开关QS并联使用。

母联装置工作方式：

正常运行时，母联装置、直流母联开关QS断路器为断开状态。

当充电柜交流失电或缺相时，充电装置会停止运行，母联装置自动快速闭合，防止任一段直流母线因电池组故障出现欠压、失压。

第一继电器ZJ1、第二继电器ZJ2为延时继电器，当充电装置交流电恢复正常，充电装置恢复供电，母联装置延时30S后自动断开。

如图2所示，装置内部的主回路包括无缝切换接触器Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ、辅助控制开关QS0，无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅠCZ1a、无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅡCZ2a并联，然后与辅助控制开关QS0串联，两端接线接至壳体后部端子作为Ⅰ段直流母线和Ⅱ段直流母线的接入端。

QS0为手动空气开关，是辅助触点，正常是闭合状态，当无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅠCZ1a、无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅡCZ2a有一个闭合，信号就会输出。

如图3所示，装置内部的主控制回路包括无缝切换接触器ⅠCZ1的电磁线圈、无缝切换接触器ⅡCZ2的电磁线圈、第一继电器ZJ1的电磁线圈、第二继电器ZJ2的电磁线圈。

本装置壳体后部有多个接线端子，主要包括引入Ⅰ路交流检测电路、Ⅱ路交流检测电路的接线端子Ⅰ、接线端子Ⅱ。

接线端子Ⅰ引入Ⅰ路交流检测电路连接第一继电器ZJ1的电磁线圈，第一继电器ZJ1的主触点连接无缝切换接触器ⅠCZ1的电磁线圈。

接线端子Ⅱ引入Ⅱ路交流检测电路连接第二继电器ZJ2的电磁线圈，第二继电器ZJ2的主触点连接无缝切换接触器ⅡCZ2的电磁线圈。

参考图2，当Ⅰ段充电装置交流母线失电或缺相时，第一继电器ZJ1断电，无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅠCZ1a快速导通，自动母联装置闭合投入。

当Ⅱ段充电装置交流母线失电或缺相时，第二继电器ZJ2断电，无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅠCZ2a快速导通，自动母联装置闭合投入。

任意一段充电装置交流母线停电状态下，双充双蓄配置的直流电源系统母联智能切换装置自动无间隙闭合，使两段直流电源互为备用，为电力系统各种保护/测控装置提供可靠电能。

如图1所示，本实施例中的母联智能切换模块与Ⅰ段直流母线之间串联有第一隔离二极管VD1，且，第一隔离二极管VD1的低电平端与母联智能切换模块连接。

母联智能切换模块与Ⅱ段直流母线之间串联有第二隔离二极管VD2，且，第二隔离二极管VD2的低电平端与母联智能切换模块连接。

通过上述技术方案，有效解决了自动母联装置闭合瞬间，Ⅰ段蓄电池或Ⅱ段蓄电池瞬间充电电流过大的问题。

实际应用中，第一隔离二极管VD1、第二隔离二极管VD2均为大功率二极管（1000V/250A）。即，两段馈线柜进线串入大功率二极管1000V/250A，母联线接入两段直流馈线柜，可以防止两段电池大电流相互影响，原来充放电程序不变。

作为本实施例优选的技术方案，如图3所示，还包括连接在Ⅰ路交流检测电路上的Ⅰ路交流电源指示灯HR1，连接在Ⅱ路交流检测电路上的Ⅱ路交流指示灯HR2。

当相应交流母线停电状态下，相应指示灯灭，用于指示交流输出电路是否有电。

为了便于知晓自动母联装置是否投入使用，本实施例还设计了母联闭合指示灯HBR、母联备用指示灯HBG。

具体技术方案为：无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅡCZ1b和无缝切换接触器Ⅱ即CZ2的常闭触点ⅡCZ2b并联后，与母联投入指示灯HBR串联；无缝切换接触器ⅠCZ1的常开触点ⅡCZ1d和无缝切换接触器ⅡCZ2的常开触点ⅡCZ2d串联后，与母联备用指示灯HBG串联。

采用以上述技术方案，当Ⅰ路交流电路和/或Ⅱ路交流电路失电或缺相时，Ⅰ路交流检测电路和/或Ⅱ路交流检测，则无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅡCZ1b和/或无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅡCZ2b处于闭合状态；无缝切换接触器ⅠCZ1的常开触点ⅡCZ1d和无缝切换接触器ⅡCZ2的常开触点ⅡCZ2d处于断开状态，母联闭合指示灯HBR亮，母联备用指示灯HBG不亮，说明自动母联装置已闭合，自动母联装置投入使用。

当两路交流输出电路都有电时，则无缝切换接触器ⅠCZ1常闭触点ⅡCZ1b和无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅡCZ2b处于断开状态，无缝切换接触器ⅠCZ1的常开触点ⅡCZ1d和无缝切换接触器ⅡCZ2的常开触点ⅡCZ2d均处于闭合状态，此时，母联闭合指示灯HBR不亮，母联备用指示灯HBG亮，说明自动母联装置已断开，此时未投入使用。

当充电柜交流失电或缺相时，无缝切换接触器ⅠCZ1和/或无缝切换接触器ⅡCZ2断电，自动母联装置自动快速闭合。

任意一段两路交流停电状态下，两段直流电源母联切换装置（自动母联装置）自动无间隙闭合，互为备用，预防某段电池欠压和断隔引起保护装置失压，保证电力系统保护装置安全运行。

本实施例通过设置延时继电器，在交流来电后，当充电装置交流电恢复正常，充电装置恢复供电，第一继电器ZJ1、第二继电器ZJ2延时闭合，等待直流电源启动正常后，延时切断该母联切换装置；系统恢复独立运行状态30S后，第一继电器ZJ1、第二继电器ZJ2相应触点闭合，无缝切换接触器Ⅰ线圈、无缝切换接触器Ⅱ线圈的得电，其相应的常闭触点断开，常开触点闭合，母联装置自动断开。

具体方案如下：

在Ⅰ路主控制回路上连接第一延时断电继电器ZJ1，无缝切换接触器ⅠCZ1与第一延时断电继电器ZJ1的主触点Ⅰ串联后与第一延时断电继电器ZJ1并接。

在Ⅱ主控制回路上连接第二延时断电继电器ZJ2，无缝切换接触器ⅡCZ2与第二延时断电继电器ZJ2的主触点Ⅰ串联后与第二延时断电继电器ZJ2并接。

还包括自动母联开关信号，自动母联开关信号和原手动母联开关信号并联或直接传给公用测控装置。

本实施例中的母联工作状态信号电路为：包括辅助开关QS0、无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅢCZ1c、无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅢCZ2c，无缝切换接触器ⅠCZ1的常闭触点ⅢCZ1c、无缝切换接触器ⅡCZ2的常闭触点ⅢCZ2c并联后，与辅助开关QS0串联后，两端接线从装置内部引出，接至装置后部信号开出端子。

母联闭合后，绝缘检测装置由于两套直流系统不是同一公司，很可能产生误报信号，为了预防母联闭合后，绝缘误报，本实施例设计了绝缘切换电路，利用绝缘切换电路切断其中一段绝缘地线，具体方案如下：

绝缘切换电路包括无缝切换接触器ⅠCZ1的常开触点ⅠCZ1e、无缝切换接触器ⅡCZ2的常开触点ⅠCZ2e，无缝切换接触器ⅠCZ1的常开触点ⅠCZ1e、无缝切换接触器ⅡCZ2的常开触点ⅠCZ2e串联后，两端接线从装置内部引出，接入装置后部信号开出端子，将其中一段绝缘检测装置的接地线从此信号开出端子串联一下即可实现绝缘切换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，包括设置在壳体内的母联智能切换模块，母联智能切换模块包括主回路和主控制回路，壳体后部有接线端子；

主回路，包括无缝切换接触器Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ、辅助控制开关，无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ并联，然后与控制开关串联，两端接线接至壳体后部端子作为Ⅰ段直流母线和Ⅱ段直流母线的接入端；

主控制回路，壳体后部接线端子Ⅰ引入Ⅰ路交流检测电路连接第一继电器的电磁线圈，第一继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅰ的电磁线圈，后部接线端子Ⅱ引入Ⅱ路交流检测电路连接第二继电器的电磁线圈，第二继电器的主触点连接无缝切换接触器Ⅱ的电磁线圈；

当Ⅰ段充电装置和/或Ⅱ段充电装置交流母线故障时，则相应的无缝切换接触器Ⅰ和/或无缝切换接触器Ⅱ快速导通，自动母联装置闭合投入。

2.根据权利要求1所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，还包括第一隔离二极管VD1、第二隔离二极管VD2；

母联智能切换模块与Ⅰ段直流母线之间串联有第一隔离二极管VD1，且，第一隔离二极管VD1的低电平端与母联智能切换模块连接；

母联智能切换模块与Ⅱ段直流母线之间串联有第二隔离二极管VD2，且，第二隔离二极管VD2的低电平端与母联智能切换模块连接。

3.根据权利要求1所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，还包括连接在Ⅰ路交流检测电路上的Ⅰ路交流电源指示灯，连接在Ⅱ路交流检测电路上的Ⅱ路交流指示灯。

4.根据权利要求1所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，还包括母联投入指示电路，

母联投入指示电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅱ、无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ、母联投入指示灯，无缝切换接触器Ⅰ的常闭触点Ⅱ和无缝切换接触器Ⅱ的常闭触点Ⅱ并联后，与母联投入指示灯串联。

5.根据权利要求1所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，还包括母联备用指示电路，

母联备用指示电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅱ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ、母联备用指示灯，无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅱ和无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ并联后，与母联备用指示灯串联。

6.根据权利要求1所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，还包括绝缘切换电路，绝缘切换电路包括无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ，无缝切换接触器Ⅰ的常开触点Ⅰ、无缝切换接触器Ⅱ的常开触点Ⅱ串联后接入装置后部信号开出端子，将其中一段绝缘检测装置的接地线从此信号开出端子串联一下即可实现绝缘切换。

7.根据权利要求1-6任一所述的电力变电站双充双蓄的直流电源系统母联智能切换装置，其特征在于，所述母联智能切换模块与系统直流母联开关QS并联使用。