CN2768281Y - 智能双电源自动切换箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能双电源自动切换箱，它包括箱体和智能自动控制电路两大部分组成，箱体内有一个切换开关，智能自动控制电路包括有一个由CPU微处理器U7分别与看门狗电路U3、数据存储器U8、时钟电路U4、人机界面液晶显示模块U10、键盘电路U9和RS232通讯接口电路U6相连，控制部分供电电源采用整流电路加后备蓄电池，本实用新型可通过对交流电源模拟量进行实时监测，获取相关电气参数及开关状态信息，并通过CPU微处理器进行处理，实现主电源和备用电源的自动切换，本实用新型不怕掉电，可靠性高，可通过通讯接口实现实时智能远程控制通讯，大大提高了无人值守状态下进行自动切换的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于供用电设备，具体涉及一种智能双电源自动切换箱。
背景技术
随着人类科学技术的进步，信息时代的今天，用户用电设备对供电的质量提出了很高的要求，特别是变电站所用电系统以及工矿企业等重要负荷的供电，一般采用双电源供电，即只有一路电源供电运行，而另一路电源处于热备用状态，当一路电源发生故障时，可及时切换到另一路电源。这就需要一种能在两路电源之间进行安全、可靠的切换装置。现有的电源切换一般采用手动切换，其缺点是切换时间长，容易误操作，且不安全，尤其是无人值班时会造成长时间停电，尤其是对连续生产的工序如采用人工切换，会给生产造成损失，而且大多数双电源切换的切换装置采用接触器或空气开关，用大量继电器加以控制，其控制回路设计复杂，施工繁琐，维护困难，易发生两路电源并列，导致电源故障，同时其双电源自动切换的可靠性差，对安全生产造成威胁，使无人值班工作受到牵制。
随着电子，计算机与通信科学技术的飞速发展，也为电力系统的双电源切换技术注入了新的活力，促进了电力系统科学技术的迅猛发展，这又对电力系统中的双电源切换不断提出了新的要求。针对传统双电源切换的缺陷和新的要求，国内外各种智能化，机电一体化的测控，监视等微机型双电源切换装置不断涌现。目前市场较领先的产品有SIEMENS和ABB系列，国内也有类似的产品出现，如中国实用新型专利02245581.7公开的一种“智能双电源切换装置”它和SIEMENS、ABB产品一样均包括有一个分别连接两路进线和一路出线的切换开关，一个CPU电路和液晶显示电路，但它们向CPU电路和液晶显示电路提供工作电源的设计存在一个问题，即一旦两路进线均无电时，CPU的运行数据将紊乱，同时所有的参数无法在液晶显示器显示查看。导致可靠性不稳定，使用也不方便，还不能满足现代电力系统双电源切换的要求。
发明内容
本实用新型的目的是，在现有技术的基础上，提供一种可靠性好、不怕掉电、保护功能更全、可进行远程控制的智能双电源自动切换箱。
本实用新型的智能双电源自动切换箱，它包括箱体和智能自动控制电路两大部分组成，箱体内有一个切换开关，该切换开关包括有分别连接主电源和备用电源的两路进线和连接负载的一路出线，智能自动控制电路包括有一个由CPU微处理器，其特征是：所述的CPU微处理器内有一块单片机U7，单片机U7分别与看门狗电路U3、数据存储器U8、时钟电路U4、人机界面液晶显示模块U10、键盘电路U9和RS232通讯接口电路U6相连，上述CPU微处理器的信号输入端连接有一个A/D转换电路U1、U2，将采集到的主电源、备用电源和负载上的交流正弦波转换为单片机U7所需频率的脉冲方波，CPU微处理器的开关信号输出端通过I/O扩展电路U5连接到一个驱动上述切换开关的伺服继电器上，以控制切换开关进行切换；上述CPU电路和液晶显示电路的工作电源是通过电网进线获得，具体是由一个交流继电器的输入端与主电源、备用电源两路进线连接，再输出到一个整流电路，再由整流电路的输出端输出的正、负两路直流电分别连接到稳压电路IC1、IC2，在稳压电路IC1、IC2的输出端并联有蓄电池BATTERY1、BATTERY2，输入、输出端之间并联有二极管D1、D2。
本实用新型具有如下结构特点：
结构特点
(1)智能双电源自动切换箱的箱体由两台带有电动操作机构的断路器及附件(辅助报警触头等)，机械联锁机构、电器、联锁、熔断器、接线端子等组成，所有零部件安装在一块金属板上。
(2)智能自动控制电路和切换开关二者之间通过专用的航空插头接口和专用的长度不超过2米的屏蔽电缆相连接，组成智能控制系统，智能系统控制电源电压为380V/220V、50/60HZ。
(3)本实用新型具有机械、电气双重联锁保护功能，为用户的供电提供了安全可靠的保证。
本实用新型可通过对交流电源模拟量进行实时监测，获取相关电气参数及开关状态信息，并通过CPU微处理器进行处理，实现主电源和备用电源的自动切换，由于控制部分供电电源采用整流电路加后备蓄电池，以及电路结构采用电子模块进行处理，因而使电源主回路不怕掉电，可靠性高，本实用新型可通过通讯接口实现实时智能远程控制通讯，大大提高了无人值守状态下进行自动切换的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例组成方框示意图；
图2是本实用新型实施例工作电源电路图；
图3是本实用新型实施例的A/D转换电路图；
图4是本实用新型实施例的看门狗电路图；
图5是本实用新型实施例的时钟电路图；
图6是本实用新型实施例的I/O扩展电路图；
图7是本实用新型实施例的通讯接口电路图；
图8是本实用新型实施例的CPU及其外围电路图；
图9是本实用新型实施例的数据存储器电路图；
图10是本实用新型实施例的键盘电路图；
图11是本实用新型实施例的人机界面液晶显示模块图。
具体实施方式
本实施例为STQ2系列智能双电源自动切换箱，适用于交流50HZ额定电流1500A以下的双电源供电系统，能实现常用电源(N)与备用电源(R)之间的自动切换。(也可设定为手动切换)。使双电源供电用户实现无人值守配电。它包括箱体和智能自动控制电路两大部分组成，箱体内有一个切换开关，该切换开关包括有分别连接主电源和备用电源的两路进线和连接负载的一路出线，智能自动控制电路包括有一个由CPU微处理器和液晶显示电路。
由图1可知，本实施例的控制取样信号是电流电压互感器与线性隔离电路各自联于A/D转换电路，A/D转换电路的输出再联于主微处理器内的单片机U7
如图2所示，本实施例的工作电源是通过电网进线获得，具体是由一个交流继电器的输入端与主电源、备用电源两路进线连接，再经变压器输出到一个整流电路，再由整流电路的输出端输出的正、负两路直流电分别连接到稳压电路IC1(LM7805)、IC2(LM7905)分别产生+5、-5V电源。在稳压电路IC1、IC2的输出端并联有蓄电池BATTERY1、BATTERY2，输入、输出端之间并联有二极管D1、D2。
图3的A/D转换电路是由两块MAX125组成。
图4为看门狗电路U3，可采用MAX705集成块电路。
图5是本实用新型实施例的时钟电路图，实时时钟电路U4可以采用DS1302集成块电路，内置锂电池，它的基准频率由晶体Y4产生。
图6是本实用新型实施例的I/O扩展电路图，CPU微处理器的开关信号输出端通过I/O扩展电路U5(TL521)连接到一个驱动上述切换开关的伺服继电器上，以控制切换开关进行切换。
图7是本实用新型实施例的通讯接口电路图；其中RS232接口采用TL521芯片，接口电路使系统具备与上位机通讯的能力，并或多相联网，以组成完善的监控网络。其中的通信支持以太网，IEC870-5-103规约，PROFIBUS，可以很灵活地实现和其他保护装置的互联。
图8是本实施例的的主微处理器组成框图，它由32位单片机U7分别联于看门狗电路U3，数据存储器U8，实时时钟电路U4，其中实时时钟电路U4与数据存储器U8还分别与电源相连。单片机U7可采用MC68332单片机，
图9是本实用新型实施例的数据存储器电路图，采用一块74L373存储单元。
图10是本实用新型实施例的键盘电路图；U9为键盘识别电路。
图11是本实用新型实施例的人机界面液晶显示模块图，采用一块74HC245驱动液晶显示器。
本实施例主要采用14位A/D转换器和一片微处理器构成，功能强大，加强了装置的稳定性和准确性。其中数字信号处理器负责数据处理，它将模拟信号波形通过小波分析及快速傅立叶变换还原为基波、谐波及其他高次分量，然后归一化，供主微处理器U7使用；主微处理器U7主要完成逻辑运算、控制、通信、诊断分析等功能，主微处理器核心为一实时多任务操作系统RTOS，从而保证了各任务的实时执行；人机界面显示模块用来本地显示装置的数据及状态，支持MOD BUS等多种PLC规约，可以很方便地接在其它PLC上，只需要在软件中设置参数即可。
本实施例的正常工作条件：
(1)、周围空气温度为-25℃～+40℃，且24小时的平均值不超过+35℃。
(2)、大气条件：空气清洁相对温度在最高温度+40℃时不超过50％，在较低温度时允许较高的相对温度，例如+20℃时为90％，如果湿度过大，就要作凝露处观。
(3)、安装地点海拔高度不超过200米，户内使用。
(4)、本产品应安装在无剧烈震动和冲击，不足以使电器元件受到不应有腐蚀场所。
(5)、如果上述条件不能满足时，应由用户和制造厂协商解决。
本实施例的性能：
(1)、保护功能。
(2)、过负荷和短路保护。
(3)、断相、断路器保护。
(4)、失压、欠压保护。
(5)、具有远距离控制消防信号输出。
(6)、具有中央微机控制通讯接口。
(7)、具有自动切换时间可调1秒～30秒。
(8)、高性能单片机程序控制，抗干扰能力强，保护精度高。
(9)、具有体积小、稳定性高、连续工作可靠等优点。
Claims (1)
1、一种智能双电源自动切换箱，它包括箱体和智能自动控制电路，箱体内有一个切换开关，该切换开关包括有分别连接主电源和备用电源的两路进线和连接负载的一路出线，智能自动控制电路包括有一个由CPU微处理器，其特征是：所述的CPU微处理器内有一块单片机(U7)，单片机(U7)分别与看门狗电路(U3)、数据存储器(U8)、时钟电路(U4)、人机界面液晶显示模块(U10)、键盘电路(U9)和RS232通讯接口电路(U6)相连，上述CPU微处理器的信号输入端连接有一个A/D转换电路(U1、U2)，CPU微处理器的开关信号输出端通过I/O扩展电路(U5)连接到一个驱动上述切换开关的伺服继电器上；上述CPU电路和液晶显示电路的工作电源是通过电网进线获得，具体是由一个交流继电器的输入端与主电源、备用电源两路进线连接，再输出到一个整流电路，再由整流电路的输出端输出的正、负两路直流电分别连接到稳压电路(IC1、IC2)，在稳压电路(IC1、IC2)的输出端并联有蓄电池(BATTERY1、BATTERY2)，输入、输出端之间并联有二极管(D1、D2)。
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