双电源自动切换（共8篇）
双电源自动切换 篇1
1 目前双电源自动切换开关的整体状况
随着社会的发展,时代的进步,人们对工业自动化、智能化、网络化程度要求的进一步提高,传统的普通型双电源自动切换开关,因其结构简单,功能单一,智能化程度不高,已越来越不能满足现代市场的需求了,目前市场上的普通型双电源自动切换开关,在功能上主要存在以下几方面缺陷[1]:
(1)控制系统不具备对不同使用场合、不同控制要求的供用电设备进行自动供电控制的功能。(2)功能模块化不够、工作柔性化差。(3)无缺相、失压、过压、短路、过载、超频保护等功能。(4)无通信功能,无法使控制器的运行可被远程操控。(5)采用继电器逻辑控制电路,元器件和电路的故障率高。(6)无智能化功能,不能满足智能网络需求。
表1是普通型产品于智能型产品的技术参数对比表。
从表1可以看出,普通型与智能型在功能上存在较大的差异,普通型产品的使用范围远不如智能型产品,因此,大力发展智能型双电源自动切换开关既是市场的需求,也是技术发展的必然趋势[2,3,4]。
2 智能型双电源自动切换开关的主要功能
1)测量与显示:集合了电量变送器、数显表、数据采集器等仪器的部分或全部功能。测量功能包括:两路三相相电压、频率。同时,检测转换开关的状态量(合闸、分闸、脱扣)等。采用LCD液晶大屏幕中文显示。完备的中文操作提示使操作更方便。
2)判断与控制:控制器对两路电的供电质量进行延时判断后,具有自动切换时间可调l~60 s,输出20 A无源触点,控制转换开关切换。转换开关可以是两个机械联锁的接触器,电动空开,也可以是专业的ATS(如SOCOMEC)。
3)通信功能:控制器同时具有RS232C、RS485串行通信接口,应用通信规约,借助于PC或数据采集系统上运行的软件,能提供一个简单实用的对工厂、电信、工业和民用建筑物双电源切换管理方案。实现双电源切换的“遥控、遥测、遥调、遥信”四遥功能。产品可远距离控制消防信号输出。
4)编程与设置:允许用户在现场或监控中心对其工作状态“自动/手动”、“一路优先供电、二路优先供电和无优先供电”、通信参数、转换需要的各种延时等参数进行更改设定。同时记忆在内部Flash存储器内,在系统掉电时也不会丢失。在现场或监控中心设定油机启动、报警输出等功能。
5)时钟功能:控制器具有实时时钟,并可进行校准。
6)优化的电源设计:控制器的供电电源可以外接直流供电(12~24 V),也可以不接;不接时,当两路A相电压都没有时,工作将失效。
7)数字化的参数整定:控制器的所有参数均采用数字化调整,摈弃常规采用电位器的模拟调整方法,简化了硬件电路,提高了整机的可靠性和稳定性,每个参数均可以单独调整,不会对其他参数造成影响。
8)双电源供电双分状态:系统负载于双分状态的时候,不论两组电源是否正常以及系统“手动”和“自动”的预置状态,系统都仍然保持双分状态。
9)产品保护功能:过负荷和短路保护;断相、断路保护;失压、欠压保护,保护精度高。
10)高性能单片机程序控制,采用模块化结构设计,具有极强的抗电磁干扰能力,适合在强电磁干扰的复杂环境中使用,无噪声运行。嵌入式安装方式,结构紧凑,安装方便。
3 智能型双电源自动切换开关的结构特点和工作原理
智能型自动转换开关主要由以下几部分组成:智能控制器、机械联锁传动机构、电动机、断路器、输入输出接线端子等组成。智能型自动转换开关及双电源开关控制器原理图见图1和图2。
工作原理:控制器对两路电压/电流同时进行检测,对高于额定值(可调)的电源电压/电流判为过电压/电流,对低于额定值(可调)的判为欠电压/电流。微机控制电路对上述检测结果进行逻辑判断,处理结果通过延时(可调)电路驱动相应的指令向电动操动机构发出分闸或合闸指令。
上述检测结果可在智能自动控制器面板LCD显示屏上显示出来,也可以同时通过485串口与计算机相连,采用软件控制,供用户查找原因,以便用户在最短时间里修复线路,使双电源供电恢复原状态。
硬件设计:智能型自动转换开关是由装置本体和智能自动控制器两大部分组成。开关本体由两台带有电动操动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。智能控制器由新型的单片机及输入输出、LCD显示、电源、485通信等诸多模块组成。
上述两者之间通过专用的航空插头接口和专用的长度不超2 m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220 V(50/60 Hz)或12/24 V直流电源。产品具有机械、电气双重连锁保护功能,为供电提供了安全可靠的保证。产品可完成三相三线、三相四线的双电源供电的自动切换。电气原理图如图1所示。MCU选择带4路10位A/D的89C591单片机,输入/输出用串行接口芯片74LS164/165,液晶模块用LCM 122×32,串行通信接口采用485芯片,控制器的实时时钟用DS1302芯片实现,内部Flash存储器为AT24C04,两路三相电压电流的采样采用隔离变压器完成。采样精度达1%。发电机启动信号为无源触点,消防信号为24 V DC/220 V AC/380 V AC。
软件设计:智能型自动转换开关系统软件分通信软件和单片机程序两部分。通信软件用VC++编写,采用结构化、模块化编程方法,由人机界面、数据库、通信等模块组成。单片机程序采用模块化编程方法,用Keil C编程完成。程序由测量与显示程序、小波变换滤波程序、判断与控制程序、按键设置程序、参数整定程序、通信控制程序、油机启动程序、看门狗保护程序等部分组成。
智能型自动转换开关采用单片机作为控制芯片,在工业环境中,不可避免地会遇到电源波动、电磁波辐射等干扰,如果单片机出现死机、程序跑飞等非正常情况就会造成控制器不工作或者误工作。因此,除了必须在电路上做抗干扰的措施以外,单片机型号的选取和一些软件措施也是必要的。经比较得知,P89C591的抗干扰能力较强,其硬件看门狗WDT也提高了系统抗干扰的能力。WDT由一个l4 bit计数器和看门狗定时器复位寄存器WDTRST组成。WDT在复位时是无效的。为了使能WDT,用户必须对WDTRST(位置0A6H)顺序写入01EH和0El H。当WDT使能,振荡器在运行的每个机器周期,将它加1,除复位(硬件复位或WDT溢出复位)外没有别的办法使WDT失效。当WDT溢出,在Rs T管脚输出一个高电平复位脉冲。这样,就可以保证万一程序跑飞或死机,单片机能马上复位,重新开始运行、监测两路电源状态。
4 结语
新一代智能型双电源自动切换开关具有传统普通型产品不可比拟的诸多优点:产品集数字化、智能化、网络化于一体,测量及控制过程实现自动化,减少人为操作失误,真正实现机电一体化的自动转换开关,具有电压检测、频率检测、通信接口、消防接口、电气机械互锁等功能,可实现自动、电动远程、紧急手动控制,确保主、备二路电源不会同时接通。结构紧凑、外形美观、操作安全可靠、体积小、安装方便、功能全、控制回路与装置通过专用电缆连接、电路先进,可广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁通、市政、智能大厦等行业及部门的电气装置、自动控制和调试系统,发展前景光明。
参考文献
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[4]GB/T14048.11低压开关设备和控制设备第6-1部分:多功能电器转换开关电器[S].
双电源自动切换 篇2
A.Farhadi
Abstract: Undesired generation of radiated or conducted energy in electrical systems is called Electromagnetic Interference(EMI).High speed switching frequency in power electronics converters especially in switching power supplies improves efficiency but leads to EMI.Different kind of conducted interference, EMI regulations and conducted EMI measurement are introduced in this paper.Compliancy with national or international regulation is called Electromagnetic Compatibility(EMC).Power electronic systems producers must regard EMC.Modeling and simulation is the first step of EMC evaluation.EMI simulation results due to a PWM Buck type switching power supply are presented in this paper.To improve EMC, some techniques are introduced and their effectiveness proved by simulation.Index Terms: Conducted, EMC, EMI, LISN, Switching Supply I.INTRODUCTION
FAST semiconductors make it possible to have high speed and high frequency switching in power electronics 1.High speed switching causes weight and volume reduction of equipment，2but some unwanted effects such as radio frequency interference appeared.Compliance with electromagnetic compatibility(EMC)regulations is necessary for producers to present their products to the markets.It is important to take EMC aspects already in design phase
3.Modeling and simulation is the most effective tool to analyze EMC consideration before developing the products.A lot of the previous studies concerned the low frequency analysis of power electronics components
45.Different types of power electronics converters are capable to be considered as source of EMI.They could propagate the EMI in both radiated and conducted forms.Line Impedance Stabilization Network(LISN)is required for measurement and calculation of conducted interference level the EMC evaluation criterion
6.Interference spectrum at the output of LISN is introduced as.National or international regulations are the references for
7878the evaluation of equipment in point of view of EMC II.SOURCE, PATH AND VICTIM OF EMI
.Undesired voltage or current is called interference and their cause is called interference source.In this paper a high-speed switching power supply is the source of interference.Interference propagated by radiation in area around of an interference source or by conduction through common cabling or wiring connections.In this study conducted emission is considered only.Equipment such as computers, receivers, amplifiers, industrial controllers, etc that are exposed to interference corruption are called victims.The common connections of elements, source lines and cabling provide paths for conducted noise or interference.Electromagnetic conducted interference has two components as differential mode and common mode 9.A.Differential mode conducted interference
This mode is related to the noise that is imposed between different lines of a test circuit by a noise source.Related current path is shown in Fig.1
9.The interference source, path impedances, differential mode current and load impedance are also shown in Fig.1.B.Common mode conducted interference
Common mode noise or interference could appear and impose between the lines, cables or connections and common ground.Any leakage current between load and common ground could be modeled by interference voltage source.Fig.2 demonstrates the common mode interference source, common mode currents IIand the related current paths
9cm1
and cm2
.The power electronics converters perform as noise source between lines of the supply network.In this study differential mode of conducted interference is particularly important and discussion will be continued considering this mode only.III.ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY REGULATIONS
Application of electrical equipment especially static power electronic converters in different equipment is increasing more and more.As mentioned before, power electronics converters are considered as an important source of electromagnetic interference and have corrupting effects on the electric networks 2.High level of pollution resulting from various disturbances reduces the quality of power in electric networks.On the other side some residential, commercial and especially medical consumers are so sensitive to power system disturbances including voltage and frequency variations.The best solution to reduce corruption and improve power quality is complying national or international EMC regulations.CISPR, IEC, FCC and VDE are among the most famous organizations from Europe, USA and Germany who are responsible for determining and publishing the most important EMC regulations.IEC and VDE requirement and limitations on conducted emission are shown in Fig.3 and Fig.4
79.For different groups of consumers different classes of regulations could be complied.Class A for common consumers and class B with more hard limitations for special consumers are separated in Fig.3 and Fig.4.Frequency range of limitation is different for IEC and VDE that are 150 kHz up to 30 MHz and 10 kHz up to 30 MHz respectively.Compliance of regulations is evaluated by comparison of measured or calculated conducted interference level in the mentioned frequency range with the stated requirements in regulations.In united European community compliance of regulation is mandatory and products must have certified label to show covering of requirements 8.IV.ELECTROMAGNETIC CONDUCTED INTERFERENCE MEASUREMENT A.Line Impedance Stabilization Network(LISN)
1-Providing a low impedance path to transfer power from source to power electronics converter and load.2-Providing a low impedance path from interference source, here power electronics converter, to measurement port.Variation of LISN impedance versus frequency with the mentioned topology is presented in Fig.7.LISN has stabilized impedance in the range of conducted EMI measurement
7.Variation of level of signal at the output of LISN versus frequency is the spectrum of interference.The electromagnetic compatibility of a system can be evaluated by comparison of its interference spectrum with the standard limitations.The level of signal at the output of LISN in frequency range 10 kHz up to 30 MHz or 150 kHz up to 30 MHz is criterion of compatibility and should be under the standard limitations.In practical situations, the LISN output is connected to a spectrum analyzer and interference measurement is carried out.But for modeling and simulation purposes, the LISN output spectrum is calculated using appropriate software.V.SIMULATION OF EMI DUE TO A PWM BUCK TYPE SWITCHINGPOWER SUPPLY
For a simple fixed frequency PWM controller that is applied to a Buck DC/DC converter, it is possible to assume the error voltage(v)changes slow with respect to the switching frequency，ethe pulse width and hence the duty cycle can be approximated by(1).Vp is the saw tooth waveform amplitude.A.PWM waveform spectral analysis
The normalized pulse train m(t)of Fig.8 represents PWM switch current waveform.The nth pulse of PWM waveform consists of a fixed component D/fs , in which D is the steady state duty cycle, and a variable component dn/f sthat represents the variation of duty cycle due to variation of source, reference and load.As the PWM switch current waveform contains information concerning EMI due to power supply, it is required to do the spectrum analysis of this waveform in the frequency range of EMI studies.It is assumed that error voltage varies around Vwith amplitude of Vas is shown in(2).e
e1
fm represents the frequency of error voltage variation due to the variations of source, reference and load.The interception of the error voltage variation curve and the saw tooth waveform with switching frequency, leads to(3)for the computation of duty cycle coefficients10.Maximum variation of pulse width around its steady state value of D is limited to D1.In each period of Tm=1/fm , there will be r=fs/fm pulses with duty cycles of dn.Equation(4)presents the Fourier series coefficients Cn of the PWM waveform m(t).Which have the frequency spectrum of Fig.9.B-Equivalent noise circuit and EMI spectral analysis
To attain the equivalent circuit of Fig.6 the voltage source Vs is replaced by short circuit and converter is replaced by PWM waveform switch current(I)as it has shown in Fig.10.ex
The transfer function is defined as the ratio of the LISN output voltage to the EMI current source as in(5).The coefficients di, ni(i = 1, 2, … , 4)correspond to the parameters of the equivalent circuit.Rc and Lc are respectively the effective series resistance(ESR)and inductance(ESL)of the filter capacitor Cf that model the non-ideality of this element.The LISN and filter parameters are as follows: CN = 100 nF, r = 5 Ω, l = 50 uH, RN =50 Ω, LN=250 uH, Lf = 0, Cf =0, Rc= 0, Lc= 0, fs =25 kHz
The EMI spectrum is derived by multiplication of the transfer function and the source noise spectrum.Simulation results are shown in Fig.11.VI.PARAMETERS AFFECTION ON EMI A.Duty Cycle
The pulse width in PWM waveform varies around a steady state D=0.5.The output noise spectrum was simulated with values of D=0.25 and 0.75 that are shown in Fig.12 and Fig.13.Even harmonics are increased and odd ones are decreased that is desired in point of view of EMC.On the other hand the noise energy is distributed over a wider range of frequency and the level of EMI decreased 11.B.Amplitude of duty cycle variation
The maximum pulse width variation is determined by D.The EMI spectrum was simulated
1with D=0.05.Simulations are repeated with D=0.01 and 0.25 and the results are shown in Fig.14 1
1and Fig.15.Increasing of D1 leads to frequency modulation of the EMI signal and reduction in level of conducted EMI.Zooming of Fig.15 around 7component of switching frequency in Fig.16 shows the frequency modulation clearly.th
C.Error voltage frequency
The main factor in the variation of duty cycle is the variation of source voltage.The fm=100 Hz ripple in source voltage is the inevitable consequence of the usage of rectifiers.The simulation is repeated in the frequency of fm=5000 Hz.It is shown in Fig.17 that at a higher frequency for fm the noise spectrum expands in frequency domain and causes smaller level of conducted EMI.On the other hand it is desired to inject a high frequency signal to the reference voltage intentionally.D.Simultaneous effect of parameters
Simulation results of simultaneous application of D=0.75, D=0.25 and f=5000 Hz that lead
mto expansion of EMI spectrum over a wider frequencies and considerable reduction in EMI level is shown in Fig.18.VII.CONCLUSION
Appearance of Electromagnetic Interference due to the fast switching semiconductor devices performance in power electronics converters is introduced in this paper.Radiated and conducted interference are two types of Electromagnetic Interference where conducted type is studied in this paper.Compatibility regulations and conducted interference measurement were explained.LISN as an important part of measuring process besides its topology, parameters and impedance were described.EMI spectrum due to a PWM Buck type DC/DC converter was considered and simulated.It is necessary to present mechanisms to reduce the level of Electromagnetic interference.It shown that EMI due to a PWM Buck type switching power supply could be reduced by controlling parameters such as duty cycle, duty cycle variation and reference voltage frequency.VIII.REFRENCES
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双电源自动切换装置的选用策略 篇3
1 双电源自动切换装置的动作处理
1.1 双电源自动切换装置的起动原因
事故自动切换。由保护接点起动。发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时, 起动快切装置进行切换, 快切装置按事先设定的自动切换方式 (串联、同时) 进行分合闸操作。
不正常情况自动切换。有两种不正常情况, 一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后, 装置自行起动, 并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳, 由工作开关辅助接点起动装置, 在切换条件满足时合上备用电源。
1.2 自动切换装置的切换过程
当满足自动切换装置起动条件时, 失压侧电源进线开关跳开, 母联投入, 恢复供电。
2 双电源自动切换开关的选用
自动转换开关电器 (ATSE) 是由一个 (或几个) 转换开关电器和其他必需的电器组成, 用于监测电源、并将电路从一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。
ATSE可分为PC级和CB级两个级别。PC级ATSE可分为由转换开关、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成的PC级ATSE和由无短路保护的断路器、电动操作机构、转换控制器、联锁机构组成的PC级ATSE两种形式。CB级ATSE是由断路器、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成。
目前用户中已大量使用智能型双电源自动切换开关, 对防止误操作、提高供电可靠性起到了一定作用。目前用户中常用的系列智能型双电源自动切换开关有以下几类。
2.1 RWQ4系列智能型双电源自动切换开关 (PC级)
智能型双电源自动切换开关由开关体和功换控制器两大部分组成。采用电磁驱动, 切换控制器的工作电源, 采用主、备用电源的交流220 V电源, 无需另外的控制电源。
2.2 JXQ5系列自动转换开关
JXQ5系列自动转换开关由一个整体塑壳式隔离开关、一个执行机构及一个控制器组成。适用于两路电源供电系统中。根据预定条件, 实现将一个负载或几个负载在两路电源之间自动转换;同时也适用于紧急供电系统, 在转换电源期间中断向负载供电。该系列自动转换开关现应用于高层楼宇、邮电通讯、工矿企业、船舶运输等需不间断供电的重要场所用户的线路设施、电气设备的双回路电源供电系统的转换和隔离。通过自动或手动操作, 完成常用电源与备用电源之间的转换。在城市用电急剧增加的必然趋势下, 更能满足对用电可靠性的更高要求。
3 CB级双电源自动切换装置的选择性保护策略
断路器或熔断器是CB级双电源自动切换装置中的保护电器, 而双电源自动切换装置的配电馈出回路的线路保护电器也是断路器或熔断器, 存在保护电器之间保护选择性的配合问题。由于双电源自动切换装置的服务对象是一级负荷、一级负荷中的重要负荷、二级负荷, 所以CB级双电源自动切换装置须认真对待保护选择性的配合问题。
CB级双电源自动切换装置的断路器需与上、下级保护电器具有保护选择性。当CB级双电源自动切换装置保护电器为熔断器, 若馈出线路的保护电器亦为熔断器, 并安装在同一箱体内, 为上下二级熔断器串联连接, 如果熔断器之间的额定电流相差1.6倍或1.6倍以上, 在达到额定通断能力为止的整个过电流范围内基本上能保护实现绝对选择性。双电源自动切换装置上、下级的保护电器的保护选择性应及时校验。
4 双电源自动切换装置主电路开关电器的极数选用策略
4.1 电源的接地型式均为TN-C系统
TN-C系统中, 中性导体的和保护的功能组合在一根导体中。国家标准GB50054-1995第2.2.12条规定:“在TN-C系统中, PEN线严禁接入开关设备。”;国家标准GB16895.3-2004 (idt IEC60634-5-54:2002) 《建筑物电气装置第5-54部分:电气设备的选择和安装接地配置、保护导体和保护联结导体》第543.3.3条规定:“在保护导体中, 不应串入开关器件。”;IEC标准IEC60634-4-46:1981《建筑物电气装置第4部分:安全防护第46章:隔离和开关》第461.2条规定:“在TN-C系统中, PEN线不得被隔离或开关。”, 所以双电源自动切换装置主电路开关电器的极数仅断电源线。即交流单相二线制采用单极;交流两相三线制采用两极;交流三相四线制采用三极;TN-C直流系统引出L+和PEN (d.c.) 时采用单极开关断L+;TN-C直流系统引出L+、L-和PEN (d.c.) 时采用两极开关L+、L-。
4.2 电源的接地型式均为TN-S系统
TN-S系统中, 使用一根独立的保护导体。若两个电源的中性线接地点是通过同一总接地母线接地, 按照IEC标准IEC60364-4-46:1981第461.2条规定:“在TN-S系统中, 中性线线不需要隔离或开关。”双电源自动切换装置主电路开关电器的极数同TN-C系统。TN-S系统中, 若两个电源的中性线接地点不是通过同一总接地母线接地, 即二个独立的接地装置接地, 在TN-S系统中, 中性线不设隔离或开关, 则中性线有两个入地点, 在装有剩余电流保护器的电路中, ATSE中性线需要隔离或开关。国家标准GB50054-1995第4.5.6条规定:“在TT或TN-S系统中, N线上不宜装设电器将N线断开, 当需要断开N线是, 应装设相线和N线一起切断的保护电器。当装设漏电电流动作的保护电器时, 应能将其所保护的回路所有带电导线断开。”
4.3 电源的接地型式分别为TN-S系统和TT系统
TT电源系统有一个直接接地, 装置的外露可导电部分通过接地极接地, 该接地极在电气上独立于电源系统的接地极。在TN-S系统和TT系统中N线是电源线, TN-S电源系统和TT电源系统的接地装置在电气上独立的, 所以所选用的双电源自动切换装置主电路开关电器的极数要切全部电源线。
4.4 电源的接地型式分别为TN-S系统和IT系统
IT电源系统中所有带电部分都与地隔离, 或有个点通过阻抗接地, 电气装置的外露可导电部分或独立接地或集中地与系统的接地点相连。在TN-S系统和引出N线的TT系统中N线是电源线, 所以所选用的双电源自动切换装置主电路开关电器的极数要切全部电源线。
总之, 经过大量用户的实践, 在供配电系统中, 特别在双电源用户中, 使用双电源自动切换装置, 是提高供电可靠性、确保系统安全的有效措施。
摘要：智能双电源装置就是这种在两路电源之间进行可靠切换、以保证供电的装置。当常用电源异常, 智能双电源装置能自动切换到备用电源, 智能双电源装置由开关本体和控制器两部分组成。开关本体由电机通过机械联锁机构控制常用电源的断路器和备用电源的断路器的分合, 进而控制电源的切换。控制器通过对电压的采样来判断电源是否异常, 如果出现异常应产生相应的切换。
关键词：双电源自动切换装置,控制方式,选用策略
参考文献
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[2]薛燕红.基于单片机的双电源切换装置的设计与实现[J].微型电脑应用.2007年09期.
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双电源自动切换 篇4
双电源自动切换开关电器主要用在紧急供电系统, 将负载电路从一个电源自动换接至另一个 (备用) 电源, 以确保重要负荷连续、可靠运行, 因此常常应用在重要用电场所, 其产品可靠性尤为重要。 转换一旦失败将可能造成电源间的短路或重要负荷断电 (甚至短暂停电) , 后果都是严重的, 不仅仅会带来经济损失 (使生产停顿、金融瘫痪) , 还可能造成社会问题 (使生命及安全处于危险之中) 。 因此, 工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点产品加以限制与规范。
1双电源自动切换开关组成
双电源自动切换开关一般由两部分组成:开关本体 (ats) +控制器。双电源自动转换开关电器 (atse) 质量的好坏关键取决于ats, 其可分为:
(1) pc级ats:一体式结构 (三点式) 。 它是双电源切换的专用开关, 具有结构简单、体积小、自身联锁、 转换速度快 (0.2s内) 、安全、可靠等优点, 但需要配备短路保护电器。
(2) cb级ats:配备过电流脱扣器的ats, 主触头能够接通并用于分断短路电流。 它是由两台断路器加机械联锁组成, 具有短路保护功能。
控制器主要用来检测被监测电源 (两路) 工作状况, 当被监测的电源发生故障 (如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差) 时, 控制器发出动作指令, 开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源, 备用电源容量一般仅为常用电源容量的20%~30%。控制器与开关本体进线端相连。控制器一般应有非重要负荷选择功能。控制器有两种形式:一种由传统的电磁式继电器构成;另一种是数字电子型智能化产品, 具有性能好、参数可调及精度高、可靠性高、使用方便等优点。
2分类
双电源主要分为:
(1) PC级双电源 ( 整体式) : 能够接通、 承载、 但不用于分断短路电流的双电源。 双电源若选择不具有过电流脱扣器的负荷开关作为执行器则属于PC级自动转换开关, 不具备保护功能, 但其具备较高的耐受和接通能力, 能够确保开关自身的安全, 不因过载或短路等故障而损坏, 在此情况下保证可靠的接通回路。
(2) CB级双电源 ( 双断路器式) : 配备过电流脱扣器的双电源, 它的主触头能够接通并用于分断短路电流. 双电源若选择具有过电流脱扣器的断路器作为执行器则属于CB级自动转换开关, 具备选择性的保护功能, 能对下端的负荷和电缆提供短路和过载保护, 其接通和分断能力远大于使用接触器和继电器等其他元器件。
3操作规范
(1) 当因故停电, 且在较短时间内无法恢复供电时, 必须启用备用电源。 步骤: 切除市电供电各断路器 (包括配电室控制柜各断路器、双电源切换箱市供电断电器) , 拉开双投防倒送开关至自备电源一侧, 保持双电源切换箱内自备电供电断路器处于断开状态;启动备用电源 (柴油发电机组) , 待机组运转正常时, 顺序闭合发电机空气开关、 自备电源控制柜内各断路器; 逐个闭合电源切换箱内各备用电源断路器, 向各负载送电;备用电源运行期间, 操作值班人员不得离开发电机组, 并根据负荷的变化及时调整电压、厂频率等, 发现异常及时处理。
(2) 市电恢复供电时, 应及时做好电源转换工作, 切断备用电源, 恢复市电供电。 步骤:按顺序逐个断开自备电源各断路器, 顺序为, 双电源切换箱自备电源断路器→自备电源配电柜各断路器→发电机总开关→将双投开关拨至市电供电一侧;按柴油机停机步骤停机;按顺序从市电供电总开关至各分路开关逐个闭合各断路器, 将双电源切换箱自市电供电断路器置于闭合位置。
(3) 检查各仪表及指示灯指示是否正常, 启动变压器内冷却风扇。
4工作条件
(1) 周围空气温度: 上限+40℃ , 下限-5℃ , 24h的平均值不超过+35℃。
(2) 海拔:安装地点的海拔不超过2000m。
(3) 大气条件: 大气相对湿度在周围空气温度为+40℃时不超过50%, 在较低温度下可以有较高的相对湿度。
(4) 污染等级: 3级。
5工作原理
智能双电源切换开关主要用于一些消防设备或重要设备的双回路供电系统中, 比如消防喷淋管道消火栓管道电伴热系统、消防排烟风机、消防加压送风机、 防火卷帘、EPS应急照明电源、UPS不间断电源等供电系统, 供电方式一备一用。
两路电来自不同低压母线, 正常情况下主回路电源投入供负荷用电, 主回路电源故障或停电后自动投入备用回路供负荷用电, 主回路投入具有优先权。 有主电时备电永不投入, 除非手动状态用手柄投入, 投入备电时主电则自动断开, 两回路电不会同时投入供负荷用电。
智能双电源切换开关内部结构图如图1所示。
注:1-行程开关 (一开一闭两个触点) ;2-3P空开;3-主电与备电的合闸指示灯;4-电动与手动传动轴;5-3P空开;6-单相同步此轮减速电动机;7-合闸拨片;8-220V线圈的四开四闭点的继电器;9-控制回路插接件;10-手动、自动开关。
装置主回路、二次回路图分别如图2、图3所示。
工作原理:
(1) 手动模式:把手动、自动开关打到手动位置, 控制回路由于零线N断开所以只能通过装置手柄来投入主用电或者备用电。
(2) 自动模式:不管手、自动开关在什么位置, 只要主用电有电则KA吸合。 KA的开点控制电机合主电转动方向, 闭点控制电机合备电转动方向, 所以主电具有优先权。
当手、 自动开关打到自动时, KA的开点闭合, 通过主行程开关的闭点使电机开始往合主电方向转动, 当转到主行程开关行程到位时, 主行程开关闭点断开电机停转, 主电投入使用, 主行程开关开点接通使主电合闸指示灯点亮。当主电没电时则KA断开, 备电电源2L1提供电机控制电源, KA闭点接通, 通过备行程开关的闭点使电动机往备电合闸的方向 (即主电的反方向) 转动, 当转到备行程开关行程到位时, 备行程开关闭点断开电机停转, 备电投入使用, 备行程开关开点接通使备电合闸指示灯点亮。
摘要：介绍双电源互相智能切换装置的组成、分类、操作规范及工作原理。
双电源自动切换 篇5
1 智能双电源切换的技术方案
此文是对自动切换PLC控制进行论述, 包括其双负载—双电源在内, 对于电路的逻辑把控继电器, 将替换成PLC程序控制, 因它拥有切换保卫、检查与测定缺相的作用, 特别是有关供电电源三相, 当电源变回原来正常的状态, 便可反切换, 且是自动运行, 如果正常还原与故障出现, 可区分对待发出音响告示及报警。这种自动切换PLC控制, 即双负载一双电源, 它在维护缺相上重点运用如下技术预案, 即信号回路的检验测试的设立, 包括三相缺相, 此信号回路取决于主回路即三相电源中的, 也就是将继电器KA1至KA6平分, 前三个与后三个隔开, 并接入Ul与U2主回路电源, 且是单相回路里的A、B、C相, PLC的传输信号是继电器中的触点, 且处于常开态, 即前三个KAl至KA3, 后三个KA4至KA6, 以此当成PLC编写与制定的输入前提, 即在逻辑把控程序检测三相缺相Ul与U2过程中。而自动切换PLC控制双负载一双电源的维护缺相, 有着较广的效能, 包括有保卫失压、过载与短路、缺相等;可自行运作显示三相电流及检查测试缺相, 若供电电源在某处出现问题, 则它可自行转换至其他路电源中, 以此持续供电负载, 同时运用声光报警;当电源变回原来正常的状态, 便可反切换, 且是自动运行;对于正常复原与故障出现, 可发出告示音响与报警两类显著的音效。故此它避免已存在的切换控制双电源体系的不足, 且是中低档型, 即无法反切换与自动运行, 无保卫缺相、正常复原与出现故障时应用的告示音响效果单调等。此控制体系拥有不少的特征, 包括牢靠的效能、完善的机能、低成本制造、简易的电路架构等。
2 智能双电源切换的主电路控制
控制电路自行转换双负载一双电源见图1, 且拥有一定保卫缺相作用。涵盖有主回路与信号回路 (检验、测定、采样三相缺相) 。前者输出时拥有W1与W2负载两路, 而输入拥有U1与U2供电电源两路。后者U1电源经交流接触器KM1的主触点闭合, 并与其负载W1连接在一起;电源U2主回路借助于交流接触器KM2的主触点闭合, 并与其负载W2相联接, t受到主体控制电路的控制。若在某一电源出现问题以后, 则会先断开交流接触器, 同时也使其负载脱离故障电源回路, 并与一些接触点构成闭合回路, 并把这些电源切换到另外的电源, 以保证正常的供电。电源U1和U2的主电路的输入开关QF1和QF2的重要作用就是实施电路保护和过载保护, 也就是说两路三相电源的主回路中所有的位置都有电流表, 以便可以了解各支路的电流情况, 同时也与控制电路的缺相检测配合在一起。三相缺相检测采样信号回路, 其缺相检测信号都是直接从电源中读取, 也就是把其中相应的继电器KAl~ KA3, KA4~ KA6分别与主回路中的U1l和u2的ASH、BSU~ UC相的单相回路保持连接, KA1~KA3和KA4~KA6的常开触点都可以充当U1和U2的三相缺相检测的开关检测信号, 同时又作用于PLC的输入端。出于PLC继电器输出点的负载能力的考虑, 通过接触器KM0l~KM03来使得电流触电器KM l~KM3受到相应的驱动。对于一些三相的电源U1l的各相都可以开展相应的缺相检测, 都可以引入一个中间继电器KAl、KA2和KA3, 同时也U1回路上的A相、B相和C相连接, 以形成相应的回路, 并最终可以获得相应的缺相检测回路。KAl~KA3的常开触点可以用于采集相关的信号, 同时还可以当作PLC的输入端, 作为编PLC的U1的控制程序存在着一定的输入条件;根据这一原理, 三相电源U2的A相、B相和c相也要开展相应的检测工作, 也要引入一个中间继电器KA4、KA5和KA6, 分别作用于各处, 以便形成一个单相回路, 并形成A2、B2和C2三相的缺相检测回路。KA4~KA6的常开触点是U2开关经常使用的一个采集信号, 并与PLC的输入端相连, 作为编制PLC的U2在进行逻辑控制时的输入条件。
摘要：高速公路的供配电问题一直以来都是国民经济与社会发展中的一项重要工作, 特别是在进入新世纪以来, 我国不少高速公路都在兴建, 以便更好地做好基础设施建设, 为国民经济的发展服务。在本文中, 笔者主要是利用了智能转换双电源装置的工作原理, 以及其中相关的控制技术, 对相应的硬件电路及PLc控制程序做了详细的设计, 并达到了PLC技术的双电源装置转换的效果, 从而促进国力企业和社会更好地发展。
关键词：双负载一双电源,自动切换PLC控制
参考文献
[1]康纪良, 吴玉娟.双电源切换故障的分析与解决[J].电工技术, 2010.
[2]曹祯, 秦雷鸣, 赵吉生, 顾新波.基于矢量修正的幅值算法在电源切换装置中的应用[J].电气技术, 2011.
双电源自动切换 篇6
火力发电厂重要配电段负荷都是影响到机组或系统安全的用电负荷,为了确保这些重要负荷供电的可靠性,通常都配置了双路电源,当主电源发生故障时会自动切换至备用电源。为了实现两路电源之间的快速自动切换,双电源切换开关被广泛应用,但是由于开关在切换过程中,存在固有的动作时间,配电段电源会有短时失电,在此过程中,会造成负载控制回路中的交流接触器失电返回,没有失压重启功能的负载将会停运。
某电厂拥有5×600MW+2×1000MW的装机容量 ,6、7号1000MW机组辅助厂房低压厂用电400V系统多个配电段使用了GE ZTS双电源切换开关。自投运以来,一方面提升了配电段供电的可靠性,另一方面由于在选型、设计及使用等方面存在一定的缺陷,给运行方式和其他电气设备带来一定的困扰。
2 双电源切换系统概述
GE ZTS双电源切换开关用于为负载提供不间断的电源。在电源1电压或频率降低至预设置限度时,双电源切换开关会自动将负载从电源1切换至电源2。GE ZTS双电源切换开关主要由开关本体和控制系统(包括MX150控制器及其相关回路)两部分组成,整个切换系统如图1所示。
电压、频率检测以及系统控制通过安装在控制箱门处的MX150控制器执行,该控制器的作用是对切换开关进行高精准度的控制。
3 双电源切换开关工作模式
3.1 自动模式
通过对控制器的欠压、低频、恢复电压、恢复频率、切换延时等参数进行设置,由控制器自动完成在各种设定工况下的电源切换,无需人工干预。
3.2 试验模式 / 测试模式
在两路电源均正常的情况下,通过人工操作控制器上的“TEST”按钮完成电源切换,切换动作无人为延时。为防止误碰、误操作,设有密码防护。
3.3 手动模式
在两路电源均停电、负载母线段停电的情况下,通过操作手柄进行开关的机械切换。此方式仅限于开关检修时使用。
4 双电源切换开关切换方式
分为自投自复型和自投不自复型两种,在设计选型时只可以选择其中一种。
4.1 自投自复型
对于自投自复型开关,两路工作电源有主电源和备用电源之分,控制器对主电源与备用电源进行监测,并进行自动切换。当两路电源都正常时由主电源供电,即图1中开关处于N位置。主电源发生异常(任一相电压欠压、低频、缺相)时,经设定的延时后,开关由N位置自动切换至E位置,即负载由备用电源供电。当主电源恢复正常后,则自动延时由E位置切换至N位置,返回到主电源供电。该工作模式常用于备用电源为柴油发电机供电的系统。
4.2 自投不自复型
对于自投不自复型开关,两路工作电源实际上没有主备之分,控制器对两路工作电源进行监测,并进行自动切换。当工作电源1出现异常时,自动延时切换到工作电源2工作。当工作电源1恢复正常时系统并不切换供电电源,直至工作电源2发生异常时,再自动切换至工作电源1工作。
5 双电源切换开关应用情况
6、7号机组辅助厂房低压厂用电400V系统GE ZTS双电源切换开关在设计选型时采用自投自复的工作模式,根据配电段负荷容量计算选用额定电流分别为400A、600A、800A的开关。
在脱硫保安400V配电段中带有增压风机油站油泵、吸收塔搅拌器等重要负荷,无论是主电源切换至备用电源还是备用电源切换至主电源的过程中,这些设备都会停运,虽然吸收塔搅拌器可以通过保护装置的失压重启功能实现自动重启,但是还是会有一定时间的停运过程,此时会对一次系统造成一定的影响。而那些没有失压重启功能的负载则需要人工手动投入运行。这是由开关在切换过程中存在的固有动作时间和控制器的控制原理造成的。
以下以6号机组脱硫保安段双电源切换开关(800A)为研究对象,进行带载切换试验及分析。
5.1 主电源至备用电源的切换
其切换原理是当控制器检测到主电源电压低于额定电压(380V) 的75%或频率低于额定频率(50Hz)90%,同时备用电源电压和频率均正常(高于额定电压、频率的95%)时,控制器经设定延时和分析判断后自动将负载供电由主电源切换至备用电源。
为了防止在外部故障或配电段较大负荷电机启动时引起主电源母线电压的短时下降,从而造成双电源切换开关的切换,在主电源切换至备用电源的延时中设定了1s。
如图2所示为主电源带载切备用电源母线电压波形。从图2中可以看出,负载母线电压从下降至恢复正常总计1801ms,即主电源切换至备用电源的时间为1801ms,期间三相母线电压最低均降至0V,这势必造成母线上负载控制回路中的交流接触器失电返回,运行中的负载停运。
5.2 备用电源至主电源的切换
其切换原理是当控制器检测到主电源恢复正常(电压和频率均高于额定值的95%),经过设定延时后自动回切至主电源供电。
为了确保主电源可靠、稳定地恢复正常后再回切,避免出现开关的反复切换,设定回切延时为15s,此延时的长短对回切时间和运行负载状态的影响是相同的。
如图3所示为备用电源带载切主电源母线电压波形。从图3可以看出,电源切换时间约为40ms,负载母线A相电压最低降至56V,而交流接触器控制回路的控制电源均设计取自A相母线电压。对于回路中的220V交流接触器,规程标准要求动作电压应在额定电压220V的30%-65%(66V144V)之间,低于30%额定电压(66V)时应该可靠不动作。因此在此切换过程中负载的停运是正确的。
5.3 试验结果分析
从各配电段的切换试验结果来看,主电源切换至备用电源的切换时间较长(约为1.8s),三相母线电压基本下降至0V,交流接触器回路中的接触器必定失电返回,负载停运。备用电源回切至主电源的切换时间较短(约为40-60ms),三相母线电压下降程度与配电段所带负荷有关,负荷较重时,母线电压下降幅度较小,可能不会造成负载停运;当配电段负荷较轻时,母线电压下降幅度较大,就极有可能造成负载的停运。
6 双电源切换开关应用中的问题
6.1 设计选型存在的问题
由图2和图3的波形可以看出,无论是哪种切换都会造成接触器回路负载的停运,对于自投自复型切换开关会由于主电源的异常和恢复正常造成负载的两次停运。而对于自投不自复型开关只会有一次切换,减少了负载的停运次数。
6、7号机组辅助厂房多个公用系统MCC配电段使用的自投自复型GE ZTS双电源切换开关,设计都是从6号机和7号机脱硫400V工作段各取一路工作电源。
由于设计原因和两台机组建设速度的不同,这些公用系统MCC配电段的主电源均取自6号机脱硫400V工作段,这样就造成了正常运行时6号机脱硫400V工作段的负荷较高,运行电流约为1300A,变压器温度较高,达到78℃;7号机脱硫400V工作段的负荷较低,约为700A,变压器温度较低,约为65℃;存在较为严重的负荷分配不均问题,并且也无法通过双电源切换开关对公用系统负荷进行合理分配。
为了克服上述两个缺点,将这些公用系统MCC配电段的ZTS双电源切换开关增加GE 23P2008自投不自复模块,并对控制器程序进行升级,将其改造为自投不自复型。这样两路电源之间没有主备之分,相互切换延时均设定为1s,两路电源之间的相互自动切换时间均为1.8s左右,试验 / 测试模式切换则无设定延时。
技术改造后通过优化运行方式,6号机和7号机脱硫400V工作段的运行电流均为1000A左右,两台变压器温度均约为70℃,两配电段的负荷分配均衡且灵活,运行方式较为合理。
6.2 操作不当引发的问题
7号机组脱硫保安段GE ZTS自投自复型双电源切换开关曾发生两次在无故障情况下自动切换的现象,原因是由于在做电源切换试验时,试验人员没有完全掌控控制器的性能,通过操作控制器面板“TEST”按键,完成了主电源至备用电源的切换。在此操作过程中试验人员无意中开启了控制器的“自检程序周期”,结合参数“时钟自检程序”设定为“每周”,造成了开关连续两周定时进行自动切换的故障现象。最终通过取消该“自检程序周期”才解决问题。
6.3 检修不当引发的问题
如图4所示为控制系统原理图。6号机脱硫MCC段母线在停电检修结束后,需要使用1000V的兆欧表测量三相母线对地和相间绝缘电阻,此时双电源切换开关在主电源位置(图1中N位置),且已拔掉控制器的二次线插头。当试验人员向AB相母线施加1000V直流电压的瞬间,控制系统电源1检测回路中的PS-8896电桥(额定电压24VAC)烧损。分析其原因:控制系统回路中通过380 / 24VAC的变压器为该电桥提供一次侧电源,虽然已将控制器隔离,但并未有效隔离PS-8896电桥,当测量绝缘时变压器一次侧瞬间通过1000V的直流电,导致变压器二次侧电压远超过电桥额定电压,使其损坏。
以此为鉴,特别要注意的是在测量母线绝缘之前,必须使用机械操作手柄把双电源切换开关打在中间位置(图1中P位置),将控制系统与一次系统完全隔离,才可以确保控制系统的元器件不致受到损害。
7 结束语
对于没有使用柴油发电机作为第二路工作电源的系统,双电源切换开关宜使用自投不自复型,一方面避免母线电压波动造成开关的反复切换;另一方面可以减少开关的切换次数,延长开关的使用寿命,减少一些负载停运的次数;第三便于运行方式的调整。
根据整组试验反措要求,不允许用卡继电器触点、短接触点或类似的人为手段进行保护装置的整组试验。同样,在做双电源切换开关的切换试验时,应分别模拟与故障情况相符的两路电源故障,而不应采用控制器面板按键切换的人为方式。
双电源自动切换 篇7
天地(常州)自动化股份有限公司研制推出的KDQ1140矿用隔爆型双电源切换控制箱是一种具有自动切换、手动切换功能的双电源切换装置。设备正常工作时,主电源为外部负载供电,辅助电源处于备用状态, 当主电源断电时自动切换辅助电源供电,从而实现2路电源之间的自动切换,自动切换时间小于60ms;同时可手动实现2路电源之间的切换,为负载提供稳定、可靠的电源。
该控制箱的2路输入电压分别取自不同馈电开关,可接入AC127,660,1 140V电压等级。控制箱输出电压为AC127V,输出端有4个喇叭嘴,在总输出电流不超过4A的情况下,最多可以带4路负载,为其他矿用交流设备供电。控制箱具有输出断开和输出上电功能,当后级设备需要维护或更换时,可以通过按键将控制箱的输出断开,维护完毕后通过按键实现上电,操作方便。通过观察窗可以直观地显示输入状态、输出状态以及当前主电源和辅助电源供电状态,方便用户查看。控制箱具有短路保护、过载保护、漏电保护功能, 当发生故障时自动切换至另一路电源,如果仍有故障,2路电源全部断开,以保护后级设备的安全,解除故障后只需按下上电按钮即可恢复供电。
双电源自动切换 篇8
绥中发电厂1 000MW机组热工ETS、DEH等系统要求有可靠的直流电源,故都采用双路电源供电,且在一路直流电源失电时可无延时切换到另一路。原采用传统的二极管隔离切换方式,即两路直流电源正极通过二极管连接,负极直接相连,但此方式导致机组直流系统两段母线环并运行,存在安全隐患。
1 原直流系统存在的问题
原热工直流负荷供电方式如图1所示,二极管的特性可保证正常运行时只有一路导通,而当导通供电的一路电源故障失电时,另一路电源能够瞬时投入,从而确保了电源的不间断性。但是这种连接方式使两路直流电源不能完全独立,违反了反措要求,给机组的安全稳定运行带来了隐患。
在这种供电方式下,其中一路直流电源发生一点接地时,直流系统的绝缘监察装置无法正确判断接地位置,给查找接地点带来难度,且在查找过程中存在热工电源全部掉电的风险,严重威胁到机组的安全稳定运行。当直流系统发生第二点接地(如图2所示的两点异极接地)时,相当于DC2直接短路,会造成开关跳闸或其它异常故障。
2 直流双电源切换装置工作原理
直流双电源切换装置将两路直流电源经DC/AC隔离变换器转换后并联输出,既能保证两路电源的无扰切换,又能保证两路直流电源只有电磁联系而无电气联系,实现了两直流系统的完全电气隔离。直流双电源切换装置接线如图3所示。
直流真空接触器J1、J2互锁,正常工作时只有一路直流电源接通,可保证两路直流电源完全电气隔离。通过用高频隔离变换器实现两路直流电源同时在线,当工作的一路直流电源失电时,另一路的高频隔离变换器会瞬时给负荷供电,切换时间为微秒级;当直流真空接触器J2闭合后,高频隔离变换器停止输出。直流双电源切换装置原理框图如图4所示。
3 热工直流负荷双电源无扰切换现场试验
为保证改造后机组能安全稳定运行,改造前对直流双电源切换装置的实际应用进行调研,并利用机组停运机会进行现场实际带热工负荷切换试验。
从试验录波图知,拉开直流双电源切换装置一路工作电源后,装置自动切换至另一路工作电源供电,切换时间约为30ms,切换过程中直流电压下降约2V,热工负荷工作正常,完全能满足热工ETS、DEH系统的工作电压要求。
在未装设直流双电源切换装置时,因两段直流母线通过负荷环并,故在一段直流母线出现负荷接地时,另一段直流母线电压也会随之变化;同时,直流绝缘监察装置无法正确选出接地支路,需借助外部仪器或通过手工拉线方式排查故障点,故障排除时间长且存在安全隐患。装设直流双电源切换装置后,现场模拟一路直流电源接地时,另一段直流母线正负极电压无变化,直流绝缘监察装置也能正确选出接地线,说明使用直流双电源切换装置后使原环并的两段直流母线实现了隔离,也提高了排查运行中直流负荷接地或绝缘降低等故障的效率。
4 热工直流负荷双电源切换现场改造
为了给热工负荷提供更可靠的双路直流电源,现场改造选用直流双电源切换装置1+1冗余备份方式,当一套装置故障时可带电更换,不影响直流供电输出,做到四选一,接线方案如图5所示。
5 结束语
通过此次改造,解决了绥中电厂1 000MW机组直流系统两段母线环并运行问题,彻底消除了直流系统的安全隐患,为机组的安全稳定运行提供了保障。
摘要：绥中发电厂1000MW机组热工ETS、DEH等系统的双路直流电源采用传统二极管隔离切换方式,造成机组直流系统两段直流母线环并运行,违反了电气直流电源的规程及反措要求。针对这一情况,通过在热工负荷及机组直流系统间加装直流双电源切换装置,不但实现了热工直流负荷的无扰切换,而且满足了机组直流系统两段母线完全独立的要求。
关键词：直流双电源,环并,直流接地,无扰切换
参考文献