自动切换开关（共8篇）
自动切换开关 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
[1]IEC60947-6-1:2005低压开关设备和控制设备:第6部分第1篇自动转换开关电器[S].
[2]GB/T14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分:总则[S].
[3]GB/T14048.2-2006低压开关设备和控制设备第2部分:断路器[S].
[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].
自动切换开关 篇2
【关键词】有载分接开关；切换过程异常；测试；变比；调整
高压有载分接开关是变压器的重要组成件，用于连接和切换变压器分接接头，不需将变压器从电网中切除，即为一种装有带负荷调压的在线动态装置[1]。高压有载分接开关广泛应用于110kV及以上电压等级的电网中，它对于改善电网的安全稳定运行，提高电压质量发挥了较大的作用。但受到制造工艺质量、安装、运行、使用、维护不当等原因，不可避免影响设备和系统的安全稳定运行。本文对电气设备交接试验过程中变压器有载分接开关切换过程的异常现象进行了分析、判断与处理，并通过变比测试的方法对有载分接开关的切换进行了验证。
1.切换异常情况简介
沙林变电站位于云南省陆良县。在新建安装调试期，按照油浸式变压器现场安装规程、工艺流程及相关要求，对220kV#1主变压器（型号：SFSZW11-180000/220GY）进行安装，注油和热油循环处理，静置48小时后，对其进行交接试验的过程中，发现有载分接开关（型号：VUCGRN650/6000/C，档位数：17档，额定级电压：1590V，额定通过电流：525A）切换过程异常。在切换过程中，无卡滞，手动操作时机构正、反转圈数差值较大；电动机构操作时从1档至16档电动操作正常，但从第16档操作至第17档、到了17档后机构又自动回到第16档。
2.切换过程异常的判断与分析
2.1电动操作机构的测试
按照有载分接开关的电路图，首先对电气连接、交流接触器、中间继电器、行程开关动作程序变化进行检查；其次断开测量变换器、压力继电器、二极管和温度继电器，对回路的绝缘电阻进行2kV绝缘测试；最后对三相电源的相序进行了检查，均无发现任何异常现象，都满足相关技术要求。
此外，解开垂直传动轴与电动操作机构的联接，对电动操作机构进行了测试。在测试过程中没有发现交流接触器、中间继电器失电延时和行程开关动作程序变化，亦无交流接触器动作配合不当，即无滑档现象的发生。
2.2变比试验的测试
利用变比测试对有载分接开关是否切换到位进行了测试，测试结果见表1。
通过对电压变比测试结果（表1）分析判断，在有载分接开关的切换过程中，第2档至第16档的变比测试结果正常，符合标规要求，但第1档和第2档的变比结果相同，说明不能切换到第1档，且第17档无法测试。
2.3机械联动的正/反转切换圈数差值测试
操作机构正、反转圈数差值是指用手柄对有载分接开关进行人工切换，找出正转与反转切换开关圈数的差值。
首先，确认计数起始位置（正档位位置），手柄垂直向下，计数杆位于计数台阶中央，刹车装置的滚轮处于刹车缺口中央，电动机构箱内两个齿轮盘上的标识位置要求红点位置对齐，找准计数起始位置，置开关到正档位，开始计数正切换开关，分别记录各档计数。从第3档至第4档（奇数档到偶数档）摇动开关时，当其快要切换时，速度放慢，直到其切换，记录切换时圈数，假定为x圈；继续摇动开关直到开关到正档位且手柄垂直向下，又开始至5档摇，直到切换，继续摇动开关直到正档位且手柄垂直下，此时反向向4档（奇数档到偶数档）摇动开关并计数，直到切换，记录圈数，假定为y圈，继续摇动开关直到开关到正档位且手柄垂直向下，又再开始往3档摇，直到切换，继续摇动开关直到开关到正档位且手柄垂直向下。
其次，计算正转时第3档至第4档（奇数档到偶数档）切换的圈数与反转时第5档至第4档（奇数档到偶数档）切换圈数差值的绝对值|x-y|，要求|x-y|<1，差值越小越好，如果大于1则需进行调整。最后按上述方法对有载分接开关进行多次的正、反转切换，并经分析计算，发现正切换与反切换圈数差值为6.8，即正切换圈数比反切换圈数少6.8圈。
3.综合分析判断与处理
3.1综合分析与判断
通过对电动操作机构、变比试验的测试和机械联动的正/反转切换圈数差值测试的结果进行综合分析，电气连接正常，电动操作机构无滑档现象、正切换与反切换圈数差值较大、变比测试不正常，确认导致变压器有载分接开关切换过程异常及切换不到位的原因是顶部指示盘的位置与其对应的齿轮咬合位置不正确和正切换与反切换圈数差异较大。
3.2现场的调整与处理
（1）正、反转切换圈数产生差异过大的调整与处理：
调整开关圈数，因正转切换圈数小于反转切换圈数，则解开垂直传动轴螺丝后，保持传动轴不动，向正转切换方向摇动|x-y|的一半（3.4圈）即可。此时连上传动轴，进行机械联动的正/反转切换圈数差值测试，若差值过大，按以上的方法再次进行调整，直到合格。
（2）顶部指示盘的位置与其对应的齿轮咬合位置不正确的调整与处理：
顶部指示盘的位置与其对应的齿轮咬合位置不正确的调整原则包括①开关计数的起始位置要正确；②正转切换方向（奇数档到偶数档）与反转切换方向（奇数档到偶数档）切换圈数应一致，此时正转切换（偶数档到奇数档）与反转切换方向（偶数档到奇数档）也就一致。③顶部齿轮盖中指示位置不可随意乱调。
根据以上调整原则，在保证变比（不能在额定档）与开关圈数正确，开关在正档位且手柄垂直向下时，方可调整。调整方法：松开齿轮盒内两个4mm内六角螺丝，调整指示盘到正确位置，轴向抵紧指示盘使齿轮咬合并拧紧两个4mm内六角螺丝，调动档位，检查指示盘联动，上紧盖板。
4.调整后变比测试验证
经调整好后的有载分接开关，通过变比测试验证有载分接开关切换到位的结果见表2。
变比测试验证有载分接开关切换到位的结果表明，有载分接开关切换过程正常，且经有载分接开关1至17档的切换过渡时间、过渡电阻、波形图，以及变压器高压侧的直流电阻等的测试，试验结果都满足了标规及出厂技术要求。
5.结论
根据以上切换异常的分析与判断，经过现场的调整与处理，使电动机构的切换与变压器联线档位一致，且正、反转切换圈数差值极小。调整处理后的有载分接开关通过变比测试试验验证，完成有载分接开关1至17档的切换过渡时间、过渡电阻、波形图，以及变压器高压侧的直流电阻等的测试，试验结果都满足了标规及出厂技术要求，220kV沙林变电站220kV#1主变压器有载分接开关投产运行至今，运行情况良好。
施工现场依靠基本的电气基础知识，及时正确有效地消除了变压器有载分接开关的切换故障点，为有载分接开关的维护与检修工作节省了很多时间和大量的人力及物力，保证了电气设备的安装调试质量，提高了安全运行的可靠性。 [科]
【参考文献】
[1]姜益民.上海电网有载分接开关运行分析[J].上海电力，2006（4）：386-394.
自动切换开关 篇3
电力通信系统的服务质量成为电网企业“三集五大”体系和智能电网建设的重要基础支撑。由于鼠害、城建施工等外力破坏,易造成光缆故障中断,影响光纤通信网的安全可靠运行。近年来,光纤自动切换保护技术日益成熟,得到了广泛应用。为提高通信网的可靠性,2013 年通过科技立项,研制了基于高速电子开关的光纤线路自动切换保护装置(Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equip-ment,OLP)[1]。2014 年在主干通信网进城光缆、地区主干环境较差的光缆光路两端分别部署OLP,通过光功率的在线监测,实现光缆故障时的自动切换,提高了光纤通道的运行质量,取得了良好的成效。
1 光纤自动切换保护技术原理
1.1 光纤自动切换技术基本功能
光纤自动切换保护是利用冗余的纤芯资源,通过实时光功率监测,自动将光信号从故障光纤切换至保护光纤(或称备用光纤),保证通信业务的连续性[2]。光纤1+1 保护装置连接示意如图1 所示。
光纤线路1+1 保护系统切换时间短,但插损约5 d B,由于主、备光纤路由长度不同,通常备用光纤路由较长,且需多次跳接。引入OLP后,会使SDH设备收信电平进一步降低,光衰耗过大而导致光路不通。因此,在研发OLP时,引入以下功能。
1)1+1 自动保护功能。对工作光纤和保护光纤的光功率进行实时监测,当监测到的光功率满足切换阈值时,系统能够在毫秒级时间内自动将光信号从故障光纤切换至保护光纤,保证通信业务无阻断。
2)主动路由应急调度功能。在工作光纤未中断的情况下,通过光纤保护装置按钮或由光切换网管中心发出指令进行路由切换调度。
3)收光放大功能。增加收光再生放大功能,抵消插损,延长信号传输距离。放大增益可通过SFP光模块、网管或装置面板按键调节。
1.1.1 光功率监控模块
光功率监控模块是对光功率的实时监测。经过光分路器分离出来的部分光功率,由PIN光探测器检测转换为光电流,进行I/V转换并放大,经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后,送至A/D转换器,变成对应于输入光功率电平的数字信号,由微处理器(CPU)进行数据处理。CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状态和滤波器状态,同时可接受输入指令,完成指定工作[3]。
1.1.2 光路自动保护模块
光路自动保护模块是光路自动切换的判别单元。光信号经过光功率监控模块的处理及分析后,将监测到的光功率结果汇报给光路保护模块。光路保护模块根据与事先设定的切换光功率阈值进行比较,自动判别光路切换或者不切换。
1.2 保护方式
本文所述OLP采用1+1 保护方式,即双发选收的保护方式[1]。发送端采用光分路器(Splitter)对光信号进行分离,通常采用一分二光分路器(在实际应用中由于主用光纤和备用光纤的线路损耗不同,可以采用不同分光比的光分路器),分离后的光信号分别在主用光纤和备用光纤传送(并发)。在接收端光纤采用光通道选择器件对主用光纤和备用光纤的光信号进行选择接收(选收)。当主路由发生故障时,接收端自动选择从备用光纤接收光信号[4]。
2 基于高速电子开关的光纤自动切换装置
2.1 高速电子开关
OLP一般采用机械式光开关进行切换,切换时间较长。为了缩短光路切换时间,采用高速电子开关替代传统的光开关,研制了高速信号交叉切换单元(见图2)。主备路由收光信号输入OLP后首先通过小封装光模块(Small Form Factor Pluggable,SFP)进行光电转换,转换后的电信号送入高速电子开关。交叉切换单元采用Max3840 芯片,该芯片由比较器、微处理器和电子开关组成,微处理器根据切换控制信号对主用电信号和备用电信号进行质量判断比较,若主用电信号和备用电信号都存在,比较器优选信号通过电子开关输出。若主用电信号和备用电信号中有一路电信号误码或丢失,比较器控制电子开关将另一路正常的电信号输出。若光主用电信号和备用电信号都丢失,则电子开关无动作。
2.2 3R放大和电光转换单元
通过电子开关选择的电信号需要再进行一次重定时、重整形、重放大(Re-timing, Re-shaping, Re-amplification,3R)和电光转换后输出到光传输设备接收端。3R放大单元采用Maxim3872 作为主处理芯片,对电信号进行重定时、重再生和重整形处理[5]。该芯片提供离散速率、多种速率和连续可调的时钟和数据恢复集成电路,能够集成协议未知的应用,并自动锁定速率在12.3 Mbit/s~2.7 Gbit/s的输入光转电数据流,无需参考时钟,同时通过串行接口报告获得的光电信号数据速率。
电转光单元采用SFP光模块将获得的3R电信号进行电光转换后传递到光传输设备的收光端,同时将电转光状态信号发送给OLP的监控单元,电转光状态信号包括光有无信号、光电流强度、光功率强度、光速率信号。
2.3 设备监控单元
设备监控单元由网管板、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD) 和微处理器(Micro Processor Unit,MPU)组成(见图3)。MPU接收光转电主用状态信号和光转电备用状态信号进行处理,在光电转换过程中获得切换控制信号由CPLD发送给高速信号交叉切换单元。若设备监控单元本身没有自动发送切换控制信号,外围PC机可人为发送切换控制指令给高速信号交叉切换单元进行强制切换。同时设备监控单元的MPU将所接收到的光转电主备信号状态和通过3R放大输出后的电转光信号状态传递给网管板,转换为简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP)网管信息并经过人机接口发送给外围PC机,以图形方式实时显示网络和OLP状态。
2.4 光纤自动切换装置
完整的OLP由第一光转电单元、第二光转电单元、高速信号交叉切换单元、3R放大单元、无源分光单元、设备监控单元、电转光单元和电源单元组成(见图3)。在OLP的接收端,第一光转电单元接收主用光纤所发送的主用光信号并转换为主用电信号发送给高速信号交叉切换单元,同时发送光转电主用状态信号给设备监控单元;第二光转电单元接收备用光纤所发送的备用光信号并转换为备用电信号发送给高速信号交叉切换单元,同时发送光转电备用状态信号给设备监控单元;高速信号交叉切换单元接收主、备用电信号和切换控制信号,并根据切换控制信号选择主用电信号或备用电信号给3R放大单元。3R放大后的电信号经过SFP光模块进行电光转换,将光信号输出到光传输设备接收端;在OLP的发送端,无源分光单元采用一分二无源分光器接收光传输设备发光端的光信号进行分光处理,获得主用发送光信号和备用发送光信号,分别发送给主用和备用光纤,由对侧OLP实现在主用和备用光纤之间进行无损自动瞬时切换。并远程实时监控设备的状态,保障通信网安全稳定运行[6]。
2.5 光纤自动切换装置其他功能
为确保OLP能够正确动作,同时与光传输设备配合。OLP还应具备以下功能。
1)切换判断时延。OLP在切换过程中应不引起各传输设备倒换的紊乱,切换动作指令下发前必须对线路衰耗有充分判断,判断时延可人工在网管中设定,可调范围至少可满足0~25 ms要求。
2)切换出错率。开关切换逻辑通过开关设备内置的逻辑电路进行判断,切换失效率及切换误触发率不得高于0.1%。
3)无光拴锁。为了便于被保护系统的维护和故障定位,在被保护系统无光输出时,光纤自动切换保护单元高速电子切换设备系统能锁定不动,维持原线路状态。
4)掉电、上电拴锁、热插拔。为了确保光传输系统的稳定运行,OLP掉电和上电均对正常传输的业务电路和各传输通道不产生任何影响。单端OLP的上电和掉电,不进行任何切换动作。OLP所有板卡支持热插拔,某一光开关板卡拔插不影响同一子框的其他光开关板卡工作,某一电源板卡拔插不影响另一块电源板卡工作,系统控制板拔插不改变当前所有板卡的工作状态。系统控制板故障重新更换板件时,不影响系统工作状态,并能恢复OLP原有配置数据。
3 应用实例
3.1 路由选择
基于前述原理研发了适用于0~2.5 G光传输设备的OLP系统。对重要的0~2.5 G光信号电路进行1+1 保护倒换,采取并发优收的传输方式,自动选择质量高的光纤线路信号,最短可在微秒级时间内完成切换。2014 年底,在省网2.5 G主干池州通信中心站至安庆、官山方向,地区网青阳变至陵阳变方向分别部署了OLP[6]。在通信中心站安装了一套网管,用于OLP的远程管理。路由选择如下。
1)在省网2.5 G主干进城光缆部署OLP。中心站—池州变段省网2.5 G系统安庆方向(见图4),中心站—枫岭变段省网2.5 G系统官山方向(见图5)各部署1 对OLP,主要利用江口变、齐山变及池州变直接的进城光缆路由,形成省通信环网池州节点2 个方向上通道的主备用通道。
2)在地区通信网环境较差的普缆部署OLP。在青阳变—陵阳变段,地区光环网通道部署1 对OLP,主要利用青阳变—陵阳变地区网普通光缆及青阳变—陵阳变从县公司跳接光缆路由,形成青阳变—陵阳变的主备用通道。
3.2 测试结果
1)试验测试。2015 年1 月,对在通信中心站、池州变,中心站、枫岭变,青阳变、陵阳变部署的OLP进行了试验测试。测试方法是将光缆路由一端的SDH光传输设备某一2 M业务自环,在另一端SDH光传输设备对应2 M接收口接示波器,发射口接信号发生器。人为断1 根或1 对光纤(主或备),通过示波器抓住2 M波形畸变图,记录波形畸变时间。OLP判断时延设为10 ms。光纤自动切换装置保护倒换时间见表1 所列。
2)网管切换。通过网管远程指令强制切换试验,示波器波形没有畸变,基本实现零时间切换。
3)自动故障切换。因地区通信网青阳至陵阳为普缆,全程基本穿越山林,每年春夏、秋冬交替季节,松鼠活动频繁,咬噬光缆,造成破坏。截至目前,网管中显示该段光缆已发生4 次自动切换记录,保护单元自动将地区环网业务可靠倒换到备用光纤上运行,SDH网管未发现有通信性能和业务倒换事件发生,验证了该系统的倒换时延小于SDH通道保护环50 ms的性能指标。
4 结语
经过1 年多的应用实践,证明OLP能够满足光传输系统光路自动保护的需求,倒换时间小于25 ms,实现了在2.5 G光网络上OLP的无损切换。形成了《电力通信光纤自动切换装置技术条件》省公司技术标准,获得了实用新型专利授权。随着光通信技术的发展,尤其是全光通信网络技术的发展,光纤保护设备的需求量将会迅速增加,需要解决复杂光传输系统多路光纤自动切换、级联系统多路配合的技术问题。
摘要：文章研制一种双纤双向光线路1+1保护装置,利用高速电子开关代替传统光开关,实现1+1保护状态下故障瞬间光路自动切换,并在电力通信网进城主干光缆、地区环境较差的主干光缆光路两端进行了部署应用。试验证明,该系统的倒换时间比传统的光开关型光纤自动切换装置缩短近一半,确保了SDH光传输业务的连续性,从而保障了光传输通信网的稳定可靠运行。
视音频智能切换开关 篇4
山西广播电视无线管理中心1125台主要担负着山西卫视和山西人民广播电台节目在晋北地区覆盖的任务, 为保证信号源的安全可靠, 每一套节目都有三路信号源互为备份。我台采用了不同的路径和方法来获得信号, 它们分别是一路数字微波信号和两路不同卫星的卫星信号。并从中选择出一路可靠、稳定、质量好的信号, 平常把数字微波信号作为主用信号, 送到发射机发射出去。三路信号的选择原来是用一台四路选一切换器进行人工手动切换。如果正在使用的主路信号源因故障中断, 就要求值班人员及时发现, 并分析判断出节目信号源中断原因, 然后再手动切换到备用的其他正常的信号源上。这样, 值班人员的注意力要求非常集中, 以免造成停传, 在重要播出保证期间还要求做到“眼不离屏, 手不离健”。为此, 改手动切换为自动切换就非常有必要了。
1 视音频信号切换器的改进
我台采用了不改动原电路, 在四选一切换器上增加一个具有相应功能的电路, 代替人工操作, 使其按要求自动切换。它具有视频信号自动检测功能, 逻辑判断功能, 自动控制功能。下面介绍其具体电路:
1.1 视频信号检测
检测视频信号有无很关键, 我们选用了一款视频检测专用芯片TS1821。它是一片自动检测有无视频信号的芯片, 通过内置的同步分离电路, 先将输入端的视频信号分离出同步信号, 再对同步信号进行检测。当检测到同步信号时, 则视为有视频信号, 输出高电平。当检测不到同步信号时, 则视为无视频信号, 输出低电平。检测结果不受视频信号输入幅度的影响。
TS1821的基本电路结构如图1所示。1脚为电源输入端;2脚为视频信号输入端;3脚为视频放大输出端;由2脚输入的视频信号经芯片内的放大电路放大后从3脚输出;4脚为同步分离检测输入端, 它通过耦合电容与3脚相连;5脚为电源接地端;6脚为视频检测输出端, 检测到视频信号时, 输出状态为高电平 (约等于Vcc) ;检测不到视频信号时, 输出状态为低电平 (约等于OV) 。
1.2 逻辑控制电路
视音频智能切换开关的逻辑控制电路如图2所示。
本电路采用一块2输入4与非门CD4011和一块4输入双与门CD4082组成。电路中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是由CD4011组成的4个与非门, 由其真值表可知, 只有当2个输入端均为高电平时才输出低电平, 其它状态时均输出为高电平。Ⅴ和Ⅵ是由CD4082组成的2个4与门, 由其真值表可知, 只有当4个输入端均为高电平时, 输出端才为高电平, 其它状态时均输出为低电平。也即只要有1个输入端为低电平, 就输出低电平。G1、G2、W1和W2分别对应的是4路输入视频信号分别在TS1821的6脚输出的视频检测控制信号。当4路视频信号均正常时, 对应的G1、G2、W1、W2也分别为高电平。同理, 当有一路或多路没信号时其对应的输出也为低电平。由图2可知, 信号源的优先控制权依次为G1、G2、W1和W2。只要4路信号源有一路, 就能可靠输出, 且响应快 (在ms级) 。当G1有信号时, 它会自动选择G1信号源, 当G1无信号时, 就会从G2、W1、W2中依次自动快速地选出有信号的那一路。其具体工作原理为:G1作为主路信号, 当G1有信号时, 视频检测芯片TS1821将输出一个高电平信号G1, 通过电阻R1使BG1导通, J1工作, 控制切换开关, 使G1的音视频信号自动输出送到发射链路;同时, 通过与非门Ⅰ, 送一个低电平信号到与非门Ⅱ再到Ⅲ和与门Ⅴ、Ⅵ。使它们都输出低电平, 对应的BG2、BG3、BG4不导通, J2、J3、J4不工作, 得到只有一个信号输出的目的。当G1因故无信号时, 若此时G2信号正常, 则与非门I送出高电平, G2为高电平, 与非门Ⅱ输出低电平, Ⅲ输出高电平, BG2导通, J2工作, 使对应的切换开关自动切换到G2信号源上, G2的音视频信号自动输出送到发射链路;同时使Ⅴ和Ⅵ输出低电平 (这时不管Ⅴ和Ⅵ其他输入为何电平, 只要有一个输入低电平, 它们就输出低电平) 。使得J1、J3、J4不工作, 只有G2导通。当G1信号恢复到正常时, 再自动切换到G1。当G1和G2都没有, W1有信号时, G1、G2为低电平, Ⅰ和Ⅱ输出高电平, W1为高电平, 故Ⅴ输出为高电平, BG3导通 (此时只有BG3导通) J3工作, 对应的切换开关自动切换到W1信号源上, W1的音视频信号自动输出送到发射链上;同理, 当G1、G2和W1都没有, W2有时, 这时, Ⅵ输入全为高电平, 输出高电平, BG4导通 (只有BG4导通) , J4工作, 对应的切换开关自动切换到W2信号源上, W2的音视频信号自动输出送到发射链路。总之, 可以发现只要有1路信号正常, 就会自动选择该路信号源播出, 当4路信号都有时, G1将被优先选中。
1.3 音视频信号切换开关
逻辑电路是从多路信号中选择出一个信号来, 使之只有一个输出去控制该对应的音视频信号切换开关。选择的优先控制权依次为G1、G2、W1、W2, 继电器的作用就是一个通断的功能, 把继电器控制的两个接点接到四选一切换器的按键开关的两端, 即可进行控制, 继电器工作, 短路按键开关, 相当于按下按键开关。如:当G1有信号时, J1工作, 对应G1信号按键开关被短路, 锁定G1信号选出。G1无信号时, J1释放, 对应G1选择键放开。此时, 将从其他信号源中自动选择出一路信号来。这样改动最少, 不影响原有功能。为防止这部分电路出现故障, 使切换器锁死, 特为这部分电路的电源加装一开关。开关接通, 进入自动切换状态, 反之, 为手动状态。
本电路只要安装无误, 无须调试即可正常使用。晶体管选常用的9013, β≥100。继电器选用小型的DC-12 V。电阻选用1/4 W的金属膜即可。
2 结论
改进后的视音频信号智能切换开关在我台工作近两年来, 工作稳定可靠, 实现了信号的自动检测和切换, 大大减轻了值班人员的工作强度, 确保了发射台的安全播出。
摘要：针对我台需对多路视音频信号进行检测、倒换的要求, 介绍了对一种四选一信号手动切换器进行改进, 使其具有视频信号检测功能和自动切换功能。
关键词：视音频信号,检测,切换
参考文献
[1]张学田.广播电视技术手册[M].北京:国防工业出版社, 2000.
[2]邓木生.数字电子电路分析与应用[M].北京:高等教育出版社, 2008.
自动切换开关 篇5
近年来,越来越多的电气设备采用双电源作为主要的供电方式,用以提升供电可靠性[1]。针对敏感性负载来改善供电问题,静态切换开关(STS,Static Transfer Switch)成为一种非常具有吸引力的供电可靠性议题[2]。模拟脉冲触发器使用多个模拟器件,器件参数较为分散,不仅调试不便,而且产生的脉冲对称性差。随着数字化的发展,数字触发技术逐渐开始代替模拟技术[3,4,5,6]。传统的静态开关,仅具有一般的切换功能,现采用DSP芯片控制数字触发信号,用软件编程的方法得到可调的触发脉冲。传统的换流方式不能达到在8 ms内完成切换过程,并且切换过程中,负载可能会出现电压尖峰。本静态开关每相换流只需一组无源元件,并且也不需加馈能二极管来避免电压尖峰,从而降低了整机的损耗。通过对功能样机的多次实验,验证了此静态开关的有效性。
1 基本工作方式
如图1所示,静态开关两路不间断交流电源输入输出检测信号经处理后得到的采样信号送入DSP芯片的A/D转换模块,DSP芯片根据采集到的信号作出dq0变换数学分析,以便侦测出主电源出现的异常现象,然后第一时间触发数字信号,该信号控制LC桥式谐振换流电路中相应的晶闸管门极,目的是先将主电源侧晶闸管换流至谐振换流电路,再由谐振换流电路换流至备用电源。由于切换过程时间较短,因此可以认为两路电源电压以及负载电流近似不变,期间DSP作出相应的状态报警显示以及与外部通信。
2 硬件系统
2.1 数字触发原理
为简单起见,图2仅示出了一路数字触发电路,其它路数字触发电路原理相同,故未示出。DSP芯片的通用I/O口控制图中GPIO_DSP_O1～GPIO_DSP_O14,再经过3.3 V转5 V芯片U11后控制光耦O1,O1主要起到数模隔离作用。排阻R75的作用主要有两点:一是增加DSP芯片的输出驱动,二是使系统上电初始时刻O1输入端处于不导通状态。D14和D15防止电源电压24 V突波异常发生,起到稳定变压器B1输入端电压作用,G1和K1控制晶闸管门极。另外DSP芯片还控制图中发光二极管LED13和LED14的亮灭,用来状态报警显示。图3示出了系统未发生异变时主用电源A相的触发脉冲,g9和g10分别是A相正向和反向晶闸管门极G、K间触发信号。
2.2 LC桥式换流辅助原理
图4给出了三相电源中A相换流过程,其它相换流电路相同。UI为主用电源A相输入,UI_BY为备用电源A相输入。系统给谐振电容C1充电时,开通晶闸管T3、T6,关闭其它晶闸管,利用UI与WI之间的线电压为C1充电,当线间电压之瞬时值超出突波吸收器所标定之最大可容许电压时,充电电流则开始流动。当突波吸收器恢复到高阻抗状态时,充电电流会下降至零。此时,电容器之电压为线间电压与突波吸收器所标定之最大可容许电压的差量。在换流过程中,谐振电容器C1必须要有足够的初始电量以对流经主电源之电流进行换流,并克服晶闸管之逆向恢复特性,同时满足晶闸管所需的截止时间 。 谐振电容初始电压应满足
式中Ipeak为负载电流最大值,Qrr为晶闸管反向恢复时间,tq为晶闸管阻断恢复时间。
一般的静态切换开关常采用如下控制原理:当数字控制电路在执行切换操作命令时,它首先发出控制命令立即封锁原来处于导通状态下的静态开关中的晶闸管的触发脉冲。与此同时,开启谐振回路上晶闸管的门极,最终由谐振回路换流至备用电源。然而这种切换方法会将谐振回路电容上的多余能量注入到负载端,形成一个电压尖峰,这对晶闸管和负载都是不利的[7]。
现采用一种新型的LC桥式谐振辅助换流电路切换方式,通过反向晶闸管T10吸收电容上的多余能量(如图5中阶段3),避免了电压尖峰。另外,此电路进一步减少了无源元件,每相只用一组LC元件,降低了整机的成本;此电路不需要增加馈能二极管来吸收谐振电容上的多余能量,从而降低了整机的损耗。
如图5和图6所示:对主用电源A相换流过程大致分为以下几个阶段。
阶段l(t0～t1):主电源未发生异变时,开启T9和T10门极触发脉冲,负载电流流过晶闸管T9与T10,关闭其他晶闸管的门极驱动,此时由主用电源向负载供电。谐振电容C1上已储存有初始电压V0。
阶段2(tl～t2):当某一时刻DSP侦测出电压异变时,首先由ipri判断出当前导通的晶闸管。假设切换时T9导通,立即开启T4和T8的门极触发脉冲,这时C1和L1开始谐振放电,谐振电流ilc上升,T9的阳极电流i9逐渐减小,此时由i9和ilc共同承担负载电流iload。
阶段3(t2～t3):当t2时刻谐振电流ilc等于负载电流iload时,此时,i9下降至零,T10开始导通。期间关断T9、T10 、T4和T8的门极驱动。
阶段4(t3～t4):ilc经过谐振电流峰值Ipeak后开始下降。t3时刻谐振电流ilc下降并等于iload时, i10下降至零,之后T10反向阻断,负载电流全部流过T4和T8。
阶段5(t4～t5):当T1两端出现正向偏压时,开启T1和T2门极驱动。负载电流开始由T4和T8换流至备用电源。
阶段6(>t5):t5时刻ilc下降至零,流过T1的电流i1等于负载电流iload,之后T4和T8关断。至此切换过程全部结束。
如果在阶段2或阶段3中负载电流方向改变,这时需要对T10进行相应的二次换流。
通过以上换流过程可以看出,当DSP控制电路侦测出主用电源异常现象时,它没有立即封锁原来处于导通状态下的静态开关中的晶闸管的触发脉冲,而是在T10馈能的过程中关断T9和T10的驱动。这样,谐振电路中剩余的能量通过T10流回电容,所以负载端不会产生电压尖峰。
3 软件设计和系统的实现
3.1 软件设计
本系统利用dq0变换对电能质量信号辨识[8],整个系统软件运行流程如图7所示。
3.2 系统的实现
实验平台为两路三相交流供电,经多次实验,系统能够在8 ms内完成切换过程,达到了预期的效果。图8所示,主用电源B相发生电压异常,骤降30%,系统在1 ms内检测到电压异变,之后在0.8 ms内完成从主用电源到备用电源的切换。负载在较短时间内恢复正常工作,并且没有出现明显的电压尖峰。
4 结束语
静态切换开关在电路设计和换流策略上做了改进,克服了传统静态开关存在的问题。该设计是一种性能较为完善的方案,系统切实可行,可用在双电源UPS之间快速切换,满足敏感性负载不间断供电要求,具有非常高的实用价值。此静态切换开关在抗震等级、使用寿命和电磁兼容等方面还有待进一步验证。
参考文献
[1]魏爱成.浅谈双电源自动切换开关的应用.山西电子技术,2010;(3):53—54
[2]崔江海.UPS供电可靠性分析.低压电器,2009;(7):59—61
[3] Xu Wu-xiong.Design of thyristor digital trigger circuit based on micro-controller unit.1st International Conference on Information Scienceand Engineering,2009:5337—5340
[4]郝浩,李宏.基于单片机的晶闸管触发器的设计.电子设计工程,2009;17(2):62—66
[5]宋晓梅,杨金涛,荣庆华.基于FPGA的全数字触发器的设计.西安工程大学学报,2009;23(4):98—102
[6]王卫兵,孙永杰,刘卫东.单片机和FPGA的可控硅触发电路的设计与实现.哈尔滨理工大学学报,2009;14(3):1—4
[7]温家良,傅鹏,刘正之,等.HT27U托卡马克高功率双向直流快速晶闸管开关的研制.电力系统自动化,2003;27(14):50—53
自动切换开关 篇6
开关磁阻电机系统的控制方式，是指电机运行时对哪些参数进行控制以及如何进行控制，使电机系统的输出特性满足要求。目前开关磁阻电机系统的控制方式主要有3种控制方式，电流斩波控制、电压斩波控制、单脉冲控制。开关磁阻电机系统可以采用多种控制方式，不同的控制方式对应的电机特性也有较大的差异;由于应用场合一般要求电机有较宽的转速范围和较宽的转矩调节范围，为了使电机在不同的转速范围内都能获得理想的性能指标，一般根据电机的转速范围选用不同的控制方式、或者不同方式的组合。在启动和低速阶段，电流的上升速度较快，采用电流斩波控制可以有效地限制电流的峰值;在中速阶段，采用电压斩波可以兼顾电机系统的出力、效率、噪声;在高速段，采用单脉冲控制可以获得较高的系统效率，同时也能获得较大的出力。
随着电机转速的变化，不同的控制方式之间必然要进行切换。在控制方式切换时，会出现转矩突变的现象，转矩曲线如图1所示，转矩突变后，经过几个调节周期，转矩重新恢复稳定。在一些对转矩响应和转矩平稳性要求高的场合，普通控制方式切换方法满足不了使用要求。
本文首先分析了控制方式切换时，转矩波动产生的原因，并给出了控制方式切换时减小转矩波动的控制方法。经过试验验证，该控制方法可以使开关磁阻电机系统在控制方式切换时，减小转矩波动，加快转矩调节速度，使电机稳定运行。
2 控制方式切换时，转矩波动产生的原因
SR电机绕组轮流通电一周产生磁阻转矩为[1]
式中：N1为定子凸极数;N2为转子凸极数;U为相绕组外加的有效电压;ω为转子角速度;θ为关断角;θon为开通角。
若电机型号确定，开通角和关断角给定，上式积分部分为一常数，式(1)可写为
式中：F为式(1)中的积分和系数部分，与开通角和关断角有关。
因此，开关磁阻调速电机的可控参数有：绕组电压、开通角、关断角。改变其中1个或2个参数，即可调节SR电机转矩。虽然电机控制中，改变的是相绕组外加的有效电压U、绕组电流的关断角θ、开通角θon，但都借助了相电流这个中间量来实现对电机的运行特性的控制，所以研究控制方式切换时，转矩波动产生的原因，可以转换成研究电流不连续的原因。
图2为控制系统电流环控制框图，目标电流与实际电流的偏差经过PI调节器调节，输出相应控制方式下的可调节量，可调节量经过功率变换电路输出给定电流。
在电机控制方式切换时，由于PI调节器输出的类型变化，导致PI调节器的比例、积分参数由零开始调节，使实际电流从零调节到目标电流，如果PI调节器调节速度慢，就会造成电流不连续。图3为电机控制方式切换时电机相电流波形，电机从单脉冲控制切换到电压斩波控制，电流调节需要4个调节周期，造成4个周期的电机转矩不连续。
3 控制方式平稳切换控制方法
针对上述问题，本文提出采用增加预置补偿器来实现控制方式平稳切换。平稳切换电流环框图如图4所示。在电机正常运行时，预置补偿器无效，控制系统输出只由PI调节器控制;而在电机系统的控制方式切换时，预置补偿器有效，实际电流为PI调节器的输出与预置补偿器的补偿电流之和。
以单脉冲控制向电压斩波控制切换为例，具体说明平稳切换控制方法中预置补偿器的工作过程，其流程图如图5所示。
电机转速由高降低，电机在设定的单脉冲向电压斩波控制切换转速点，预置补偿器有效。预置补偿器判断当前的控制方式切换类型为单脉冲向电压斩波控制切换。预置补偿器读取控制方式切换前，单脉冲控制方式系统输出的电流，通过计算得出电压斩波控制方式产生相应的电流所需PWM占空比。
其计算方法，可以通过实际测量得出，首先测出在控制方式切换点转速下，单脉冲控制的开通角、关断角与电流的关系，再测量同一转速点电压斩波的PWM占空比与电流的关系，由此可以通过电流建立占空比与开通角、关断角的一个关系，关系曲线如图6所示。通过此关系可以计算出补偿给定，经过实际测量，此关系满足一分段函数，如下式所示：
式中：x为PWM导通宽度;y为单脉冲电流导通宽度与导通周期之比。
将计算得出的补偿占空比与PI调节输出的占空比相加，得到控制方式切换为电压斩波时的第1次给定值。
控制方式切换时，如果第1次输出的实际电流与切换前的实际电流偏差很大，则预置补偿器仍然有效，继续输出补偿给定。直到预置补偿器检测的实际电流与控制方式切换前的实际电流的偏差在允许范围内时，预置补偿器无效，控制方式切换完成。
4 试验验证
为了验证该控制方法的有效性，用同一测试系统，不同的控制方式，对比测试电机控制方式切换时电流与转矩。对比测试电流波形如图7所示;对比测试转矩输出曲线如图8所示。图7a为未采用预置补偿器的控制方式;图7b为采用预置补偿器的控制方式。未采用预置补偿器的控制方式，控制方式切换时，电流的过渡过程为4个调节周期，转矩由80 N·m突变到10 N·m，经过几个调节周期，重新稳定至80 N·m;而采用预置补偿器，电流过渡平稳，电流没有调节过程，转矩没有突变。
5 结论
本文针对开关磁阻电机控制方式切换时，易出现转矩波动问题，提出了一种补偿的控制方法。首先分析了控制方式切换时，转矩波动产生的原因，针对这些原因，给出了控制方式切换时采用预置补偿器来减小转矩波动的控制方法。经过试验验证，该方法可以使开关磁阻电机系统在控制方式切换时，电流过渡平稳，减小转矩波动，加快转矩调节速度，使电机稳定运行。
参考文献
自动切换开关 篇7
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。
自动切换开关 篇8
设计师把“即插即用”的理念融进了该产品的设计中,信道间的互相切换因此而变得非常简单。射频功率开关完全满足高功率条件下的应用要求,可用来代替电子控制式射频继电器,而且所用的PCB布局精简、体积小巧,圆形外壳,利于设备腔体的屏蔽,支持机械手拾放操作,另外还可以替代RF继电器,所需部件更少、设计紧凑、无须电子控制、而且它的安装、操作和维护也都相当方便,所有这些都帮助用户削减了成本。
“即插即用”的理念被引用在QN、QMA、N、TNC和SMA产品的界面中。所有的产品都提供针脚右置和针脚左置两种类型。
射频功率开关的工作原理:
HUBER+SUHNER的射频功率开关使用机械控制式信道切换,它的主要工作原理如下:
(1)原始的信道:当连接器界面处于断路状态(没有连接)时,信号沿着中心导体和旁置的针脚传播。
(2)切换后的信道:当接上连接器后,信号不再通过旁置的针脚,转而沿着界面内导体一直传播。
HUBER+SUHNER射频功率开关的应用领域非常广泛。用户可以根据便携式设备使用场合,自由切换连接不同类型的天线以获得合适的信号。
在移动通讯领域,射频功率开关最主要用于通讯容量的控制和基站信号的复合。与之前相比,移动无线基站能够将信号发射得更远并且效率更高。这种方法减少了所需基站的数量,有助于降低网络成本。在通讯比较繁忙的区域,如市区,基站以满载模式工作;在通讯相对空闲的区域应用时(比如农村地区),基站以复合模式工作。
除了标准的PCB安装形式外,HUBER+SUHNER也提供转接器形式的射频功率开关。