專利名稱：一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)及其切換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化電源切換領域，特別是一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)及其切換方法。
背景技術：
電源快速切換控制系統(tǒng)是保證廠用電或重要企業(yè)負荷正常切換、異常工況切換及事故處理切換的自動控制裝置?？烨醒b置的主要任務是當主供電源發(fā)生故障時，在廠用電母線失去電源后電壓衰減的動態(tài)過程中，尋找合適的機會投入備用電源，以保證系統(tǒng)的正常運行。目前，多以母線電壓與備用電源電壓間的頻差和相角差為切換方法。目前快切裝置一般包括快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換三種切換方法1、快速切換。該方式是母線工作電源失去后，當頻差和相差均在設定范圍內(nèi)時，立即發(fā)出備用開關合閘脈沖，完成廠用電的快速切換。目前快速切換條件較為復雜且苛刻，容易造成控制系統(tǒng)計算時間過長以及失去快速切換方式的機會。2、同期捕捉切換。該方式為快速切換方式失敗后，當工作母線殘壓和備用電源電壓的相角差越過180后，在工作母線殘壓和備用電源電壓第一次相位重合時刻附近投入備用電源。目前同期捕捉切換一般為檢測相角差是否滿足條件，實際上影響切換成功與否的關鍵是切換時的沖擊電流，目前的同期捕捉切換方式不能最大限度的擴大該方式下的切換范圍提高切換成功率。3、殘壓切換。當同期捕捉切換沒有成功時，就轉(zhuǎn)入殘壓切換。殘壓切換時殘壓衰減到20 % -40 %額定電壓時，投入備用電源，是實現(xiàn)殘壓切換。殘壓切換雖然可保證電動機安全，但停電時間相對較長。切換方法作為電源快速切換控制系統(tǒng)的邏輯判斷條件，對于快切裝置的合理、及時動作，從而保障廠用電或重要企業(yè)負荷的供電連續(xù)性，對減小電源切換沖擊起決定性的作用。目前的電源快速切換控制系統(tǒng)和切換方法往往以電壓或者相角等是否同時滿足各自的條件作為切換條件，實際上縮小了安全切換的范圍，限制了切換的成功率，還有可能造成切換時沖擊過大，對設備造成損害。所以，改進以往技術的不足之處以提高電源快速切換系統(tǒng)的可靠性和成功率，以及減小沖擊的影響已經(jīng)變得至關重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)及其切換方法，它可以克服現(xiàn)有技術的不足，是一種結(jié)構簡單、控制精度高、切換速度快，其切換方法簡單易懂，大大的提高了電源切換控制系統(tǒng)的準確性和可靠性，并從最大程度上減小了電源切換引起的對廠用電或企業(yè)負荷的沖擊，保證了相關電力設備、線路的穩(wěn)定運行。本發(fā)明的技術方案一種基于電源快速切換控制系統(tǒng)，其特征在于它包括斷路器開關量輸入模塊、模擬信號輸入電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、串行通信I/O接口電路、人機接口單元、控制信號輸出電路及斷路器位置開關；所述斷路器開關量輸入模塊和模擬信號輸入電路的輸入端采集開關量信號、電壓電流信號； 所述信號調(diào)理電路的輸入端連接斷路器開關量輸入模塊輸出端和模擬信號輸入電路輸出端，其輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端；所述中央控制單元的輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端，并且分別與串行通信I/O接口電路和人機接口單元呈雙向連接；所述控制信號輸出電路的輸出端連接斷路器位置開關的輸入端，同時與串行通信I/O接口電路呈雙向連接。所述斷路器開關量輸入電路是由光電隔離器E1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、二極管 Vl和二極管V2組成，其連接為常規(guī)連接。所述模擬信號輸入電路可以通過電壓互感器和電流互感器采集失電母線電壓以及相連線路的電流信號，將采集到的電壓和電流信號傳輸給信號調(diào)理電路。所述信號調(diào)理電路由電阻R3、電阻R5、電阻R7、二極管D1、二極管D2、發(fā)光二極管 D3、電容C12104、功率運算放大器LF353和兩個C0106芯片構成；其連接為常規(guī)連接。所述交流電壓調(diào)理電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R6、可調(diào)電阻 R5、兩個帶有真差動輸入的四運算放大器LM324、集成電路INA128、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電容Cl和電容C2構成；其連接為常規(guī)連接。所述交流電流調(diào)理電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、可調(diào)電阻R4、兩個帶有真差動輸入的四運算放大器LM324、集成電路INA128、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電容Cl和電容C2構成；其連接為常規(guī)連接。所述控制信號輸出電路由一個可編程邏輯器件PAL16V8、一個驅(qū)動芯片 ULN2003A、兩個可控光電耦合器TLP521-2和TLP521-4、貼片電阻I3Rl、貼片電阻冊3、電阻 RDl、電阻RDl、電阻RD2、電阻RD3、電阻RD4、電阻RD5、電阻RD6、電阻RD7、RD8、電阻RD9和電阻R10、發(fā)光二極管Tl、發(fā)光二極管T2、發(fā)光二極管T3、發(fā)光二極管T4、發(fā)光二極管T5、發(fā)光二極管T6、發(fā)光二極管T7、發(fā)光二極管T8、發(fā)光二極管T9、發(fā)光二極管T10、發(fā)光二極管 T11、發(fā)光二極管T12、發(fā)光二極管T13、發(fā)光二極管T14、發(fā)光二極管T15、電容C7、電容C8、 電容C9和一個插口 Jout構成，其連接為常規(guī)連接。一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)的切換方法，其特征在于它包括以下步驟1、電源正常工作時，可以測量出快切裝置合閘時間t。p、實時檢測工作母線的頻率 fi、工作電源與備用電源的相角差θ和負載的轉(zhuǎn)差率Si，并實時地計算出合成轉(zhuǎn)差率s，即
權利要求
1.一種基于電源快速切換控制系統(tǒng)，其特征在于它包括斷路器開關量輸入模塊、模擬信號輸入電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、串行通信I/O 接口電路、人機接口單元、控制信號輸出電路及斷路器位置開關；所述斷路器開關量輸入模塊和模擬信號輸入電路的輸入端采集開關量信號、電壓電流信號；所述信號調(diào)理電路的輸入端連接斷路器開關量輸入模塊輸出端和模擬信號輸入電路輸出端，其輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端；所述中央控制單元的輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端和信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端，并且分別與串行通信I/O接口電路和人機接口單元呈雙向連接；所述控制信號輸出電路的輸出端連接斷路器位置開關的輸入端，同時與串行通信I/O接口電路呈雙向連接。
2.一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)的切換方法，其特征在于它包括以下步驟①電源正常工作時，可以測量出快切裝置合閘時間t。p、實時檢測工作母線的頻率f” 工作電源與備用電源的相角差θ和負載的轉(zhuǎn)差率Si，并實時地計算出合成轉(zhuǎn)差率s，即
3.根據(jù)權利要求2中所述一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)的切換方法，其特征在于所述步驟②中快速切換由以下步驟構成(1)若快切裝置開關動作時間小于計算得到的最大允許合閘時間，即t。p^ tM，則快切裝置動作，其中t。p_快切裝置合閘時間；tM-最大允許合閘時間；(2)根據(jù)切換時差拍電壓不超過1.1倍的額定電壓，可得到最大允許相角差為
4.根據(jù)權利要求2中所述一種新型電源快速切換控制系統(tǒng)的切換方法，其特征在于所述步驟③中同期捕捉切換是由以下步驟構成(1)以差拍電壓幅值不超過電動機能承受電壓(一般為1. 1倍額定電壓)且合閘時差拍電壓變化率為負作為切換方法
全文摘要
一種基于電源快速切換控制系統(tǒng)，其特征在于它包括斷路器開關量輸入模塊、模擬信號輸入電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號轉(zhuǎn)換電路、中央控制單元、串行通信I/O接口電路、人機接口單元、控制信號輸出電路及斷路器位置開關；其切換方法為測量信號、判斷快速切換、判斷同期捕捉切換、判斷殘壓切換、快切裝置復位；其優(yōu)越性在于1.硬件裝置設計簡單，軟件編程通俗易懂；2.減小裝置運算時間，且切換條件簡單明確，易于裝置實施；3.提高電源切換成功率；4.大大提高了該控制系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H02J9/06GK102324781SQ20111026583
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者周金程, 周雪松, 崔立強, 楊亞光, 馬幼捷 申請人:天津理工大學