快速備用電源切換方法及裝置的製作方法
2023-09-22 12:01:15
專利名稱：快速備用電源切換方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種快速備用電源切換方法，特別是涉及ー種實時快速切換方法。本發明還涉及ー種快速備用電源切換裝置，特別是涉及ー種實時快速切換裝置。
背景技術：
快速備用電源切換(FBT)能夠在主電源發生故障時將連接負載(例如電動機)的母線迅速地切換到備用電源，其作用不僅在於維持設備的連續運行，還在於避免了對電動機或所連接的其它負載的損害。快速備用電源切換在通常情況下被手動地啟動，或者在發生故障的情況下由外部裝置啟動，其常規切換模式包括三種，即快速切換、同相切換，以及殘壓切換。各個切換模式針對特定的情形，且切換模式具有各自的判據。由於理論上快速切換可以將母線上的電カ中斷保持在最短的時間內井能保證電動機或其它負載不會受到過度的或累積的應力，所以通常優選快速切換。如果快速切換的判據沒有得到滿足，則快速切換模式將無法向備用電源的斷路器發出閉合命令，隨後同相切換模式將被啟動，即同相 切換模式作為快速切換模式的備用方案。同理，殘壓切換模式又作為同相切換模式的備用方案。三種不同切換模式的判據如下I)快速切換判據A滬 < A<PFTparameterK Af < A fFTparameter0這裡A爐為衰減的母線電壓和備用電源電壓之間的相角差，Af為衰減的母線電壓和備用電源電壓之間的頻率差，^為Ap的極限參數，A fFTparameter為Af的極限參數，其中Ap和A f為實時的測量值，而和A fFTparameter則為主電源的斷路器斷開時的瞬時值並由用戶來確定。2)同相切換判據<10°。這裡為衰減的母線電壓和備用電源電壓之間所預測的相角差，為預測值。如果錯過了快速切換，則快速備用電源切換裝置將自動地轉換到同相切換。同相切換適用於在備用電源的斷路器閉合的瞬間相角差為零的情形。3)殘壓切換判據當母線電壓降至一預定值，例如額定值的30%，則閉合備用電源的斷路器。這種切換是所有切換模式中最慢的。上述各種切換模式中的判據均受到電動機或其它負載特性的制約。由跨越斷路器的電壓差導致的電動機上的端電壓不應超過所允許的過壓值。通常為額定電壓Un的I. I倍。圖I顯示了衰減的殘壓特性，其中示意性地展示了快速切換區30，同相切換區20以及備用電源電壓UA。假設電壓差為I. OUn，曲線A』 -A」的右側是重新供電的安全區域。當電壓差低於I. OUn時，新的電壓等級將形成一個新的安全區域，即B』 -B」的右側。由於確定參數的前提是全面地分析殘壓特性，故用戶難以正確地使用快速切換模式。當電動機斷開與電源的電連接時，電動機磁場中儲存的能量會產生稱為殘壓的感應電壓。該感應電壓的幅度和頻率將會衰減，其中衰減的趨勢和衰減的速率取決於多種因素，例如電動機的類型、電動機的 負載、電動機的慣性等。因此，用戶難以恰當地確定參數△ —和AfFTpaMete的值。同時，理論上講，當任何ー個因素變化後，殘壓特性也將改變，因此A<P—r和AfFTparam6tOT也需要相應地予以重新確定,而這是十分困難的。為此，用戶通常將和A fFTparameter確定為較小的值，以免快速備用電源切換超出其使用範圍，結果導致快速備用電源切換不能充分發揮作用，進而喪失了重新為與母線連接的電動機供電和維持運行連續性的最佳時機，而等待同相切換做出反應需要數百毫秒的時間。這一延遲將延長切換時間，並增加衝擊電流和衝擊カ矩。
發明內容
本發明的目的在於，提供ー種快速備用電源切換方法，通過在主電源和備用電源之間進行切換來降低因斷電對與母線連接的負載造成的影響。該方法包括I)計算母線和備用電源之間的電壓矢量差的幅值AUfOT6MStW及母線與備用電源之間的相角差；2)僅當A Uforecast低於其極限值A UETFTparameter且,小於90°時，將母線負荷切換到所述備用電源。依據本發明的ー個方面，
權利要求
1.ー種快速備用電源切換方法，通過在主電源和備用電源之間進行切換來降低因斷電對與母線連接的負載造成的影響，其特徵在於，該方法包括 1)計算母線和備用電源之間的電壓矢量差的幅值AUfOT_st以及母線與備用電源之間的相角差; 2)僅當AU—低於其極限值AUKTFTparamrtOTIApybrcrarf小於90°時，將母線負荷切換到所述備用電源。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在幹，AUftjraast和均為所述備用電源的斷路器閉合時的預測值。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在幹，AUf_ast是通過以下式子計算得到
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，UMfOT_st是通過以下式子計算得到的
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，是通過以下式子計算得到的
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在幹，\是通過以下式子計算得到的
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在幹，A^2和a是分別通過以下式子計算得到的<img/其中△ω1是t1時刻的角速度差，A是、時刻的相 差。
8.ー種快速備用電源切換裝置，通過在主電源和備用電源之間進行切換來降低因斷電對與母線連接的負載造成的影響，其特徵在於，該裝置包括 檢測模塊，用於檢測主電源、備用電源以及母線上的信號； 計算模塊，用於接收所述信號，並且計算母線和備用電源之間的電壓矢量差的幅值A Uforecast以及母線與備用電源之間的相角差; 比較模塊，用於接收A Uforecast和，並將與其極限值A UETFTparameter進行比較、將A< V■,與90°進行比較；以及 切換模塊，用於接收比較模塊的比較結果，並且僅當AUforecast低於其極限值且AW,。—小於90°時，將母線負荷切換到所述備用電源。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在幹，所述計算模塊通過以下式子計算得到
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述計算模塊通過以下式子計算得到
11.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述計算模塊通過以下式子計算得到
12.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述計算模塊通過以下式子計算得到
13.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述計算模塊通過以下式子計算得到
全文摘要
本發明公開了一種快速備用電源切換方法及裝置，通過在主電源和備用電源之間進行切換來降低因斷電對與母線連接的負載造成的影響。該方法包括1)計算母線和備用電源之間的電壓矢量差的幅值以及母線與備用電源之間的相角差；2)僅當幅值低於其極限值且相角差小於90°時，將母線負荷切換到所述備用電源。該裝置包括檢測模塊；計算模塊；比較模塊；以及切換模塊。通過計算實時殘壓，用戶不必熟知殘壓特性而只須設定備用電源斷路器閉合時電壓差的極限就可方便地實現快速切換。
文檔編號H02J9/06GK102651571SQ20111004789
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者曹禎, 秦雷鳴, 繆秋滾, 迪特爾·克拉默, 顧新波 申請人:西門子公司