基於可編程計算機控制器的備用電源自動投切裝置的製作方法

2023-06-12 15:49:16 1

專利名稱：基於可編程計算機控制器的備用電源自動投切裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種備用電源自動投切裝置，具體涉及一種基於可編程 計算機控制器的備用電源自動投切裝置。
背景技術：
供電系統和發電廠通常都配備有備用電源自動投切裝置(簡稱備自投)， 用於主電源發生故障時，通過備用自動投切裝置自動切換，將備用電源投入 運行，以保證持續可靠的供電。
現有備用電源自動投切裝置，大多採用繼電器作為控制器，該控制器的 動作邏輯簡單、切換耗時較長，^不能滿足電源快速自動投切的需要。
採用可編程邏輯控制器PLC作為備用電源自動投切裝置的控制器，具有 可靠性高、邏輯功能強大的特點，但其電壓輸入信號和電流信號需通過變送 器才能取得，產生幾百毫秒的延時，不能滿足電源快速投切的要求，且可編 程邏輯控制器PLC的頻率和相位很難測量，無法實現電源的同期投切。
採用數位訊號處理器DSP或單片機作為備用電源自動投切裝置的控制 器，由於該控制器的硬體沒有可執行的統一標準，且裝置中元器件的生產、 檢測、篩選、老化處理和焊接工藝都無章可循，造成元器件的質量差、可靠 性較低，進而導致控制器的可靠性差，運行中出現死機等現象。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種基於可編程計算機控制器的備用電源自動投切裝置，不僅能滿足電源快速投切與同期投切的要求，而且可靠性較高。 本實用新型所採用的技術方案是， 一種基於可編程計算機控制器的備用 電源自動投切裝置，包括可編程計算機控制器，可編程計算機控制器的輸入
端分別與並列設置的電壓調理電路i、電壓調理電路n、電壓調理電路m、 電流調理電路i 、電流調理電路n、整形電路i 、整形電路n和整形電路in 相連接，可編程計算機控制器的輸出端分別與並列設置的脈衝放大電路相連接。
本實用新型的特徵還在於，
可編程控制器採用2005系列的IP161模塊。
可編程計算機控制器分別與人機界面和通訊接口相連接。 本實用新型具有以下優點
1. 採用整形電路、放大電路、觸控螢幕和可編程計算機控制器對備用電源 自動投切裝置進行控制，提高了該裝置的可靠性及切換速度。
2. 採用可編程計算機控制器pcc作為備用電源自動投切裝置的主控制 器，備用電源自動投切裝置在具有高可靠性的同時，又具有編程容易、調試 方便、執行速度快、便於檢修維護、成本低等特點。


圖i是本實用新型裝置一種實施例的結構示意圖。 圖中，i.電壓調理電路i， 2.電壓調理電路n， 3.電壓調理電路m, 4. 電流調理電路i， 5.電流調理電路n， 6.整形電路i， 7.整形電路n， 8.整形
電路III， 9.斷路器QF1， 10.斷路器QF2， ll.可編程計算機控制器，12.通訊 接口， B.脈衝放大電路I, 14.脈衝放大電路n， 15.脈衝放大電路ffl， 16. 脈衝放大電路IV， 17.人機界面。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。 本實用新型一種實施例的結構，如圖1所示。包括可編程計算機控制器
11，可編程計算機控制器11的一側並列設置有模擬量輸入接口和高速數字
量輸入接口，另一側設置有高速數字量輸出接口。
可編程計算機控制器ll的模擬量輸入通道AIl、 AI2、 AI3、 AI4和AI5 分別通過模擬量輸入接口與電壓調理電路I 1、電壓調理電路I12、電壓調理 電路IH3、電流調理電路I4和電流調理電路II5相連接；可編程計算機控制 器11的高速數字量輸入通道DIl、 DI2、 DD、 DI4和DI5分別通過高速數字 量輸入接口與整形電路I6、整形電路I17、整形電路1118、斷路器QF19和 斷路器QF2 10相連接。
可編程計算機控制器11的高速數字量輸出通道D06、D07、D08和D09 分別通過高速數字量輸出口與脈衝放大電路I 13、脈衝放大電路I114、脈衝 放大電路I1115和脈衝放大電路IV16相連接，脈衝放大電路I 13和脈衝放大 電路IIH5分別與斷路器QF1相連接，脈衝放大電路II 14和脈衝放大電路IV 16分別與斷路器QF2相連接。
可編程計算機控制器11分別與人機界面17和通訊接口 12相連接。 可編程計算機控制器11採用2005系列IP161模塊，該模塊包括處理器 CPU、時間處理單元TPU和存儲單元。
電壓調理電路I 1、整形電路I 6和電流調理電路I 4分別與電源A連接。 電壓調理電路Il2、整形電路n7和電流調理電路Il5分別與電壓B相接。 電壓調理電路I113和整形電路I118分別與母線相接。 整形電路I 6、整形電路II7和整形電路I118的結構相同。脈衝放大電路I 13和脈衝放大電路ni15分別控制斷路器QF1的合閘與 分閘。
脈衝放大電路II14和脈衝放大電路IV16分別控制斷路器QF2的合閘與分閘。
電源A、電源B和母線的電壓分別通過與之相接的電壓調理電路I 1、 電壓調理電路I12和電壓調理電路I113轉變為電壓信號，該電壓信號分別通 過模擬量輸入通道AIl、 AI2和AI3送入可編程計算機控制器11中的時間處 理單元TPU，並經時間處理單元交流採樣，利用傅立葉算法分別計算出電源 A、電源B和母線電壓的幅值。
電源A和電源B的電流分別通過電流調理電路I 4和電流調理電路II5 轉變為電流信號，該電流信號分別通過模擬量通道AI4和AI5送入可編程計 算機控制器11中的時間處理單元，並通過時間處理單元採樣交流，利用傅 立葉算法分別計算出電源A和電源B的電流的幅值。
同時，電源A、電源B和母線的電壓分別通過整形電路I6、整形電路 in和整形電路ms轉變為方波信號，然後，將該方波信號分別通過高速數 字量通道DIl、 DI2和DI3送入可編程計算機控制器11的時間處理單元，時 間處理單元利用DIT函數對接收到的方波信號的頻率和相位差進行測量， 為同期合閘提供依據。
斷路器QF1和斷路器QF2分別通過高速數字量通道DI4和DI5接入可 編程計算機控制器11，以實現對斷路器狀態的檢測及斷路器合閘時間的測 量。可編程計算機控制器11根據通過高速數字量通道DI4和DI5輸入的信 號，按軟體編寫的自投邏輯規律輸出斷路器的合閘信號或分閘信號，可編程 計算機控制器11發出的斷路器控制信號分別由高速數字量輸出通道DI6、DI7、 DI8和DI9送入脈衝放大電路，並經脈衝放大電路放大後進入斷路器
的控制線圈，控制斷路器的合閘與分閘。
通訊接口 12用於與上位監控系統或其它設備之間的通訊。 人機接口 17用於現場顯示、相關參數和運行方式的設置。 本實用新型自動投切裝置的工作過程-
將電源A和電源B分別通過電路與母線相接，電源A為工作電源，電 源B為備用電源，該電路上分別設置有斷路器QF1與斷路器QF2，將備用 電源自動投切裝置接入電路，並由其控制斷路器QF1和斷路器QF2。當電 源A出現故障，母線失壓後，自動投切裝置的可編程計算機控制器ll檢測 到母線的電壓小於系統電壓後，可編程計算機控制器11根據檢測的具體情 況，控制自動投切裝置觸發斷路器QF1，將備用電源與母線之間的電路接通， 將備用電源投入使用①若母線電壓與電源B電壓的差值不大、母線相位與 電源B的相位差為0。 10。，且母線頻率下降較慢，可編程計算機控制器ll 快速發出斷路器QF2的合閘脈衝信號，該脈衝信號經脈衝放大電路I 13放 大後，向斷路器QF21發出合閘的指令，斷路器QF2合閘，將備用電源與母 線接通，使得備用電源投入使用；(1)若母線電壓低於正常電壓的80%、母線 頻率下降較快每秒下降1HZ以上，且母線電壓和電源B電壓的相位差在變 化，可編程計算機控制器11啟動同期合閘程序，採用同期合閘的方法將電 源B投入使用；③若母線電壓低於正常電壓20%，則可編程計算機控制器 11發出脈衝信號，該脈衝信號經脈衝電路放大器放大後，控制斷路器QF2 合閘，使得電源B與母線接通，將電源B投入使用。
可編程計算機控制器ll，在發出合閘脈衝的同時，啟動斷路器合閘時間 測量程序，測量斷路器的合閘時間，為下一次的同期合閘提供依據。斷路器QF2合閘後，可編程計算機控制器11對電源B流向母線的電流 進行測量，若該電流超過整定值，則控制斷路器QF2快速跳開，即過負荷聯 切。如果斷路器QF2合閘後，繼電保護動作使斷路器QF2跳開，表明電路 出現故障，此時閉鎖備自投動作，避免將電源B接入故障電路。在進行上述 操作的同時，可編程計算機控制器11實時記錄切換過程的電壓、電流及開 關量的變化，以備査詢和分析。
本實用新型裝置的控制器採用可編程計算機控制器11，利用其獨有的時 間處理單元TPU，解決了現有技術中存在的頻率、相位、電壓和電流不能快 速準確測量等問題，具有可靠性高、執行速度快、維護方便和成本較低的特 點。
權利要求1. 一種基於可編程計算機控制器的備用電源自動投切裝置，其特徵在於，包括可編程計算機控制器(11)，可編程計算機控制器(11)的輸入端分別與並列設置的電壓調理電路I(1)、電壓調理電路II(2)、電壓調理電路III(3)、電流調理電路I(4)、電流調理電路II(5)、整形電路I(6)、整形電路II(7)和整形電路III(8)相連接，可編程計算機控制器(11)的輸出端分別與並列設置的脈衝放大電路相連接。
2. 根據權利要求1所述的備用電源自動投切裝置，其特徵在於，所述的 可編程控制器(11)採用2005系列的IP161模塊。
3. 根據權利要求1所述的備用電源自動投切裝置，其特徵在於，所述的 可編程計算機控制器(11)分別與人機界面(17)和通訊接口 (12)相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基於可編程計算機控制器的備用電源自動投切裝置，包括可編程計算機控制器，可編程計算機控制器的輸入端分別與並列的電壓調理電路I、電壓調理電路II、電壓調理電路III、電流調理電路I、電流調理電路II、整形電路I、整形電路II和整形電路III相連接，可編程計算機控制器的輸出端分別與並列的脈衝放大電路相連接。本實用新型備用電源自動投切裝置，採用可編程計算機控制器作為投切裝置的控制器，使得自動投切裝置，不僅具有高可靠性，而且具有編程容易、開發周期短、調試方便、執行速度快、便於檢修維護、成本低以及更利於描述複雜的控制思想等特點。
文檔編號H02J9/06GK201247971SQ200820029719
公開日2009年5月27日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者餘向陽, 南海鵬, 吳羅長, 寶 朱, 王文清 申請人:西安理工大學