一種用於多路電源的快速備用電源切換方法和系統的製作方法
2023-07-05 07:13:06 3
專利名稱：一種用於多路電源的快速備用電源切換方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於多路電源的母線負荷切換方法和系統，尤其涉及用於多路電源的優化和可靠的快速備用電源切換方法和系統。
背景技術：
目前，用於快速備用電源切換(FBT)設備可以在兩個電源之間切換。
圖1示出了當前FBT設備的解決方案的典型示例。在FBT設備的正常運行期間，一個電源運行作主電源，而另一個電源運行作備用電源。如果主電源發生系統故障，則FBT設備可在最短的時間內將母線負荷從主電源切換到備用電源，從而確保對母線負荷的不間斷電力供給。進一步，在當前的FBT設備中，FBT設備在啟動備用電源切換信號之前會對以下這些準則進行校驗(I)Vdiff <設定值(2)fdiff < 設定值(3) θ diff 設定值其中Vdiff是母線與備用電源之間的電壓差，fdiff是母線與備用電源之間的頻率差，θ diff是母線與備用電源之間的相角差，以及Vbackup是備用電源的電壓。在主電源系統出現故障之後，FBT設備會檢驗這些準則。如果對於備用電源這些準則均已滿足，則FBT設備將母線負荷從主電源切換到備用電源。在檢驗以上準則的過程中，常規FBT設備假定Vdiff和θ diff的變化速度是兩個常數，而用戶利用這兩個常數來計算Vdiff和θ diff的設定值。例如，如果θ _的最大允許值是66°，假定的ediff的變化速度是1Hz，而斷路器的固有合閘時間是0. ls，則θ diff 的超前值為360° X0. IsXlHz = 36°。因此，θ diff的設定值應該為66° -36° =30°。這樣，在ediff小於30°時，FBT設備將母線負荷從主電源切換到備用電源。在當前的快速備用電源切換設備中，需要對以上四個準則(1)、O)、(3)和(4)分別進行檢驗，尤其是仍需要檢驗母線與備用電源之間的頻率差fdiff，而由於實際應用中，母線負荷大多為旋轉負載，因此母線電壓的幅值與轉子頻率成正比關係。傳統的快速備用電源切換裝置同時具備Vdiff和fdiff判據(這兩者之間具備正比關係)，實際使用時由於用戶設定值之間相互配合的問題，經常會導致切換不成功的後果。這使得許多僅滿足準則(1)、 (3)和(4)這三個準則的備用電源被排除在外，從而大大降低了快速切換模式的成功切換概率，進而無法確保可靠地和優化地快速切換母線負荷。
發明內容
本發明提供了一種用於多路電源的快速備用電源切換方法，該方法包括在檢測到主電源出現故障時，1)計算母線與備用電源之間的當前電壓差Vdiff以及母線與備用電源之間的當前
相角差θ diff ；2)僅當Vdiff在母線與備用電源之間的允許電壓差之內、ediff在母線與備用電源之間的允許相角差之內、以及備用電源的當前電壓Vbadtup大於備用電源的最小允許電壓Vmin backup時，確定該備用電源為待切換至的備用電源；以及3)啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到所述備用電源。因此，在快速切換模式期間無需檢驗母線與備用電源之間的頻率差fdiff就可快速切換母線負荷，從而增加了快速切換模式的成功切換概率。其中，所述多路電源包括多個備用電源，並且該方法進一步包括在確定該備用電源為待切換至的備用電源之後並且在啟動備用電源切換信號以將母線負荷切換到所述備用電源之前，對多個備用電源中每一個備用電源執行以上步驟1) 到2)，以確定多個備用電源為待切換至的備用電源，並且啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到所述多個備用電源中的一個。因此，能夠將母線負荷可選擇地切換到多個輔助備用電源中的一個，以保證母線負荷的可靠的快速切換。其中，該方法進一步包括在確定多個備用電源為待切換至的備用電源之後，對多個備用電源的Vdiff進行比較，確定Vdiff最小的備用電源為確定的備用電源，並且啟動備用電源切換信號，將母線負荷切換到該確定的備用電源。因此，能夠將母線負荷切換到多個輔助備用電源中最佳的備用電源，以保證母線負荷的優化的快速切換。其中，母線與備用電源之間的允許電壓差是通過計算Vdiff max-Vadv_d來獲得的，其中Vdiff _是母線與備用電源之間的最大允許電壓差,Vadvanred是母線與備用電源之間的預測超前電壓差。其中，母線與備用電源之間的預測超前電壓差Vadvanred是通過以下式子計算得到的-.V— =AVxAT + ^(AV)' X (AT)2，其中 Δ V 是 Vdiff 的當前變化速度，(Δ V)『是 Vdiff 的加速度，Δ T是固有合閘時間。其中，母線與備用電源之間的允許相角差是通過計算θ diff max- θ adva_d來獲得的， 其中θ 母線與備用電源之間的最大允許相角差，Qadvanred是母線與備用電源之間的預測超前相角差。其中，母線與備用電源之間的預測超前相角差Qadvanred是通過以下式子計算得到的力—+去(Δ )'χ(ΔΓ)2，其中Δω是θ diff的當前變化速度，(Δω)'是 θ diff的加速度，Δ T是固有合閘時間。本發明還提供了一種用於多路電源的快速備用電源切換系統，該系統包括
檢測模塊，用於檢測主電源信號中的主電源故障信號；計算模塊，用於接收所述主電源故障信號，並且計算母線與備用電源之間的當前電壓差Vdiff以及母線與備用電源之間的當前相角差θ diff ；比較模塊，用於接收Vdiff和θ diff，並且將Vdiff與母線與備用電源之間的允許電壓差進行比較、將θ diff與母線與備用電源之間的允許相角差進行比較、以及將備用電源的當前電壓Vbadtup與備用電源的最小允許電壓Vmin backup進行比較；備用電源確定模塊，用於接收比較模塊的比較結果，並且僅在Vdiff在母線與備用電源之間的允許電壓差之內、θ diff在母線與備用電源之間的允許相角差之內、以及備用電源的當前電壓Vbadtup大於備用電源的最小允許電壓Vmin ba。kup時，確定該備用電源為待切換至的備用電源；以及切換模塊，用於接收備用電源確定模塊的確定結果，並且啟動備用電源切換信號， 將母線負荷切換到所述備用電源。其中，所述多路電源包括多個備用電源，並且該系統進一步包括選擇模塊，在備用電源確定模塊確定所述備用電源為待切換至的備用電源之後並且在切換模塊啟動備用電源切換信號以將母線負荷切換到所述備用電源之前，用於選擇所述待切換至的備用電源中一個為確定的備用電源，並將確定結果發送給所述切換模塊來啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換至所述確定的備用電源。其中，所述選擇模塊用於對所述待切換至的備用電源的Vdiff進行比較，並確定Vdiff 最小的備用電源為確定的備用電源，並且將確定結果發送給所述切換模塊來啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到該確定的備用電源。其中，所述計算模塊進一步包括第一計算模塊，該第一計算模塊用於通過計算Vdiff _-Vadvan。ed來獲得母線與備用電源之間的允許電壓差，其中Vdiff _是母線與備用電源之間的最大允許電壓差，Vadvanced是母線與備用電源之間的預測超前電壓差，並且所述比較模塊進一步包括第一比較模塊，該第一比較模塊用於接收Vdiff和Vadvan。ed，並且將Vdiff與Vdiff
max advanced 進行比較。其中，所述第一計算模塊進一步用於通過以下式子計算Vadvanred
權利要求
1.一種用於多路電源的快速備用電源切換方法，其特徵在於，該方法包括在檢測到主電源出現故障時，1)計算母線與備用電源之間的當前電壓差Vdiff以及母線與備用電源之間的當前相角差 θ diff ；2)僅當Vdiff在母線與備用電源之間的允許電壓差之內、θ& 在母線與備用電源之間的允許相角差之內、以及備用電源的當前電壓Vbactap大於備用電源的最小允許電壓Vmin backup 時，確定該備用電源為待切換至的備用電源；以及3)啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到所述備用電源。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述多路電源包括多個備用電源，並且該方法進一步包括在確定該備用電源為待切換至的備用電源之後並且在啟動備用電源切換信號以將母線負荷切換到所述備用電源之前，對多個備用電源中每一個備用電源執行以上步驟1)到 2)，以確定多個備用電源為待切換至的備用電源，並且啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到所述多個備用電源中的一個。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括在確定多個備用電源為待切換至的備用電源之後，對多個備用電源的Vdiff進行比較， 確定Vdiff最小的備用電源為確定的備用電源，並且啟動備用電源切換信號，將母線負荷切換到該確定的備用電源。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特徵在於，母線與備用電源之間的允許電壓差是通過計算Vdiff max-vadvan。ed來獲得的，其中Vdiff _是母線與備用電源之間的最大允許電壓差，Vadvanced是母線與備用電源之間的預測超前電壓差。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，母線與備用電源之間的預測超前電壓差Vadvanced是通過以下式子計算得到的=Ffldvaneed =ΔΓχΔΓ + |(ΔΓ)'χ(ΔΓ)2，其中AV是Vdiff的當前變化速度，(AV)'是Vdiff的加速度，ΔΤ是固有合閘時間。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特徵在於，母線與備用電源之間的允許相角差是通過計算ediffmax_ead—來獲得的，其中Θ母線與備用電源之間的最大允許相角差，θ adva_d是母線與備用電源之間的預測超前相角差。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，母線與備用電源之間的預測超前相角差θ advan。ed是通過以下式子計算得到的武—=Δ χΔΓ +去Μ'χ(ΔΓ)2，其中Δ ω是θ diff的當前變化速度，(Δω)'是0diff的加速度，ΔΤ是固有合閘時間。
8.一種用於多路電源的快速備用電源切換系統，其特徵在於，該系統包括 檢測模塊，用於檢測主電源信號中的主電源故障信號；計算模塊，用於接收所述主電源故障信號，並且計算母線與備用電源之間的當前電壓差Vdiff以及母線與備用電源之間的當前相角差θ diff ；比較模塊，用於接收Vdiff和θ diff，並且將Vdiff與母線和備用電源之間的允許電壓差進行比較、將θ diff與母線和備用電源之間的允許相角差進行比較、以及將備用電源的當前電壓Vbadtup與備用電源的最小允許電壓Vminbadtup進行比較；備用電源確定模塊，用於接收比較模塊的比較結果，並且僅在Vdiff在母線與備用電源之間的允許電壓差之內、θ diff在母線與備用電源之間的允許相角差之內、以及備用電源的當前電壓Vbadtup大於備用電源的最小允許電壓Vmin backup時，確定該備用電源為待切換至的備用電源；以及切換模塊，用於接收備用電源確定模塊的確定結果，並且啟動備用電源切換信號，將母線負荷切換到所述備用電源。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述多路電源包括多個備用電源，並且該系統進一步包括選擇模塊，在備用電源確定模塊確定所述備用電源為待切換至的備用電源之後並且在切換模塊啟動備用電源切換信號以將母線負荷切換到所述備用電源之前，用於選擇所述待切換至的備用電源中一個為確定的備用電源，並將確定結果發送給所述切換模塊來啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換至所述確定的備用電源。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述選擇模塊用於對所述待切換至的備用電源的Vdiff進行比較，並確定Vdiff最小的備用電源為確定的備用電源，並且將確定結果發送給所述切換模塊來啟動備用電源切換信號，以將母線負荷切換到該確定的備用電源。
11.根據權利要求8-10中任一項所述的系統，其特徵在於，所述計算模塊進一步包括第一計算模塊，該第一計算模塊用於通過計算Vdiff fflax-Vadvanced來獲得母線與備用電源之間的允許電壓差，其中Vdiff _是母線與備用電源之間的最大允許電壓差，Vadvanced是母線與備用電源之間的預測超前電壓差，並且所述比較模塊進一步包括第一比較模塊，該第一比較模塊用於接收V diff 禾口 Vadvanced，並奪 V diff Vdiff max ^advanced 進行比較。
12.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述第一計算模塊進一步用於通過以下式子計算
13.根據權利要求8-10中任一項所述的系統，其特徵在於，所述計算模塊進一步包括第二計算模塊，該第二計算模塊用於通過計算θ diff max- θ advanced來獲得母線與備用電源之間的允許相角差，其中θ母線與備用電源之間的最大允許相角差，eadv_d是母線與備用電源之間的預測超前相角差，並且所述比較模塊進一步包括第二比較模塊，該第二比較模塊用於接收 Q diff 禾口 Q advanced' 並且將 9 diff 9 diff max ^ advanced 進行比較。
14.根據權利要求13中任一項所述的系統，其特徵在於，所述第二計算模塊進一步用於通過以下式子計算
全文摘要
本發明公開了一種用於多路備用電源的快速切換方法和系統。該方法包括根據母線電壓幅值差和相角差的變化特徵，建立其變化速率的加速度模型，採用預測其變化值的方式，從多路備用電源中選擇最佳備用電源，將母線負荷切換到最佳備用電源。該系統包括檢測模塊，計算模塊，比較模塊，備用電源確定模塊，切換模塊。本發明的方法和系統可以確保可靠地且優化地快速切換母線負荷。
文檔編號H02J9/06GK102480169SQ20101056828
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者王龍天, 趙書耀 申請人:西門子公司