專利名稱：基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的備用電源自動(dòng)投切裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種備用電源自動(dòng)投切裝置，具體涉及一種基于可編程 計(jì)算機(jī)控制器的備用電源自動(dòng)投切裝置。
背景技術(shù)：
供電系統(tǒng)和發(fā)電廠通常都配備有備用電源自動(dòng)投切裝置(簡(jiǎn)稱備自投)， 用于主電源發(fā)生故障時(shí)，通過備用自動(dòng)投切裝置自動(dòng)切換，將備用電源投入 運(yùn)行，以保證持續(xù)可靠的供電。
現(xiàn)有備用電源自動(dòng)投切裝置，大多采用繼電器作為控制器，該控制器的 動(dòng)作邏輯簡(jiǎn)單、切換耗時(shí)較長(zhǎng)，^不能滿足電源快速自動(dòng)投切的需要。
采用可編程邏輯控制器PLC作為備用電源自動(dòng)投切裝置的控制器，具有 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，但其電壓輸入信號(hào)和電流信號(hào)需通過變送 器才能取得，產(chǎn)生幾百毫秒的延時(shí)，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(cè)量，無法實(shí)現(xiàn)電源的同期投切。
采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP或單片機(jī)作為備用電源自動(dòng)投切裝置的控制 器，由于該控制器的硬件沒有可執(zhí)行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且裝置中元器件的生產(chǎn)、 檢測(cè)、篩選、老化處理和焊接工藝都無章可循，造成元器件的質(zhì)量差、可靠 性較低，進(jìn)而導(dǎo)致控制器的可靠性差，運(yùn)行中出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的備用電源自動(dòng)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(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的備用 電源自動(dòng)投切裝置，包括可編程計(jì)算機(jī)控制器，可編程計(jì)算機(jī)控制器的輸入
端分別與并列設(shè)置的電壓調(diào)理電路i、電壓調(diào)理電路n、電壓調(diào)理電路m、 電流調(diào)理電路i 、電流調(diào)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(jì)算機(jī)控制器的輸出端分別與并列設(shè)置的脈沖放大電路相連接。
本實(shí)用新型的特征還在于，
可編程控制器采用2005系列的IP161模塊。
可編程計(jì)算機(jī)控制器分別與人機(jī)界面和通訊接口相連接。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 采用整形電路、放大電路、觸摸屏和可編程計(jì)算機(jī)控制器對(duì)備用電源 自動(dòng)投切裝置進(jìn)行控制，提高了該裝置的可靠性及切換速度。
2. 采用可編程計(jì)算機(jī)控制器pcc作為備用電源自動(dòng)投切裝置的主控制 器，備用電源自動(dòng)投切裝置在具有高可靠性的同時(shí)，又具有編程容易、調(diào)試 方便、執(zhí)行速度快、便于檢修維護(hù)、成本低等特點(diǎn)。
圖i是本實(shí)用新型裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，i.電壓調(diào)理電路i， 2.電壓調(diào)理電路n， 3.電壓調(diào)理電路m, 4. 電流調(diào)理電路i， 5.電流調(diào)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(jì)算機(jī)控制器，12.通訊 接口， B.脈沖放大電路I, 14.脈沖放大電路n， 15.脈沖放大電路ffl， 16. 脈沖放大電路IV， 17.人機(jī)界面。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括可編程計(jì)算機(jī)控制器
11，可編程計(jì)算機(jī)控制器11的一側(cè)并列設(shè)置有模擬量輸入接口和高速數(shù)字
量輸入接口，另一側(cè)設(shè)置有高速數(shù)字量輸出接口。
可編程計(jì)算機(jī)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(diào)理電路I 1、電壓調(diào)理電路I12、電壓調(diào)理 電路IH3、電流調(diào)理電路I4和電流調(diào)理電路II5相連接；可編程計(jì)算機(jī)控制 器11的高速數(shù)字量輸入通道DIl、 DI2、 DD、 DI4和DI5分別通過高速數(shù)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(jì)算機(jī)控制器11的高速數(shù)字量輸出通道D06、D07、D08和D09 分別通過高速數(shù)字量輸出口與脈沖放大電路I 13、脈沖放大電路I114、脈沖 放大電路I1115和脈沖放大電路IV16相連接，脈沖放大電路I 13和脈沖放大 電路IIH5分別與斷路器QF1相連接，脈沖放大電路II 14和脈沖放大電路IV 16分別與斷路器QF2相連接。
可編程計(jì)算機(jī)控制器11分別與人機(jī)界面17和通訊接口 12相連接。 可編程計(jì)算機(jī)控制器11采用2005系列IP161模塊，該模塊包括處理器 CPU、時(shí)間處理單元TPU和存儲(chǔ)單元。
電壓調(diào)理電路I 1、整形電路I 6和電流調(diào)理電路I 4分別與電源A連接。 電壓調(diào)理電路Il2、整形電路n7和電流調(diào)理電路Il5分別與電壓B相接。 電壓調(diào)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(jié)構(gòu)相同。脈沖放大電路I 13和脈沖放大電路ni15分別控制斷路器QF1的合閘與 分閘。
脈沖放大電路II14和脈沖放大電路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(diào)理電路I 1、 電壓調(diào)理電路I12和電壓調(diào)理電路I113轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，該電壓信號(hào)分別通 過模擬量輸入通道AIl、 AI2和AI3送入可編程計(jì)算機(jī)控制器11中的時(shí)間處 理單元TPU，并經(jīng)時(shí)間處理單元交流采樣，利用傅立葉算法分別計(jì)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(diào)理電路I 4和電流調(diào)理電路II5 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，該電流信號(hào)分別通過模擬量通道AI4和AI5送入可編程計(jì) 算機(jī)控制器11中的時(shí)間處理單元，并通過時(shí)間處理單元采樣交流，利用傅 立葉算法分別計(jì)算出電源A和電源B的電流的幅值。
同時(shí)，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(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)，然后，將該方波信號(hào)分別通過高速數(shù) 字量通道DIl、 DI2和DI3送入可編程計(jì)算機(jī)控制器11的時(shí)間處理單元，時(shí) 間處理單元利用DIT函數(shù)對(duì)接收到的方波信號(hào)的頻率和相位差進(jìn)行測(cè)量， 為同期合閘提供依據(jù)。
斷路器QF1和斷路器QF2分別通過高速數(shù)字量通道DI4和DI5接入可 編程計(jì)算機(jī)控制器11，以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器狀態(tài)的檢測(cè)及斷路器合閘時(shí)間的測(cè) 量?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器11根據(jù)通過高速數(shù)字量通道DI4和DI5輸入的信 號(hào)，按軟件編寫的自投邏輯規(guī)律輸出斷路器的合閘信號(hào)或分閘信號(hào)，可編程 計(jì)算機(jī)控制器11發(fā)出的斷路器控制信號(hào)分別由高速數(shù)字量輸出通道DI6、DI7、 DI8和DI9送入脈沖放大電路，并經(jīng)脈沖放大電路放大后進(jìn)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用于與上位監(jiān)控系統(tǒng)或其它設(shè)備之間的通訊。 人機(jī)接口 17用于現(xiàn)場(chǎng)顯示、相關(guān)參數(shù)和運(yùn)行方式的設(shè)置。 本實(shí)用新型自動(dòng)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(shè)置有斷路器QF1與斷路器QF2，將備用 電源自動(dòng)投切裝置接入電路，并由其控制斷路器QF1和斷路器QF2。當(dāng)電 源A出現(xiàn)故障，母線失壓后，自動(dòng)投切裝置的可編程計(jì)算機(jī)控制器ll檢測(cè) 到母線的電壓小于系統(tǒng)電壓后，可編程計(jì)算機(jī)控制器11根據(jù)檢測(cè)的具體情 況，控制自動(dòng)投切裝置觸發(fā)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(jì)算機(jī)控制器ll 快速發(fā)出斷路器QF2的合閘脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖放大電路I 13放 大后，向斷路器QF21發(fā)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)若母線電壓低于正常電壓的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(jì)算機(jī)控制器11啟動(dòng)同期合閘程序，采用同期合閘的方法將電 源B投入使用；③若母線電壓低于正常電壓20%，則可編程計(jì)算機(jī)控制器 11發(fā)出脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖電路放大器放大后，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(jì)算機(jī)控制器ll，在發(fā)出合閘脈沖的同時(shí)，啟動(dòng)斷路器合閘時(shí)間 測(cè)量程序，測(cè)量斷路器的合閘時(shí)間，為下一次的同期合閘提供依據(jù)。斷路器QF2合閘后，可編程計(jì)算機(jī)控制器11對(duì)電源B流向母線的電流 進(jìn)行測(cè)量，若該電流超過整定值，則控制斷路器QF2快速跳開，即過負(fù)荷聯(lián) 切。如果斷路器QF2合閘后，繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器QF2跳開，表明電路 出現(xiàn)故障，此時(shí)閉鎖備自投動(dòng)作，避免將電源B接入故障電路。在進(jìn)行上述 操作的同時(shí)，可編程計(jì)算機(jī)控制器11實(shí)時(shí)記錄切換過程的電壓、電流及開 關(guān)量的變化，以備査詢和分析。
本實(shí)用新型裝置的控制器采用可編程計(jì)算機(jī)控制器11，利用其獨(dú)有的時(shí) 間處理單元TPU，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的頻率、相位、電壓和電流不能快 速準(zhǔn)確測(cè)量等問題，具有可靠性高、執(zhí)行速度快、維護(hù)方便和成本較低的特 點(diǎn)。
權(quán)利要求1. 一種基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的備用電源自動(dòng)投切裝置，其特征在于，包括可編程計(jì)算機(jī)控制器(11)，可編程計(jì)算機(jī)控制器(11)的輸入端分別與并列設(shè)置的電壓調(diào)理電路I(1)、電壓調(diào)理電路II(2)、電壓調(diào)理電路III(3)、電流調(diào)理電路I(4)、電流調(diào)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(jì)算機(jī)控制器(11)的輸出端分別與并列設(shè)置的脈沖放大電路相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源自動(dòng)投切裝置，其特征在于，所述的 可編程控制器(11)采用2005系列的IP161模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源自動(dòng)投切裝置，其特征在于，所述的 可編程計(jì)算機(jī)控制器(11)分別與人機(jī)界面(17)和通訊接口 (12)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的備用電源自動(dòng)投切裝置，包括可編程計(jì)算機(jī)控制器，可編程計(jì)算機(jī)控制器的輸入端分別與并列的電壓調(diào)理電路I、電壓調(diào)理電路II、電壓調(diào)理電路III、電流調(diào)理電路I、電流調(diào)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(jì)算機(jī)控制器的輸出端分別與并列的脈沖放大電路相連接。本實(shí)用新型備用電源自動(dòng)投切裝置，采用可編程計(jì)算機(jī)控制器作為投切裝置的控制器，使得自動(dòng)投切裝置，不僅具有高可靠性，而且具有編程容易、開發(fā)周期短、調(diào)試方便、執(zhí)行速度快、便于檢修維護(hù)、成本低以及更利于描述復(fù)雜的控制思想等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J9/06GK201247971SQ200820029719
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者余向陽, 南海鵬, 吳羅長(zhǎng), 寶 朱, 王文清 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)