一种基于冗余架构的智能网络配电系统及配电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于冗余架构的智能网络配电系统及配电方法，属于供配电技术领域。
【背景技术】
[0002]由于运载火箭地面测发控系统中使用的电源设备多放置在前置设备间，需要具备可靠的远控功能。采用本方法设计的变频电源应用于低温动力循环栗测控系统，采用主副变频器热备冗余结构，将三相380V，频率50Hz的市电转成两路三相300?380V(线电压)，频率O?400Hz的中频交流电后，驱动两个动力循环栗电机使其输出额定转矩。液氢循环预冷是射前重要环节，因此必须确保变频电源输出接通、断开、频率调节的高可靠性。
[0003]附图1是目前已有的变频电源遥控配电实现方案，假定电源的四台变频器均工作正常，此时变频器的状态指示触点闭合，先后接通主启、副启开关后，继电器K31和K33先得电，并分别对继电器K32和K34形成电气互锁。接通I路输出和II路输出开关后，继电器K51和K53得电，输出接触器Jl-1和J2-1吸合，I路主机(变频器I)和II路主机(变频器3)输出供电。
[0004]当I路主机(变频器I)出现截止式故障时(如过流保护)，其状态指示触点断开，继电器K31掉电，互锁继电器K32得电，继电器K51断电、继电器K52得电，I路主机(变频器I)输出切断，I路副机(变频器2)输出接通，实现故障自切换功能，同时维持无故障的II路电源工作状态不变。
[0005]目前可遥控电源的网络配电技术存在以下几点缺陷:
[0006](I)在变频器未报故障，状态触点仍然闭合，但未特殊情况下可能出现单路无法独立切换的问题；
[0007](2)双冗余网络多采用主副并联控制的设计方法，在接通状态下若主机网络故障，则会导致电源输出无法正常断开；
[0008](3)对于电压、电流、频率等数字量指令信号，通常仅能通过单网络(主网络)实现调节功能。在这种情况下，主网络回路中任意环节出现故障时，即丧失调节功能。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种可靠且高灵活度的的冗余智能网络配电切换技术。对于两路输出的应用模式，该控制技术允许各路独立配电，能够对电源的异常情况进行检测并进行快速的无缝切换，且确保在各种异常下均能够确保电源的正常输出。
[0010]本发明目的通过如下技术方案予以实现:
[0011 ]提供一种基于冗余架构的智能网络配电系统，包括:上位机、主控制单元、从控制单元、N个主配电链路、N个从配电链路，N2 2;
[0012]所述主控制单元包括主通讯链路、主控制器M⑶、从控制单元供电控制器和2N个第一配电链路控制开关;所述主通讯链路用于实现主控制器MCU和上位机的通讯；主控制器MCU控制2N个第一配电链路控制开关的通断；从控制单元供电控制器基于主控制器M⑶发送的控制信号控制从控制单元的供电；
[0013 ] 所述从控制单元包括从通讯链路、从控制器M⑶、主控制单元供电控制器和2N个第二配电链路控制开关;所述从通讯链路用于实现从控制器MCU和上位机的通讯；从控制器MCU控制2N个第二配电链路控制开关的通断；主控制单元供电控制器基于从控制器M⑶发送的控制信号控制主控制单元的供电；
[0014]第i路主配电链路包括串联连接的控制开关、电源状态触点、主延时继电器线包、主延时电路、第i路从延时继电器常闭触点；主延时电路实现接通延时，延时时间为TI，N 2 i> I，所述控制开关为并联设置的第i个第一配电链路控制开关常开触点和第i个第二配电链路控制开关常开触点；还包括主输出控制继电器和主输出接触器，主延时继电器的常开触点控制主输出控制继电器供电，主输出控制继电器控制主输出接触器的吸合，主输出接触器控制第i路主母线的供电输出；
[0015]第i路从配电链路包括串联的控制开关、电源状态触点、从延时继电器线包、从延时电路、第i路主延时继电器常闭触点；从延时电路实现接通延时，延时时间为T2; T2>TI，所述控制开关为并联设置的第N+i个第一配电链路控制开关常开触点和第N+i个第二配电链路控制开关常开触点；还包括从输出控制继电器和主输出接触器，从延时继电器的常开触点控制从输出控制继电器供电，从输出控制继电器控制从输出接触器的吸合，从输出接触器控制第i路从母线的供电输出。
[0016]优选的，还包括主从通讯链路，用于实现主控制器M⑶和从控制器M⑶之间的通讯。
[0017]优选的，主通讯链路包括主网口和主通讯总线；从通讯链路包括从网口和从通讯总线。
[0018]优选的，第i路主配电链路包括的控制开关为将第i个第一配电链路控制开关的两组常开触点形成的串联单元与第i个第二配电链路控制开关常开触点形成的串联单元进行并联，形成的并联组合；
[0019]第i路从配电链路包括的控制开关为将第N+i个第一配电链路控制开关的两组常开触点形成的串联单元与第N+i个第二配电链路控制开关常开触点形成的串联单元进行并联，形成的并联组合。
[0020]同时提供一种基于所述基于冗余架构的智能网络配电系统的配电方法，其特征在于包括如下步骤:
[0021](I)上位机经主通讯链路和从通讯链路分别发送主机接通指令、从机接通指令至主控制器MCU和从控制器MCU ；
[0022](2)主控制器M⑶接收到主机接通指令后接通第I至N个第一配电链路控制开关;从控制器M⑶接收到主机接通指令后，接通第I至N个第二配电链路控制开关;主控制器MCU接收到从机接通指令后，接通第N+1至2N个第一配电链路控制开关;从控制器MCU接收到从机接通指令后，接通第N+1至2N个第二配电链路控制开关；
[0023](3)经延时Tl后N路主配电链路的主延时继电器线包供电，主输出控制继电器控制主输出接触器的吸合，主输出接触器控制第i路主母线的供电输出。
[0024]优选的，电源控制器判断第i路电源出现故障，则控制断开第i路主配电链路电源状态触点，则第i路主配电链路的主延时继电器线包断电，从输出控制继电器控制从输出接触器的吸合，从输出接触器控制第i路从母线的供电输出。
[0025]优选的，上位机发送第i路主机断开指令，则主控制器M⑶控制第i个第一配电链路控制开关常开触点断开，从控制器MCU控制第i个第二配电链路控制开关常开触点断开;则第i路主配电链路的主延时继电器线包断电，经延时T2后，则第i路从配电链路的主延时继电器线包上电，控制从输出控制继电器吸合，控制从输出接触器的吸合，从输出接触器控制第i路从母线的供电输出。
[0026]优选的，上位机发送断开主机电源指令时，从控制器MCU控制主控制单元供电控制器接通，主控制单元断电。
[0027]优选的，上位机发送断开从机电源指令时，主控制器MCU控制从控制单元供电控制器接通，从控制单元断电。
[0028]优选的，上位机发送断电指令，主控制器MCU接收到断电指令后，主控制器MCU控制断开第I至2N个第一配电链路控制开关;从控制器MCU接收到断电指令后，控制断开第I至2N个第二配电链路控制开关。
[0029]优选的，上位机发送调频或调压指令，主控制器M⑶接收到调频或调压指令后通过总线发送给电源控制器，实现调频或调压。
[0030]优选的，上位机发现主通讯链路在故障，则发送允许从控制器M⑶调频调压指令；从控制器MCU通过和主控制器MCU之间的主从通讯链路进行通讯，请求调频和调压权限；上位机发送调频或调压指令，从控制器MCU接收到调频或调压指令后通过总线发送给电源控制器，实现调频或调压。
[0031]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0032](I)本发明实现了第i路输出的主副机之间可独立自主或遥控进行无缝切换，克服单独一路故障，需要全部切换至副机输出的缺陷;仅切换故障支路，不影响其他正常主路的输出，减少对系统输出的影响。
[0033](2)本发明增加了副网络对主MCU的供电控制和主网络对副M⑶的供电控制，解决了主网络故障可能带来的无法正常切断的问题，增加了断开的可靠性；
[0034](3)本发明增加了副网络-副MCU链路的调频调压功能，在主网络失效时仍能进行调频操作。
[0035](4)本发明通过主、从配电链路设置不同的延时时间，保证了正常状态下主配电链路的接通；
[0036](5)本发明采用主控制单元和从控制单元相互冗余