一种基于冗余架构的智能网络配电系统及配电方法_2

文档序号:9846153阅读:来源:国知局
,增加了系统的可靠性,对于交流变频电源及直流电源均适用。
【附图说明】
[0037]图1为现有的双路双冗余输出控制示意图;
[0038]图2为本发明的以太网控制下电源的工作流程示意图;
[0039]图3为本发明主副机独立控制方案示意图;
[0040]图4为本发明配电链路输出示意图;
[0041]图5为本发明主从控制单元MCU供电交叉配电示意图;
[0042]图6为本发明主从控制单元对配电链路的控制示意图。
【具体实施方式】
[0043]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,N 2 2;
[0044]参见图5,所述主控制单元包括主通讯链路主网口和主Modbus、主控制器MCU、从控制单元供电控制器Kl和2N个第一配电链路控制开关Kl 1-K14;所述主通讯链路用于实现主控制器M⑶和上位机的通讯;主控制器M⑶控φ?」2Ν个第一配电链路控制开关Kl 1-K14的通断;从控制单元供电控制器Kl的常闭触点Κ1Α,Κ1Β控制从控制单元的供电。
[0045]从控制单元包括从通讯链路副网口和副Modbus、从控制器MCU(副MCU)、主控制单元供电控制器K2和2N个第二配电链路控制开关K21-K24;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K21-K24的通断;主控制单元供电控制器K2的常闭触点K2A,K2B控制主控制单元的供电;
[0046]参见图3,第I路主配电链路包括串联连接的控制开关I路主机、电源状态触点、主延时继电器线包K31、主延时电路、第I路从延时继电器常闭触点K32B;主延时电路实现接通延时,延时时间为Tl;所述控制开关具体参见图6,为第一配电链路控制开关两组常开触点KllA和KllB串联,第二配电链路控制开关两组常开触点K21A和K21B串联,两组串联后的开关并联作为控制开关;参见图3-4,还包括主输出控制继电器K51和主输出接触器J1-1,主延时继电器的常开触点控制主输出控制继电器K51供电,主输出控制继电器K51控制主输出接触器Jl-1的吸合,主输出接触器Jl-1控制第I路主母线的供电输出;第i路主配电链路与第I路主配电链路结构相同。
[0047]第I路从配电链路包括串联的控制开关I路从机、电源状态触点、从延时继电器线包K32、从延时电路、第I路主延时继电器常闭触点K3IB;从延时电路实现接通延时,延时时间为T2;T2>T1,所述控制开关具体参见图6,第一配电链路控制开关常开触点K13A和K13B串联,第二配电链路控制开关常开触点Κ23Α和Κ23Β串联,两组串联后的开关并联作为控制开关;还包括从输出控制继电器Κ52和主输出接触器Jl -2,从延时继电器的常开触点控制从输出控制继电器Κ52供电,从输出控制继电器Κ52控制从输出接触器J1-2的吸合,从输出接触器J1-2控制第i路从母线的供电输出。第i路从配电链路与第I路从配电链路结构相同。
[0048]参见图3,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经Δ Tl的延时(为防止竞争,设置Δ Τ1〈 Δ T2,延时电路只对接通有效,断开为瞬时)后先得电,并分别对继电器Κ32和Κ34形成电气互锁。接通I路输出和II路输出开关后,继电器Κ51和Κ53得电,输出接触器J1-1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。
[0049]实现方案中的电源在以太网遥控下的工作流程见附图2。图中共有三种信号,分别是:
[0050](I)下行实线信号为开关控制指令,上位机指令通过主副以太网发送至电源的主副网口,经内部的主副Modbus解析后,分别送至主副单片机(Μ⑶),单片机控制继电器去实现电源两路主机或副机的输出接通及故障后复位;
[0051](2)上行虚线信号为电源的状态信号(遥控状态指示、输出接通指示、脱拔指示)和变频器的工作状态参数信息(如电压、电流、转速等),主副M⑶发送状态信息至主副Modbus解析后,经主副网络至上位机;
[0052](3)下行虚线信号为变频器频率设置指令,系统设置频率值经主网络到达主M⑶后,由主MCU以485通信的方式发送至相应的变频器实现频率(转速)调节。由于485总线的特性,目前仅能通过单网络(主网络)实现调频功能。
[0053]三种信息均实现了主、从冗余。
[0054]实施例1
[0055]I) 2X2取2的配电模式
[0056]本发明中的配电输出电路如图3所示,四个变频器的状态触电表征变频器的工作状态,正常工作时为接通状态。当I路和Π路的主机与副机同时接通时,继电器K31和K33经A Tl的延时(为防止竞争,设置Δ Τ1< Δ T2,延时电路只对接通有效,断开为瞬时)后先得电,并分别对继电器K32和K34形成电气互锁。进而继电器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Π路主机(变频器3)输出供电。
[0057]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Π路电源工作状态不变。若Π路主机出现问题,切换过程与此类似。
[0058]当I路主机(变频器I)出现非截止式故障时,状态指示触点仍为接通状态,可通过遥控指令断开I路主机开关解除继电器K31对K32的电气互锁。当Π路主机(变频器3)出现非截止式故障时,可通过遥控指令断开Π路主机开关完成互切。
[0059]2)主备网络交叉配电设计
[0060]在遥控状态下,上位机指令通过主副以太网发送下行开关控制指令至电源的主副网口,经内部的主副Modbus解析后,分别送至主副MCU,单片机控制继电器去实现电源两路主机或副机的输出接通、断开及故障后复位。
[0061 ]本方法采取主副网络mj供电交叉配电的方案,如图4所示。在主副mj的5 V供电回路中串入受对置网络控制的常闭触点,即主MCU供电回路中串入受副MCU控制的常闭触点K2A和K2B,副MCU供电回路中串入受主MCU控制的常闭触点KlA和KlB。
[0062]正常状态时,系统上位机不给继电器Kl和K2发送断开指令。当主网络控制回路发生故障、KllA和KllB无法断开,可以通过副网络给继电器K2发送断开指令,切断主MCU的供电,那么继电器Kll将恢复至初始断开状态,从而断开继电器K31,切断I路主机输出。解决了主机接通后由于主网络故障导致输出无法断开的异常现象,提高了系统可靠性。
[0063]3)副网络调频、调压设计
[0064]本发明在主副M⑶之间增设了通讯接口,对于交流电由上位机经副网络发送请求调频指令至副MCU,向主MCU请求频率设置,控制电源控制器输出电压频率;对于直流电,向主MCU请求电压幅值设置,控制电源控制器输出电压幅值。主MCU收到请求指令后,即放弃占用485总线的发送功能,由副MCU接管。
[0065]基于冗余架构的智能网络配电系统的配电方法,步骤如下:
[0066](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 ;
[0067](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K11-K12;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D1-MS; 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 K13-K14;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K23-K24;
[0068](3)经延时TI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K51,K53控制主输出接触器J1-1,J2-1的吸合,主输出接触器J1-1,J2-1控制第i路主母线的供电输出。
[0069]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(K31,K33)断电,从输出控制继电器(K52,K54)控制从输出接触器
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