专利名称：基于可编程计算机控制器的备用电源自动投切装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种备用电源自动投切装置，具体涉及一种基于可编程 计算机控制器的备用电源自动投切装置。
背景技术：
供电系统和发电厂通常都配备有备用电源自动投切装置(简称备自投)， 用于主电源发生故障时，通过备用自动投切装置自动切换，将备用电源投入 运行，以保证持续可靠的供电。
现有备用电源自动投切装置，大多采用继电器作为控制器，该控制器的 动作逻辑简单、切换耗时较长，^不能满足电源快速自动投切的需要。
采用可编程逻辑控制器PLC作为备用电源自动投切装置的控制器，具有 可靠性高、逻辑功能强大的特点，但其电压输入信号和电流信号需通过变送 器才能取得，产生几百毫秒的延时，不能满足电源快速投切的要求，且可编 程逻辑控制器PLC的频率和相位很难测量，无法实现电源的同期投切。
采用数字信号处理器DSP或单片机作为备用电源自动投切装置的控制 器，由于该控制器的硬件没有可执行的统一标准，且装置中元器件的生产、 检测、筛选、老化处理和焊接工艺都无章可循，造成元器件的质量差、可靠 性较低，进而导致控制器的可靠性差，运行中出现死机等现象。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于可编程计算机控制器的备用电源自动投切装置，不仅能满足电源快速投切与同期投切的要求，而且可靠性较高。 本实用新型所采用的技术方案是， 一种基于可编程计算机控制器的备用 电源自动投切装置，包括可编程计算机控制器，可编程计算机控制器的输入
端分别与并列设置的电压调理电路i、电压调理电路n、电压调理电路m、 电流调理电路i 、电流调理电路n、整形电路i 、整形电路n和整形电路in 相连接，可编程计算机控制器的输出端分别与并列设置的脉冲放大电路相连接。
本实用新型的特征还在于，
可编程控制器采用2005系列的IP161模块。
可编程计算机控制器分别与人机界面和通讯接口相连接。 本实用新型具有以下优点
1. 采用整形电路、放大电路、触摸屏和可编程计算机控制器对备用电源 自动投切装置进行控制，提高了该装置的可靠性及切换速度。
2. 采用可编程计算机控制器pcc作为备用电源自动投切装置的主控制 器，备用电源自动投切装置在具有高可靠性的同时，又具有编程容易、调试 方便、执行速度快、便于检修维护、成本低等特点。
图i是本实用新型装置一种实施例的结构示意图。 图中，i.电压调理电路i， 2.电压调理电路n， 3.电压调理电路m, 4. 电流调理电路i， 5.电流调理电路n， 6.整形电路i， 7.整形电路n， 8.整形
电路III， 9.断路器QF1， 10.断路器QF2， ll.可编程计算机控制器，12.通讯 接口， B.脉冲放大电路I, 14.脉冲放大电路n， 15.脉冲放大电路ffl， 16. 脉冲放大电路IV， 17.人机界面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 本实用新型一种实施例的结构，如图1所示。包括可编程计算机控制器
11，可编程计算机控制器11的一侧并列设置有模拟量输入接口和高速数字
量输入接口，另一侧设置有高速数字量输出接口。
可编程计算机控制器ll的模拟量输入通道AIl、 AI2、 AI3、 AI4和AI5 分别通过模拟量输入接口与电压调理电路I 1、电压调理电路I12、电压调理 电路IH3、电流调理电路I4和电流调理电路II5相连接；可编程计算机控制 器11的高速数字量输入通道DIl、 DI2、 DD、 DI4和DI5分别通过高速数字 量输入接口与整形电路I6、整形电路I17、整形电路1118、断路器QF19和 断路器QF2 10相连接。
可编程计算机控制器11的高速数字量输出通道D06、D07、D08和D09 分别通过高速数字量输出口与脉冲放大电路I 13、脉冲放大电路I114、脉冲 放大电路I1115和脉冲放大电路IV16相连接，脉冲放大电路I 13和脉冲放大 电路IIH5分别与断路器QF1相连接，脉冲放大电路II 14和脉冲放大电路IV 16分别与断路器QF2相连接。
可编程计算机控制器11分别与人机界面17和通讯接口 12相连接。 可编程计算机控制器11采用2005系列IP161模块，该模块包括处理器 CPU、时间处理单元TPU和存储单元。
电压调理电路I 1、整形电路I 6和电流调理电路I 4分别与电源A连接。 电压调理电路Il2、整形电路n7和电流调理电路Il5分别与电压B相接。 电压调理电路I113和整形电路I118分别与母线相接。 整形电路I 6、整形电路II7和整形电路I118的结构相同。脉冲放大电路I 13和脉冲放大电路ni15分别控制断路器QF1的合闸与 分闸。
脉冲放大电路II14和脉冲放大电路IV16分别控制断路器QF2的合闸与分闸。
电源A、电源B和母线的电压分别通过与之相接的电压调理电路I 1、 电压调理电路I12和电压调理电路I113转变为电压信号，该电压信号分别通 过模拟量输入通道AIl、 AI2和AI3送入可编程计算机控制器11中的时间处 理单元TPU，并经时间处理单元交流采样，利用傅立叶算法分别计算出电源 A、电源B和母线电压的幅值。
电源A和电源B的电流分别通过电流调理电路I 4和电流调理电路II5 转变为电流信号，该电流信号分别通过模拟量通道AI4和AI5送入可编程计 算机控制器11中的时间处理单元，并通过时间处理单元采样交流，利用傅 立叶算法分别计算出电源A和电源B的电流的幅值。
同时，电源A、电源B和母线的电压分别通过整形电路I6、整形电路 in和整形电路ms转变为方波信号，然后，将该方波信号分别通过高速数 字量通道DIl、 DI2和DI3送入可编程计算机控制器11的时间处理单元，时 间处理单元利用DIT函数对接收到的方波信号的频率和相位差进行测量， 为同期合闸提供依据。
断路器QF1和断路器QF2分别通过高速数字量通道DI4和DI5接入可 编程计算机控制器11，以实现对断路器状态的检测及断路器合闸时间的测 量。可编程计算机控制器11根据通过高速数字量通道DI4和DI5输入的信 号，按软件编写的自投逻辑规律输出断路器的合闸信号或分闸信号，可编程 计算机控制器11发出的断路器控制信号分别由高速数字量输出通道DI6、DI7、 DI8和DI9送入脉冲放大电路，并经脉冲放大电路放大后进入断路器
的控制线圈，控制断路器的合闸与分闸。
通讯接口 12用于与上位监控系统或其它设备之间的通讯。 人机接口 17用于现场显示、相关参数和运行方式的设置。 本实用新型自动投切装置的工作过程-
将电源A和电源B分别通过电路与母线相接，电源A为工作电源，电 源B为备用电源，该电路上分别设置有断路器QF1与断路器QF2，将备用 电源自动投切装置接入电路，并由其控制断路器QF1和断路器QF2。当电 源A出现故障，母线失压后，自动投切装置的可编程计算机控制器ll检测 到母线的电压小于系统电压后，可编程计算机控制器11根据检测的具体情 况，控制自动投切装置触发断路器QF1，将备用电源与母线之间的电路接通， 将备用电源投入使用①若母线电压与电源B电压的差值不大、母线相位与 电源B的相位差为0。 10。，且母线频率下降较慢，可编程计算机控制器ll 快速发出断路器QF2的合闸脉冲信号，该脉冲信号经脉冲放大电路I 13放 大后，向断路器QF21发出合闸的指令，断路器QF2合闸，将备用电源与母 线接通，使得备用电源投入使用；(1)若母线电压低于正常电压的80%、母线 频率下降较快每秒下降1HZ以上，且母线电压和电源B电压的相位差在变 化，可编程计算机控制器11启动同期合闸程序，采用同期合闸的方法将电 源B投入使用；③若母线电压低于正常电压20%，则可编程计算机控制器 11发出脉冲信号，该脉冲信号经脉冲电路放大器放大后，控制断路器QF2 合闸，使得电源B与母线接通，将电源B投入使用。
可编程计算机控制器ll，在发出合闸脉冲的同时，启动断路器合闸时间 测量程序，测量断路器的合闸时间，为下一次的同期合闸提供依据。断路器QF2合闸后，可编程计算机控制器11对电源B流向母线的电流 进行测量，若该电流超过整定值，则控制断路器QF2快速跳开，即过负荷联 切。如果断路器QF2合闸后，继电保护动作使断路器QF2跳开，表明电路 出现故障，此时闭锁备自投动作，避免将电源B接入故障电路。在进行上述 操作的同时，可编程计算机控制器11实时记录切换过程的电压、电流及开 关量的变化，以备査询和分析。
本实用新型装置的控制器采用可编程计算机控制器11，利用其独有的时 间处理单元TPU，解决了现有技术中存在的频率、相位、电压和电流不能快 速准确测量等问题，具有可靠性高、执行速度快、维护方便和成本较低的特 点。
权利要求1. 一种基于可编程计算机控制器的备用电源自动投切装置，其特征在于，包括可编程计算机控制器(11)，可编程计算机控制器(11)的输入端分别与并列设置的电压调理电路I(1)、电压调理电路II(2)、电压调理电路III(3)、电流调理电路I(4)、电流调理电路II(5)、整形电路I(6)、整形电路II(7)和整形电路III(8)相连接，可编程计算机控制器(11)的输出端分别与并列设置的脉冲放大电路相连接。
2. 根据权利要求1所述的备用电源自动投切装置，其特征在于，所述的 可编程控制器(11)采用2005系列的IP161模块。
3. 根据权利要求1所述的备用电源自动投切装置，其特征在于，所述的 可编程计算机控制器(11)分别与人机界面(17)和通讯接口 (12)相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于可编程计算机控制器的备用电源自动投切装置，包括可编程计算机控制器，可编程计算机控制器的输入端分别与并列的电压调理电路I、电压调理电路II、电压调理电路III、电流调理电路I、电流调理电路II、整形电路I、整形电路II和整形电路III相连接，可编程计算机控制器的输出端分别与并列的脉冲放大电路相连接。本实用新型备用电源自动投切装置，采用可编程计算机控制器作为投切装置的控制器，使得自动投切装置，不仅具有高可靠性，而且具有编程容易、开发周期短、调试方便、执行速度快、便于检修维护、成本低以及更利于描述复杂的控制思想等特点。
文档编号H02J9/06GK201247971SQ200820029719
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者余向阳, 南海鹏, 吴罗长, 宝 朱, 王文清 申请人:西安理工大学