一种直流电源切换装置以及直流供电电源的制作方法

本发明涉及一种直流电源切换装置以及直流供电电源，属于电源及电路技术领域。

背景技术：

近年来，我国(特)高压直流输电工程技术迅速发展，换流阀作为直流工程的核心设备，发挥了至关重要的作用。合适的温度环境是换流阀安全稳定运行的前提，而换流阀冷却系统(以下简称阀冷系统)则是为换流阀提供合适温度环境的重要设备，随着阀冷系统重要性的逐渐凸显，国内外阀厂家对阀冷系统的要求也越来越严苛。阀冷控制系统作为阀冷系统的核心控制装置，其能否稳定运行直接决定了阀冷系统的稳定运行，一旦阀冷控制系统的供电电源发生故障，将直接导致阀冷系统停运，无法继续为换流阀提供散热功能，并最终导致换流阀停止运行，造成严重的经济损失。

目前，阀冷控制系统的供电电源均采用直流供电，两路直流电源自动切换后形成一段母线供电。如图1所示，直流电源进线1中设有第一电压检测继电器ku1的线圈，第一电压检测继电器ku1的常开触点与第一接触器km1的线圈串联构成了用于将第一直流电源进线切换为第二直流电源进线的第一控制回路；直流电源进线2中设有第二电压检测继电器ku2的线圈，第一电压检测继电器ku1的常开触点与第一接触器的线圈串联构成了用于将第二直流电源进线切换为第一直流电源进线的第二控制回路。例如，当直流电源进线1供电投入时，若第一电压检测继电器ku1检测到直流电源1故障或者发生波动(欠压、过压等)时，则自动切换至直流电源2；同样的，当直流电源进线2供电投入时，若第二电压检测继电器ku2检测到直流电源2故障或者发生波动(欠压、过压等)时，则自动切换至直流电源1。当两路电源均故障时，两路直流电源均退出投入。此种供电方式存在以下缺点：

1、当由于两路直流电源的电压检测继电器均发生故障时，会造成两路直流电源均无法投入，影响阀冷设备的正常运行；

2、直流电源短时间失电时，容易造成控制系统掉电重启，影响阀冷设备的正常运行；

3、电源切换装置长时间使用后，切换时由于硬件自身反应时间变长，容易造成控制系统掉电重启，影响阀冷设备的正常运行。

基于上述分析，对电源切换装置的切换方式进行优化并对母线进行处理以应对电源短时间失电情况成为阀冷控制系统供电亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种直流电源切换装置以及直流供电电源，用于解决由于电压监视继电器自身故障导致控制系统的两路电源均无法投入的问题，进一步地解决电源波动或切换时间变长导致控制系统掉电重启的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流电源切换装置，包括用于切换第一直流电源进线的第一控制回路以及用于切换第二直流电源进线的第二控制回路，所述直流电源切换装置还包括第一电压监视继电器以及第二电压监视继电器；所述第一电压监视继电器的线圈用于连接第一直流电源进线，所述第一电压监视继电器的常开触点串设在所述第一控制回路中；所述第二电压监视继电器的线圈用于连接第二直流电源进线，所述第二电压监视继电器的常开触点串设在所述第二控制回路中，所述第一电压监视继电器的常开触点的两端并联有所述第二电压监视继电器的常闭触点，所述第二电压监视继电器的常开触点的两端并联有所述第一电压监视继电器的常闭触点。

进一步的，该直流电源切换装置包括第一接触器和第二接触器；所述第一控制回路串设有所述第一接触器的线圈以及所述第二接触器的常闭触点，所述第一接触器的常开主触点用于串设在第一直流电源进线中；所述第二控制回路串设有所述第二接触器的线圈以及所述第一接触器的常闭触点，所述第二接触器的常开主触点用于串设在第二直流电源进线中。

进一步的，所述第一接触器的常开主触点和第二接触器的常开主触点均采用双刀双掷触点。

本发明还提供了一种直流供电电源，包括第一直流电源进线、第二直流电源进线、直流母线以及直流电源切换装置，所述第一直流电源进线和第二直流电源进线并联后与所述直流母线串联；所述直流电源切换装置包括用于切换第一直流电源进线的第一控制回路以及用于切换第二直流电源进线的第二控制回路，所述直流电源切换装置还包括第一电压监视继电器以及第二电压监视继电器；所述第一电压监视继电器的线圈连接第一直流电源进线，所述第一电压监视继电器的常开触点串设在所述第一控制回路中；所述第二电压监视继电器的线圈连接第二直流电源进线，所述第二电压监视继电器的常开触点串设在所述第二控制回路中，所述第一电压监视继电器的常开触点的两端并联有所述第二电压监视继电器的常闭触点，所述第二电压监视继电器的常开触点的两端并联有所述第一电压监视继电器的常闭触点。

进一步的，该直流供电电源还包括串设在所述直流母线的正接线端和负接线端之间的电源缓冲装置，所述电源缓冲装置包括用于充放电的缓冲电容。

进一步的，该直流供电电源还包括防回流二极管，所述电源缓冲装置还包括缓冲电阻和缓冲二极管；所述缓冲电阻和所述缓冲电容串联构成充电回路；所述缓冲二极管与所述缓冲电容串联构成放电回路。

进一步的，该直流供电电源还包括防回流二极管，所述第一直流电源进线和第二直流电源进线的正接线端并联后连接所述防回流二极管的阳极，所述防回流二极管的阴极连接所述直流母线的正接线端。

进一步的，所述直流电源切换装置包括第一接触器和第二接触器；所述第一控制回路串设有所述第一接触器的线圈以及所述第二接触器的常闭触点，所述第一接触器的常开主触点用于串设在第一直流电源进线中；所述第二控制回路串设有所述第二接触器的线圈以及所述第一接触器的常闭触点，所述第二接触器的常开主触点用于串设在第二直流电源进线中。

进一步的，所述第一接触器的常开主触点和第二接触器的常开主触点均采用双刀双掷触点。

本发明的有益效果是：

在第一控制回路中，通过将第一电压监视继电器的常开触点与第二电压监视继电器的常闭触点并联；在第二控制回路中，通过将第二电压监视继电器的常开触点与第一电压监视继电器的常闭触点并联，当两路电压监视继电器同时故障时，保证了可以有一路直流电源投入供电，增强了供电可靠性。

进一步的，通过在直流母线的正接线端和负接线端之间增加了由缓冲电容构成的电源缓冲装置，在电源切换的间隔或直流母线波动等故障引起的母线短时间失电情况下，可以由电源缓冲装置对直流母线放电，保证了直流母线的供电可靠性。

进一步的，通过在第一直流电源进线和第二直流电源进线的正接线端并联后通过防回流二极管连接直流母线的正接线端，有效避免了电源缓冲装置在对直流母线放电过程中会出现向直流电源进线反向放电的情况。

附图说明

图1是现有技术中直流电源切换装置的电气原理图；

图2是本发明中直流电源切换装置的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种直流供电电源，下面以该直流供电电源给阀冷控制系统供电为例进行说明。如图2所示，该直流供电电源包括两路直流电源，分别为第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源进线(直流电源进线1)与第二直流电源进线(直流电源进线2)并联后接直流母线，直流电源进线1、直流电源进线2与直流母线的连接通过直流电源切换装置来实现。下面就直流电源切换装置进行详细介绍。

直流电源切换装置包括第一电压监视继电器、第二电压监视继电器、用于将第一直流电源进线切换为第二直流电源进线的第一控制回路以及用于将第二直流电源进线切换为第一直流电源进线的第二控制回路。

具体的，第一电压监视继电器ku1的线圈连接直流电源进线1，用以监视第一直流电源的电源情况。第二电压监视继电器ku2的线圈连接直流电源进线2，用以监视第二直流电源的电源情况。

第一控制回路串设在直流电源进线1的正进线和负进线之间，由第一电压监视继电器ku1的常开触点与第二电压监视继电器ku2的常闭触点并联后依次与第二接触器km2的常闭触点、第一接触器km1的线圈串联组成。第一接触器km1的常开主触点串设在第一直流电源进线中。相应的，第二控制回路串设在直流电源进线2的正进线和负进线之间，由第二电压监视继电器ku2的常开触点与第一电压监视继电器ku1的常闭触点并联后依次与第一接触器km1的常闭触点、第二接触器km2的线圈串联组成。第二接触器km2的常开主触点串设在第二直流电源进线中。另外，在直流电源进线1中串设有直流断路器qf1的常开主触点，在直流电源进线2中串设有直流断路器qf2的常开主触点。

下面以由直流电源进线1切换到直流电源进线2为例，对直流电源切换装置的控制原理进行介绍。

正常情况下，直流电源1投入供电时，直流断路器qf1的常开主触点闭合，第一电压监视继电器ku1的线圈带电，第一电压监视继电器ku1的常开触点闭合、常闭触点断开；直流断路器qf2的常开主触点闭合，第二电压监视继电器ku2的线圈带电，第二电压监视继电器ku2的常开触点闭合、常闭触点断开。第一接触器km1的线圈带电，第一接触器km1的常开主触点闭合、常闭主触点断开；第二接触器km2的线圈不带电，第二接触器km2的常开主触点断开、常闭主触点闭合。通过将第一接触器km1的常闭主触点和第二接触器km2的常闭主触点分别串联在第二控制回路和第一控制回路中，实现互锁功能。

当第一电压监视继电器ku1检测到直流电源进线1出现失电、过压、欠压等情况时，第一电压监视继电器ku1的常开触点断开，第一电压监视继电器ku1的常闭触点闭合，而此时第二电压监视继电器ku2常闭触点也处于断开状态，第一接触器km1的线圈断电，串设在直流电源进线1中的第一接触器km1的常开主触点断开，串设在第二控制回路中的第一接触器km1的常闭主触点闭合。最终，在第一控制回路控制和第二控制回路控制的作用下，直流电源进线1切换到直流电源进线2。

正常情况下，当直流电源2投入供电时，由于由直流电源进线2切换到直流电源进线1的控制过程与由直流电源进线1切换到直流电源进线2的控制过程一样，此处不再赘述。

在特殊情况下，若第一电压监视继电器ku1和第二电压监视继电器ku2均发生故障时，若先投入直流电源1，由于第一电压监视继电器ku1的常开触点与第二电压监视继电器ku2的常闭触点并联，第一控制回路控制导通，第一接触器km1的线圈带电，串设在直流电源进线1中的第一接触器km1的常开主触点闭合，由直流电源1给直流母线供电。同样的，若先投入直流电源2，则由直流电源2给直流母线供电。通过在第一控制回路中将第一电压监视继电器ku1的常开触点与第二电压监视继电器ku2的常闭触点并联，通过在第二控制回路中将第二电压监视继电器ku2的常开触点与第一电压监视继电器ku1的常闭触点并联，可有效避免正常使用过程中由于电压监视器自身故障导致两路电源均无法投入的问题出现。

另外，如图2所示，该直流供电电源还包括母线保护装置，该母线保护装置包括一个由缓冲电容c1、缓冲电阻r1、缓冲二极管v1组成的电源缓冲装置以及一个防止缓冲电流回流的防回流二极管v2。

其中，缓冲电容c1和缓冲电阻r1串联构成了充电回路，用于直流母线对缓冲电容c1进行充电，缓冲电阻r1用于限制充电电流，防止充电电流过大；缓冲电容c1和缓冲二极管v1串联构成了放电回路，用于缓冲电容c1对直流母线进行放电。在本实施例中，缓冲二极管v1的阴极接至直流母线的正接线端，缓冲二极管v1的阳极接至缓冲电容c1的正端，缓冲电容c1的负端接至直流母线的负接线端。当然，电源缓冲装置的具体电路结构并不固定，在实现相同功能的情况下，还包括其他变形。另外，电源缓冲装置也可以是单独的一个缓冲电容，来实现对直流母线的放电。

防回流二极管v2设置在母线进线处，直流电源进线1和直流电源进线2的正接线端并联后连接防回流二极管v2的阳极，防回流二极管v2的阴极连接直流母线的正接线端，用于防止当电源缓冲装置对直流母线放电时放电电流回流至直流电源进线中。

在现有的阀冷控制系统的供电回路中，由于双电源切换装置元件自身特性，导致电源切换时间越来越长，或者两路直流电源进线均发生波动时，极易造成阀冷控制系统掉电重启，严重影响阀冷控制系统运行的稳定性。而在本直流供电电源中，当两路直流电源切换的间隔或直流母线波动等故障引起的母线短时间失电时，可以由电源缓冲装置实现对直流母线放电，从而保证阀冷控制系统的可靠供电，而防回流二极管v2可避免在电源缓冲装置向直流母线供电的过程中会出现向两路直流电源进线反向放电的情况。因此，母线保护装置可以有效地对直流母线电源进行缓冲保护，以确保阀冷控制系统继续稳定运行。