一种电压等级自适应切换系统及方法与流程

本发明公开了一种电压等级自适应切换系统及方法，属于电气自动化控制技术领域。

背景技术：

随着经济的不断发展，越来越多的城市采用轨道交通来满足城市的交通需求，由于轨道交通各条线路规划时需要考虑经济等因素，针对不同的线路采用不同电压等级的车辆，因此在进行车辆生产时，车辆厂就需要针对不同电压等级的车辆采用不同的电压源，传统解决方案是针对不同电压等级的车辆采用不同的电压源，按照两套相同容量等级、不同电压等级的装置进行手动切换线路设计；若在初期建设时就建设两套生产、调试线路，无疑增加了很多成本。

技术实现要素：

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种电压等级自适应切换系统及方法，提供一种经济性、实用性的可切换电压等级的调试系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电压等级自适应切换系统，包括：接触网us，直流断路器qf1，双刀双掷开关qs1，隔离开关qs2，变流器inv1，变流器inv2和切换控制器cu；

所述双刀双掷开关qs1包括两组可同时断开或闭合的定触点、动臂5和动臂6，其中一组为定触点1和定触点3、另一组为定触点2和定触点4；

所述直流断路器qf1定触点与接触网us的正极相连，直流断路器qf1的动臂分别与双刀双掷开关qs1的定触点3、变流器inv1的正极相连，

所述隔离开关qs2定触点与接触网us的负极相连，隔离开关qs2的动臂分别与双刀双掷开关qs1的定触点1、变流器inv2的负极相连；

所述双刀双掷开关qs1的动臂5分别与电压等级切换双刀双掷开关定触点4、变流器inv1的负极相连；双刀双掷开关qs1的动臂6与变流器inv2的正极相连。

进一步的，所述切换控制器cu包括ai模拟量采集模块，所述ai模拟量采集模块通过电压传感器分别采集变流器inv1的直流母线电压u1，变流器inv2的直流母线电压u2以及接触网电压us。

进一步的，所述切换控制器cu包括di数字量采集模块和do数字量控制模块，通过di数字量采集模块采集断路器qf1和隔离开关qs2的闸刀闭合状态以及双刀双掷开关qs1的动臂开合位置；通过do数字量控制模块发送信号控制断路器qf1和隔离开关qs2的闸刀闭合状态以及双刀双掷开关qs1的动臂开合位置。

进一步的，所述的接触网us电压等级包括第一电压等级和第二电压等级。

进一步的，当双刀双掷开关qs1动臂在定触点2、4位置时，变流器inv1和变流器inv2串联工作，用电系统处于第一电压等级工作模式：

当双刀双掷开关qs1动臂在定触点1、3位置时，变流器inv1和变流器inv2并联工作，用电系统处于第二电压等级工作模式。

一种电压等级自适应切换方法，通过切换控制器cu采集变流器inv1的直流母线电压u1，变流器inv2的直流母线电压u2，接触网电压us以及双刀双掷开关qs1的状态；并判断用电系统工作模式的电压等级与接触网电压us的电压等级之间是否匹配，若匹配，则变流器inv1、变流器inv2可随时投入使用，若不匹配，则通过判断切换条件，实时切换双刀双掷开关qs1的动臂位置，调整用电系统工作模式的电压等级，达到适配接触网工作的电压等级，以便随时投入运行。

进一步的，判断用电系统工作模式的电压等级与接触网电压us的电压等级之间是否匹配的具体判断方法为：

当接触网电压等级为第一电压等级，用电系统处于第一电压等级工作模式时，变流器inv1、变流器inv2可随时投入运行；

当接触网电压等级为第二电压等级，用电系统处于第一电压等级工作模式，运行前判断是否符合切换条件一，若允许用电系统切换至第二电压等级工作模式，则先进行用电系统工作模式切换，待用电系统切换至第二电压等级工作模式再投入运行；

当接触网电压等级为第一电压等级，用电系统处于第二电压等级工作模式，运行前判断是否符合切换条件二，若允许用电系统切换至第一电压等级工作模式，则先进行用电系统工作模式切换，待用电系统切换至第一电压等级工作模式再投入运行；

当接触网电压等级为第二电压等级，用电系统处于第二电压等级工作模式，变流器inv1、变流器inv2可随时投入运行。

进一步的，切换条件一的逻辑规则具体为：

s1：判断变流器inv1的直流母线电压u1是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入s2，若不小于安全电压，则转入s6；

s2：判断变流器变流器inv2的直流母线电压u2是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入s3，若不小于安全电压，则转入s6；

s3：判断接触网电压us是否处于第一电压等级电压等级工作模式，若是，则转入s4，若不是，则转入s6；

s4：判断直流断路器qf1，隔离开关qs2是否同时处于分闸状态，若是则转入s5；若不是，则转入s6；

s5：判断切换双刀双掷开关qs1动臂是否在静触点2、4位置，若是，将qs1动臂切换至静触点1、3位置后转入s7；若不是，则转入s6；

s6：退出，不符合切换条件；

s7：退出，完成切换。

进一步的，切换条件二的逻辑规则具体为：

k1：判断变流器inv1的直流母线电压u1是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入k2，若不小于安全电压，则转入k6；

k2：判断变流器变流器inv2的直流母线电压u2是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入k3，若不小于安全电压，则转入k6；

k3：判断接触网电压us是否处于第二电压等级电压等级工作模式，若是，则转入k4，若不是，则转入k6；

k4：判断直流断路器qf1，隔离开关qs2是否同时处于分闸状态，若是则转入k5；若不是，则转入k6；

k5：判断切换双刀双掷开关qs1动臂是否在静触点2、4位置，若是，将qs1动臂切换至静触点1、3位置后转入k7；若不是，则转入k6；

k6：退出，不符合切换条件；

k7：退出，完成切换。

进一步的，所述第一电压等级工作模式电压波动范围为500～900v；所述第二电压等级工作模式电压波动范围1000v～1800v。

进一步的，所述第一电压等级工作模式的最佳电压为750v；所述第二电压等级工作模式的最佳电压为1500v。

所述安全电压代表变流器直流侧电压小于保证安全切换的最小电压值。

有益效果：

1）当接触网电压等级变化时，装置自动转换为相应电压等级，以满足车辆再生制动的需要；

2）装置电压等级的切换为自动完成，无需手动操作，减少运营成本，提高系统的自动化水平；

3）可降低人工误操作导致的装置损坏，减少对供电系统的影响；

4）一套装置满足两种电压等级的需求，减少建设成本。

附图说明

图1是本发明的一次回路原理图；

图2是本发明的工作模式切换条件一逻辑图。

图3是本发明的工作模式切换条件二逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示：一种电压等级自适应切换系统，包括：接触网us，直流断路器qf1，双刀双掷开关qs1，隔离开关qs2，变流器inv1，变流器inv2和切换控制器cu；

所述双刀双掷开关qs1包括两组可同时断开或闭合的定触点、动臂5和动臂6，其中一组为定触点1和定触点3、另一组为定触点2和定触点4；

所述直流断路器qf1定触点与接触网us的正极相连，直流断路器qf1的动臂分别与双刀双掷开关qs1的定触点3、变流器inv1的正极相连，

所述隔离开关qs2定触点与接触网us的负极相连，隔离开关qs2的动臂分别与双刀双掷开关qs1的定触点1、变流器inv2的负极相连；

所述双刀双掷开关qs1的动臂5分别与电压等级切换双刀双掷开关定触点4、变流器inv1的负极相连；双刀双掷开关qs1的动臂6与变流器inv2的正极相连。

所述切换控制器cu包括ai模拟量采集模块，所述ai模拟量采集模块通过电压传感器分别采集变流器inv1的直流母线电压u1，变流器inv2的直流母线电压u2以及接触网电压us。

所述切换控制器cu包括di数字量采集模块和do数字量控制模块，通过di数字量采集模块采集断路器qf1和隔离开关qs2的闸刀闭合状态以及双刀双掷开关qs1的动臂开合位置；通过do数字量控制模块发送信号控制断路器qf1和隔离开关qs2的闸刀闭合状态以及双刀双掷开关qs1的动臂开合位置。

所述的接触网us电压等级包括750v和1500v两个可切换的电压。

当双刀双掷开关qs1动臂在定触点2、4位置时，变流器inv1和变流器inv2串联工作，用电系统处于750v工作模式：

当双刀双掷开关qs1动臂在定触点1、3位置时，变流器inv1和变流器inv2并联工作，用电系统处于1500v工作模式。

如图2所示：一种电压等级自适应切换方法，通过切换控制器cu采集变流器inv1的直流母线电压u1，变流器inv2的直流母线电压u2以及接触网电压us；判断用电系统工作模式的电压等级与接触网电压us的电压等级之间是否匹配，若匹配，则变流器inv1、变流器inv2可随时投入使用，若不匹配，则通过切换双刀双掷开关qs1的动臂位置，调整用电系统工作模式的电压等级。

判断用电系统工作模式的电压等级与接触网电压us的电压等级之间是否匹配的具体判断方法为：

当接触网电压等级为750v，用电系统处于750v工作模式时，变流器inv1、变流器inv2可随时投入运行；

当接触网电压等级为1500v，用电系统处于750v工作模式，运行前判断是否符合切换条件一，若允许用电系统切换至1500v工作模式，则先进行用电系统工作模式切换，待用电系统切换至1500v工作模式再投入运行；

当接触网电压等级为750v，用电系统处于1500v工作模式，运行前判断是否符合切换条件二，若允许用电系统切换至750v工作模式，则先进行用电系统工作模式切换，待用电系统切换至750v工作模式再投入运行；

当接触网电压等级为1500v，用电系统处于1500v工作模式，变流器inv1、变流器inv2可随时投入运行。

切换条件一的逻辑规则具体为：

s1：判断变流器inv1的直流母线电压u1是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入s2，若不小于安全电压，则转入s6；

s2：判断变流器变流器inv2的直流母线电压u2是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入s3，若不小于安全电压，则转入s6；

s3：判断接触网电压us是否处于750v电压等级工作模式，若是，则转入s4，若不是，则转入s6；

s4：判断直流断路器qf1，隔离开关qs2是否同时处于分闸状态，若是则转入s5；若不是，则转入s6；

s5：判断切换双刀双掷开关qs1动臂是否在静触点2、4位置，若是，将qs1动臂切换至静触点1、3位置后转入s7；若不是，则转入s6；

s6：退出，不符合切换条件；

s7：退出，完成切换。

切换条件二的逻辑规则具体为：

k1：判断变流器inv1的直流母线电压u1是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入k2，若不小于安全电压，则转入k6；

k2：判断变流器变流器inv2的直流母线电压u2是否小于安全电压，若小于安全电压，则转入k3，若不小于安全电压，则转入k6；

k3：判断接触网电压us是否处于1500v电压等级工作模式，若是，则转入k4，若不是，则转入k6；

k4：判断直流断路器qf1，隔离开关qs2是否同时处于分闸状态，若是则转入k5；若不是，则转入k6；

k5：判断切换双刀双掷开关qs1动臂是否在静触点2、4位置，若是，将qs1动臂切换至静触点1、3位置后转入k7；若不是，则转入k6；

k6：退出，不符合切换条件；

k7：退出，完成切换。

所述第一电压等级工作模式电压波动范围为500～900v；所述第二电压等级工作模式电压波动范围1000v～1800v。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。