引言

隨著(zhù)電力事業(yè)的發(fā)展，電力質(zhì)量日益受到人們的重視。供電的連續性是電力質(zhì)量的一個(gè)重要方面，對于某些用電部門(mén)，如醫院、機場(chǎng)、大型生產(chǎn)線(xiàn)等尤為重要。保證供電連續性的辦法是給供電對象提供主、備兩路獨立的電源，對兩路電源都進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。當一側電源發(fā)生故障時(shí)，能根據設定的切換程序準確完成向另一側電源的切換，以**限度地保證供電的連續性?，F在的新式高壓雙電源切換裝置有兩個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān).有明顯的隔離斷口.較好地保證了檢修的安全，但需兩套驅動(dòng)機構聯(lián)動(dòng)，故產(chǎn)品的工作可靠性受到極大的制約。本文開(kāi)發(fā)研制的控制系統可用一套驅動(dòng)機構驅動(dòng)主、備兩路電源，兩側都實(shí)現了實(shí)時(shí)監控。且當故障發(fā)生時(shí)，能安全、可靠地實(shí)現電源轉換，并且具備通信功能[1]，可在無(wú)人職守情況下實(shí)現雙電源自動(dòng)切換，切換時(shí)間精確到0.3s，并有自投自復、自投不自復、手動(dòng)等多種工作方式，可廣泛用于冶金、消防、化工、煤礦、高層建筑和住宅小區等場(chǎng)所。

1 主體結構

高壓雙電源自動(dòng)切換系統是由裝置本體和控制器兩大部分組成。裝置本體見(jiàn)圖l，由兩臺帶有電動(dòng)操動(dòng)機構的斷路器及附件(輔助報警觸頭等)、機械聯(lián)鎖機構、電器聯(lián)鎖、熔斷器、接線(xiàn)端子等組成。

2 雙電源轉換控制器

2.1 組成

控制器由 ARM及輸入輸出、顯示、電源和485通信等模塊組成，見(jiàn)圖2。CPU采用S3C44BOX作為微處理器.ARM在基本RISC結構上增強的特性使ARM 處理器在高性能、低代碼規模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得良好的平衡。輸入/輸出采用串行接口芯片74LS164/165,液晶模塊采用 LCM122×32，RS232/RS485接口部分采用Maxim系列芯片進(jìn)行電平轉換，控制器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘用DS1302實(shí)現，Flash Memory選用SSTT的39VF020存儲器，選用ISSI的62LV1024SRAM芯片作為外擴數據交換區，兩路三相電壓電流的采樣采用隔離變壓器完成，采樣精度為1%?？刂破麟娫措妷簽?20V(50Hz/60Hz)或12V/24V直流電源。

2.2 功能

雙電源轉換控制器監測主、備兩路電源，主要實(shí)現以下功能：

(1)測量與顯示：能夠測量?jì)陕啡嘞嚯妷?、電流、頻率、功率因數，檢測轉換開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是合閘、分閘或者脫扣等。若兩電源存在過(guò)壓、欠壓，則采樣整流得到的直流電壓信號與設定的所要求的電壓相比較，會(huì )偏大或者偏小。若存在缺相情況，則經(jīng)整流后得到的直流電壓較三相電整流后得到的直流電壓會(huì )低，且會(huì )出現過(guò)零現象。將系統的狀態(tài)在面板上用LCD和發(fā)光二極管顯示出來(lái)。

(2)判斷與控制：控制器對兩路電的供電質(zhì)量進(jìn)行延時(shí)判斷后，具有0min～1.5min可調的自動(dòng)切換時(shí)間來(lái)控制轉換開(kāi)關(guān)切換。轉換開(kāi)關(guān)可以是兩個(gè)機械聯(lián)鎖的接觸器。

(3)編程與設置：允許用戶(hù)對工作狀態(tài)“自動(dòng)/手動(dòng)”、“一路優(yōu)先供電、二路優(yōu)先供電和無(wú)優(yōu)先供電”通信參數、轉換需要的各種延時(shí)等參數進(jìn)行更改設定

(4)直流電源：控制器的供電電源可以外接直流供電(12V～24V)也可以不接;不接時(shí)，當兩路A相電壓都沒(méi)有時(shí).系統報警。

(5)參數整定：控制器的所有參數均采用數字化調整，每個(gè)參數均可以單獨調整，因此不會(huì )對其它參數造成影響，提高了整機的可靠性和穩定性。在兩個(gè)電源轉換的過(guò)程中.為了使供電電路穩定。保證切換過(guò)程的準確性和安全性，避免由于短時(shí)電壓變化導致的誤動(dòng)作需要人為延時(shí)，延時(shí)時(shí)間由用戶(hù)通過(guò)分檔開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，由開(kāi)關(guān)量輸入系統。

(6)雙電源供電雙分狀態(tài)：系統負載于雙分狀態(tài)時(shí).不論兩組電源是否正常以及系統處于“手動(dòng)”和“自動(dòng)”的預置狀態(tài)，系統都仍然保持雙分狀態(tài)[2]

(7)產(chǎn)品保護功能：具有過(guò)負荷和短路保護.斷相和斷路保護.失壓和欠壓保護。

(8)高性能ARM程序控制：采用模塊化結構設計.具有極強的抗電磁干擾能力.適合在強電磁干擾的復雜環(huán)境中使用.無(wú)噪聲運行。采用嵌入式安裝方式，結構緊湊.節能降耗。符合**綠色電氣產(chǎn)品標準。同時(shí)具有RS232、RS485串行通信接口，借助于PC或數據采集系統上運行的軟件，能提供一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的對工業(yè)和民用建筑物的雙電源切換管理方案。

2.3 軟件系統

在高壓環(huán)境中，不可避免地會(huì )遇到電源波動(dòng)、電磁波輻射等干擾。當遇到強干擾時(shí)，運行的程序會(huì )產(chǎn)生異常、出錯、跑飛，甚至死循環(huán)，造成了系統的崩潰。因此，除了在電路上增加抗干擾的措施外，單片機型號的選取和一些軟件措施也是必要的。在軟件中設置了看門(mén)狗程序，以監控系統的運行。

控制器的軟件功能以檢測和控制為主，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。外部硬件電路已經(jīng)完成了電壓故障的判定，程序只需讀取相應的故障狀態(tài)位輸入.經(jīng)位判斷后轉入相應故障處理程序即可。其切換過(guò)程的控制是雙電源轉換控制器的核心功能之一，雙電源轉換控制器的軟件流程見(jiàn)圖3。

2.4 抗干擾措施

干擾會(huì )影響控制器的穩定運行，所以在電路設計方面采取了多種抗干擾措施：

(1)通過(guò)隔離器件傳輸信息，在電氣上將單片機與各種傳感器、開(kāi)關(guān)等隔離開(kāi)來(lái)，可以較好地防止串模干擾。

(2)合理布置地線(xiàn)，將系統中的數字地與模擬地分開(kāi)，最后在一點(diǎn)相連.避免了數字信號對模擬信號的干擾。

(3)電源進(jìn)線(xiàn)端加去耦電容，在削弱各類(lèi)高頻干擾。

3 遠程監控模塊

遠程監控包括設備狀態(tài)及電力參數采集、GPRS通信網(wǎng)絡(luò )和監控中心3大部分。電力設備在生產(chǎn)現場(chǎng)安裝，通過(guò)現場(chǎng)的控制系統采集設備狀態(tài)及電力參數;GPRS通信網(wǎng)絡(luò )是監控中心與現場(chǎng)設備問(wèn)數據傳輸的橋梁，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )使現場(chǎng)設備的相關(guān)參數能夠定時(shí)傳送到監控中心計算機：監控中心一方面通過(guò) GPRS網(wǎng)絡(luò )與現場(chǎng)監測器進(jìn)行雙向通信，另一方面為用戶(hù)提供一個(gè)可視化界面，讓用戶(hù)足不出戶(hù)即可了解遠方設備相對實(shí)時(shí)的運行狀況[3]。遠程監控模塊結構見(jiàn)圖4。

4 試驗測試

根據**技術(shù)標準.本研究對研制成功的樣品進(jìn)行了性能指標測試，測試結果表明，控制器能在不同的設定故障情況進(jìn)行識別，并按照用戶(hù)的要求準確動(dòng)作，所測結果完全滿(mǎn)足設計要求與實(shí)際使用需要。

5 總結

本文研制的雙電源轉換控制器能夠對雙路電源的過(guò)壓、欠壓和缺相等故障進(jìn)行檢測，不僅能實(shí)現自投自復、只常、只備、自投不自復、自動(dòng)脫扣檢測、斷電再扣等工作模式，且能準確地實(shí)現兩路電源間的可靠切換。其主要有以下幾點(diǎn)：設有3工位自動(dòng)隔離開(kāi)頭，有3個(gè)投切位置;為了防選源向全離閘必須先解保險鎖;操作機構除自動(dòng)切換系統外還保留了手動(dòng)切換方式，提供了備用的操作方法。來(lái)源C114網(wǎng))