CN103872759B - 自动转换开关电器控制器的转换判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动转换开关电器控制器的转换判别方法及装置，其包括如下步骤：S1、采集主电源在当前工作时的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；S2、将上述采集到的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；S3、根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，S4、当根据工作状态参考值确定主电源处于故障状态时，检测备用电源的工作状态，当备用电源处于正常状态时，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。本发明操作方便，自动化程度高，提高自动转换开关转换的精度及可靠性，确保用电安全。

Description

自动转换开关电器控制器的转换判别方法及装置

技术领域

本发明涉及一种判别方法及装置，尤其是一种自动转换开关电器控制器的转换判别方法及装置，属于自动转换开关的技术领域。

背景技术

自动转换开关电器主要用于一些重要的、不宜断电的用电设备。自动转换开关电器有两路进线，即两路电源（一路为主电源，一路为备用电源），自动转换开关电器通过一路出线到用电设备。当主电源存在故障时，自动转换开关电器需要将用电设备的供电自动切换到备用电源。

现有的自动转换开关电器控制器仅仅依靠判别主电源、备用电源的电压高低作为开关自动转换的依据，而在很多情况下，因用电负载采用变频器等原因会产生较强的谐波干扰，使得自动转换开关电器控制器对电压参数的测量失去准确性，甚至相差甚远，从而经常造成自动转换开关发生误判，引起开关误动作，严重影响医院等一些重要的用电场所的正常用电，甚至危害人民生命财产安全。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自动转换开关电器控制器的转换判别方法及装置，其操作方便，自动化程度高，提高自动转换开关转换的精度及可靠性，确保用电安全。

按照本发明提供的技术方案，一种自动转换开关电器控制器的转换判别方法，所述转换判别方法包括如下步骤：

S1、采集主电源在当前工作时的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；

S2、将上述采集到的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；

S3、根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

其中，为工作状态参考值，为主电源当前工作时的电压值，为主电源的额定电压，为过压系数，为主电源当前工作时的电流值，为主电源的额定电流值，为谐波含量，为电压系数，为电流系数，为谐波系数；

S4、当根据工作状态参考值确定主电源处于故障状态时，检测备用电源的工作状态，当备用电源处于正常状态时，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

所述步骤S4中，当工作状态参考值时，确定主电源处于故障状态；检测备用电源时，当备用电源的电压处于正常范围时，则备用电源处于正常状态。

所述步骤S4中，当备用电源处于正常状态时，经过设定的延时时间后，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

一种自动转换开关电器控制器的转换判别装置，包括分析处理器，所述分析处理器的输入端与主电源电压采集电路、备用电源电压采集电路及主电源电流采样电路连接，分析处理器的输出端与主电源分合闸驱动电路及备用电源分合闸驱动电路连接；分析处理器通过主电源电压采集电路、主电源电流采样电路获取主电源在当前工作状态下的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；分析处理器将上述的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；分析处理器根据主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量，判断主电源的工作状态；当主电源处于故障且备用电源处于正常状态时，分析处理器通过备用电源分合闸驱动电路将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

所述分析处理器根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

其中，为工作状态参考值，为主电源当前工作时的电压值，为主电源的额定电压，为过压系数，为主电源当前工作时的电流值，为主电源的额定电流值，为谐波含量，为电压系数，为电流系数，为谐波系数；

所述分析处理器还与延时采集电路连接，通过延时采集电路向分析处理器内设定延时时间，在经过设定的延时时间后，分析处理器通过备用电源分合闸驱动电路将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

所述分析处理器的输入端与按键输入电路连接，分析处理器的输出端与指示灯及液晶显示屏连接。

所述分析处理器与RS485通讯接口连接。所述主电源电压采集电路、备用电源电压采集电路通过过压保护器与第一外部接线端子连接。

本发明的优点：通过对主电源工作时的电流值、电压值以及谐波含量来确定主电源的工作状态，当主电源处于故障时，能将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态，操作方便，自动化程度高，提高自动转换开关转换的精度及可靠性，确保用电安全。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的流程图。

附图标记说明：1-分析处理器、2-延时采集电路、3-按键输入电路、4-第二外部接线端子、5-第一外部接线端子、6-主电源电流采集电路、7-过压保护器、8-备用电源电压采集电路、9-主电源电压采集电路、10-指示灯、11-液晶显示屏、12-RS485通讯接口、13-主电源分合闸驱动电路及14-备用电源分合闸驱动电路。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2所示：为了能避免自动转换开关电器的误转换操作，确保用电安全，本发明转换判别方法包括如下步骤：

S1、采集主电源在当前工作时的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；

本发明实施例中，通过主电源电压采样电路9来获取主电源当前工作时的电压幅值，通过主电源电流采样电路6来获取主电源当前工作时的电流幅值，同时通过所述的主电源电压采样电路9和主电源电流采样电路6可采集得到电压、电流的相位差，电压、电流之间相位差的关系可以通过本技术领域常规的技术手段获取得到，此处不再赘述。

S2、将上述采集到的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；

具体地，上述采集的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差均为模拟量，需要将上述的模拟量转换为数字量才能进行后续的分析处理，将电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换为数字量可以采用本技术领域常规的技术手段，此处不再赘述，通过转换数字量后，即能得到所需主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量。

S3、根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

其中，为工作状态参考值，为主电源当前工作时的电压值，为主电源的额定电压，为过压系数，为主电源当前工作时的电流值，为主电源的额定电流值，为谐波含量，为电压系数，为电流系数，为谐波系数；在进行计算时，当某个测量值小于对应的额定值时，将此部分的计算值直接用0代替。

一般地，电压系数Wu可取为1，主要是由于在无谐波，无过流的情况下，电压高低直接决定开关的切换动作。电流系数Wi可取为0.2，在过流的情况下，会引起电压下降，故需加上因电流的因素引起的控制数下降，谐波系数Wh可取为-0.2，因谐波对电压的影响与过流的影响基本相反，谐波会引起电压峰值升高。在具体实施时，电压系数Wu、电流系数Wi以及谐波系数Wh可以根据需要进行对应调整，只要保证每个权重符合主电源的工作环境即可。本发明通过对主电源工作时的电流值、电压值以及谐波含量进行综合，以精确判断主电源的工作状态，从而提高对主电源工作状态切换的可靠性。

S4、当根据工作状态参考值确定主电源处于故障状态时，检测备用电源的工作状态，当备用电源处于正常状态时，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

具体地，当工作状态参考值时，确定主电源处于故障状态；检测备用电源时，当备用电源的电压处于正常范围时，则备用电源处于正常状态。工作状态参考值Pd小于1时，则能确定主电源处于正常工作状态。本发明实施例中，对于备用电源的工作状态，可只通过检测备用电源的电压即可，即备用电源的电压在设定的范围内时，能将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

进一步地，当备用电源处于正常状态时，经过设定的延时时间后，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。本发明实施例中，设定延时时间，主要是为了避免对主电源与备用电源切换的误操作，确保主电源工作的稳定性以及可靠性。

如图1所示，一种自动转换开关电器控制器的转换判别装置，包括分析处理器1，所述分析处理器1的输入端与主电源电压采集电路9、备用电源电压采集电路8及主电源电流采样电路6连接，分析处理器1的输出端与主电源分合闸驱动电路13及备用电源分合闸驱动电路14连接；分析处理器1通过主电源电压采集电路9、主电源电流采样电路6获取主电源在当前工作状态下的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；分析处理器1将上述的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；分析处理器1根据主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量，判断主电源的工作状态；当主电源处于故障且备用电源处于正常状态时，分析处理器1通过备用电源分合闸驱动电路14将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

具体地，分析处理器1可以采用单片机等常用的微处理芯片，分析处理器1对主电源、备用电源间进行切换的依据主要是主电源、备用电源之间是否存在过压、欠压或失电等情况。当分析处理器1确定主电源的工作状态不能保证用电安全时，并在检测备用电源工作正常的情况下，将整个电路切换至备用电源的工作状态。通过主电源电压采集电路9来采集获得主电源的电压信息，通过备用电源电压采样电路8来采集获得备用电源的电压信息，通过主电源电流采样电路6来获取主电源的电流信息。主电源电流采样电路6一般可以采用电流互感器，主电源电压采集电路9、备用电源电压采样电路8一般可以通过电压传感器或电阻分压电路来实现，具体实施方式为本技术领域技术人员所熟知，具体不再赘述。

所述分析处理器1根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

其中，为工作状态参考值，为主电源当前工作时的电压值，为主电源的额定电压，为过压系数，为主电源当前工作时的电流值，为主电源的额定电流值，为谐波含量，为电压系数，为电流系数，为谐波系数；

所述分析处理器1还与延时采集电路2连接，通过延时采集电路2向分析处理器1内设定延时时间，在经过设定的延时时间后，分析处理器1通过备用电源分合闸驱动电路14将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。一般地，延时采集电路2内输入的延时时间可调节，延时时间可为0~30秒，设置延时时间主要防止将电源由主电源切换至备用电源的状态时可能会引起用电的不安全。通过延时采集电路2来设定延时时间为本技术领域常规的技术手段，此处不再赘述。

所述分析处理器1的输入端与按键输入电路3连接，分析处理器1的输出端与指示灯10及液晶显示屏11连接。通过按键输入电路3可以输入其他所需的信息，通过指示灯10能指示整个电路的工作状态，通过液晶显示屏11能显示输出相关的信息。

所述分析处理器1与RS485通讯接口12连接。分析处理器1通过RS485通讯接口12与第二外部接线端子4连接，分析处理器1通过RS485通讯接口12以及第二外部接线端子4能与外部的通讯设备进行数据交换。本发明实施例中，第二外部接线端子4还与主电源分合闸驱动电路13及备用电源分合闸驱动电路14连接，主电源分合闸驱动电路13及备用电源分合闸驱动电路14通过第二外部接线端子4与自动转换开关电器连接。

所述主电源电压采集电路9、备用电源电压采集电路8通过过压保护器7与第一外部接线端子5连接。本发明实施例中，通过第一外部接线端子5主要与主电源、备用电源的电源线连接，通过过压保护器7确保主电源电压采集电路9、备用电源电压采集电路8的可靠性，避免过压导致整个电路的损坏。

本发明通过对主电源工作时的电流值、电压值以及谐波含量来确定主电源的工作状态，当主电源处于故障时，能将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态，操作方便，自动化程度高，提高自动转换开关转换的精度及可靠性，确保用电安全。

Claims (8)

1.一种自动转换开关电器控制器的转换判别方法，其特征是，所述转换判别方法包括如下步骤：

(S1)、采集主电源在当前工作时的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；

(S2)、将上述采集到的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；

(S3)、根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

Pd＝{[(UL-Ue)/Ue]/Urat}*Wu+[(IL-Ie)/Ie]*Wi+Ph*Wh

其中，Pd为工作状态参考值，UL为主电源当前工作时的电压值，Ue为主电源的额定电压，Urat为过压系数，IL为主电源当前工作时的电流值，Ie为主电源的额定电流值，Ph为谐波含量，Wu为电压系数，Wi为电流系数，Wh为谐波系数；

(S4)、当根据工作状态参考值Pd确定主电源处于故障状态时，检测备用电源的工作状态，当备用电源处于正常状态时，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

2.根据权利要求1所述的自动转换开关电器控制器的转换判别方法，其特征是：所述步骤(S4)中，当工作状态参考值Pd>1时，确定主电源处于故障状态；检测备用电源时，当备用电源的电压处于正常范围时，则备用电源处于正常状态。

3.根据权利要求1所述的自动转换开关电器控制器的转换判别方法，其特征是：所述步骤(S4)中，当备用电源处于正常状态时，经过设定的延时时间后，将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

4.一种自动转换开关电器控制器的转换判别装置，包括分析处理器(1)，其特征是：所述分析处理器(1)的输入端与主电源电压采集电路(9)、备用电源电压采集电路(8)及主电源电流采样电路(6)连接，分析处理器(1)的输出端与主电源分合闸驱动电路(13)及备用电源分合闸驱动电路(14)连接；分析处理器(1)通过主电源电压采集电路(9)、主电源电流采样电路(6)获取主电源在当前工作状态下的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差；分析处理器(1)将上述的电流幅值、电压幅值以及电压、电流之间的相位差转换计算得到主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量；分析处理器(1)根据主电源当前工作时的电流值、电压值以及谐波含量，判断主电源的工作状态；当主电源处于故障且备用电源处于正常状态时，分析处理器(1)通过备用电源分合闸驱动电路(14)将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态；

所述分析处理器(1)根据上述转换计算得到的电流值、电压值以及谐波含量判断主电源当前的工作状态，主电源当前的工作状态与电流值、电压值以及谐波含量的关系为：

Pd＝{[(UL-Ue)/Ue]/Urat}*Wu+[(IL-Ie)/Ie]*Wi+Ph*Wh

其中，Pd为工作状态参考值，UL为主电源当前工作时的电压值，Ue为主电源的额定电压，Urat为过压系数，IL为主电源当前工作时的电流值，Ie为主电源的额定电流值，Ph为谐波含量，Wu为电压系数，Wi为电流系数，Wh为谐波系数。

5.根据权利要求4所述自动转换开关电器控制器的转换判别装置，其特征是：所述分析处理器(1)还与延时采集电路(2)连接，通过延时采集电路(2)向分析处理器(1)内设定延时时间，在经过设定的延时时间后，分析处理器(1)通过备用电源分合闸驱动电路(14)将自动转换开关电器切换至备用电源的供电状态。

6.根据权利要求4所述自动转换开关电器控制器的转换判别装置，其特征是：所述分析处理器(1)的输入端与按键输入电路(3)连接，分析处理器(1)的输出端与指示灯(10)及液晶显示屏(11)连接。

7.根据权利要求4所述自动转换开关电器控制器的转换判别装置，其特征是：所述分析处理器(1)与RS485通讯接口(12)连接。

8.根据权利要求4所述自动转换开关电器控制器的转换判别装置，其特征是：所述主电源电压采集电路(9)、备用电源电压采集电路(8)通过过压保护器(7)与第一外部接线端子(5)连接。