CN107623256A - 开关柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的开关柜及其控制方法，涉及电气设备技术领域。该开关柜用于对第一电源和第二电源进行控制及保护，包括第一断路器、第二断路器、第一供电回路和第二供电回路。第一断路器包括第一失压线圈，第一供电回路连接于第一失压线圈与第一电源之间，第一供电回路包括第一过电流保护器。第二断路器包括第二失压线圈，第二供电回路连接于第二失压线圈与第二电源之间，第二供电回路包括第二过电流保护器。通过上述设计，开关柜所使用元器件较少，能够实现对第一电源和第二电源的三段电流保护和失压保护。

Description

开关柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体而言，涉及一种开关柜及其控制方法。

背景技术

开关柜(switch cabinet)是一种电气设备，主要作用是在电力***进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。现有技术中，开关柜的设计结构较多，为了确保使用的安全可靠性，所使用元器件大都较多，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关柜及其控制方法，以解决现有的开关柜所使用元器件较多，成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种开关柜，用于对第一电源和第二电源进行控制及保护，所述开关柜包括第一断路器、第二断路器、第一供电回路和第二供电回路；

所述第一断路器包括第一失压线圈，所述第一供电回路连接于所述第一失压线圈与所述第一电源之间，所述第一供电回路包括第一过电流保护器，所述第一过电流保护器用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第一断路器通过第一控制开关与第一供电回路连接，用以在所述第一失压线圈感应到电压低于额定值时，通过所述第一失压线圈控制所述第一控制开关切断电源，以实现失压保护；

所述第二断路器包括第二失压线圈，所述第二供电回路连接于所述第二失压线圈与所述第二电源之间，所述第二供电回路包括第二过电流保护器，所述第二过电流保护器用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第二断路器通过第二控制开关与第二供电回路连接，用以在所述第二失压线圈感应到电压低于额定值时，通过所述第二失压线圈控制所述第二控制开关切断电源，以实现失压保护。

可选地，所述第一断路器还包括第一分闸指示灯和第一合闸指示灯，所述第二断路器还包括第二分闸指示灯和第二合闸指示灯；

所述第一分闸指示灯和第一合闸指示灯连接于所述第一供电回路与第一失压线圈之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示；

所述第二分闸指示灯和第二合闸指示灯连接于所述第二供电回路与第二失压线圈之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示。

可选地，所述第一供电回路还包括第一变压器，所述第二供电回路还包括第二变压器；

所述第一过电流保护器的一端连接于所述第一电源、另一端连接于所述第一变压器的初级线圈，所述第一分闸指示灯和第一合闸指示灯连接于所述第一变压器的次级线圈与所述第一失压线圈之间；

所述第二过电流保护器的一端连接于所述第二电源、另一端连接于所述第二变压器的初级线圈，所述第二分闸指示灯和第二合闸指示灯连接于所述第二变压器的次级线圈与所述第二失压线圈之间。

可选地，所述开关柜还包括接地保护电路，所述接地保护电路连接有指示所述接地保护电路正常工作与否的检测指示灯。

可选地，所述开关柜还包括用以为外接设备供电的配电电路，所述配电电路与所述第一断路器和第二断路器的输出端连接，以接收该输出端输出的电源为外接设备供电。

可选地，所述配电电路包括变压设备，所述变压设备的初级线圈与所述第一断路器和第二断路器的输出端连接、次级线圈与外接设备电性连接，所述变压设备用以将所述第一断路器和第二断路器输出的电压变换为外接设备所需电压并输出。

可选地，所述开关柜还包括电压检测电路和电流检测电路；

所述电压检测电路与所述第一断路器和第二断路器的输出端连接，所述电流检测电路与所述第一断路器和第二断路器的输出端连接。

可选地，所述第一电源包括经变压设备降压后的电源；所述第二电源包括应急发电机发出的电源。

可选地，所述开关柜还包括：调速器、电压调节器、检测组件和显示组件；

所述调速器与所述应急发电机连接，用以控制所述应急发电机的励磁；

所述电压调节器与所述应急发电机连接，用以对所述应急发电机输出的电压进行调节；

所述检测组件与所述电压调节器的输出端连接，用以对所述电压调节器输出的电压和电流进行检测；

所述显示组件与所述检测组件连接，用以对所述检测组件检测到的电压和电流进行显示。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种开关柜的控制方法，应用于上述开关柜，所述方法包括：

第一过电流保护器获得第一电源输出的电流，若该电流大于预设值，则切断电源，以实现三段电流保护；若该电流小于所述预设值，则将该电流输出至第一失压线圈；

第一失压线圈判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则通过第一控制开关切断电源；若高于额定值，则将输入的电流输出；

第二过电流保护器获得第二电源输出的电流，若该电流大于预设值，则切断电源，以实现三段电流保护；若该电流小于所述预设值，则将该电流输出至第二失压线圈；

第二失压线圈判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则通过第二控制开关切断电源；若高于额定值，则将输入的电流输出。

本发明实施例提供的开关柜及其控制方法，通过对开关柜的巧妙设计，使得采用相对于现有技术较少的元器件即可实现三段电流保护和失压保护，在确保开关柜使用安全可靠性地同时，有效降低了开关柜的成本，提高了开关柜的性价比，适合大规模推广应用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的开关柜的电路原理图。

图2为本发明实施例提供的开关柜的另一电路原理图。

图3为本发明实施例提供的开关柜的一种结构框图。

图4为本发明实施例提供的第一电源的保护流程图。

图5为本发明实施例提供的第二电源的保护流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明实施例提供了一种开关柜，用于对第一电源和第二电源进行控制及保护。所述开关柜包括第一断路器-Q1、第二断路器-Q2、第一供电回路U1和第二供电回路U2。

第一电源和第二电源可以有多种选择，可选地，在本实施例中，所述第一电源包括经变压设备+D-1T降压后的电源，所述第二电源包括应急发电机发出的电源。

本发明实施例，第一断路器-Q1和第二断路器-Q2的结构相同，二者分别与第一电源和第二电源连接，以实现对第一电源和第二电源的三段电流保护及失压保护。

其中，所述第一断路器-Q1包括第一失压线圈MN1，所述第一供电回路U1连接于所述第一失压线圈MN1与所述第一电源之间，所述第一供电回路U1包括第一过电流保护器F1，所述第一过电流保护器F1用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第一断路器-Q1通过第一控制开关Q11与第一供电回路U1连接，用以在所述第一失压线圈MN1感应到电压低于额定值时，通过所述第一失压线圈MN1控制所述第一控制开关Q11切断电源，以实现失压保护。

可选地，第一供电回路U1还包括第一变压器-T1，所述第一过电流保护器F1的一端连接于所述第一电源、另一端连接于所述第一变压器-T1的初级线圈。

第一变压器-T1能够将第一电源输出的电流进行稳压及电压转换，在提高供电稳定性的同时，能够根据实际需求实现对输出电压的稳定转换，提高使用灵活性。

对应地，所述第二断路器-Q2包括第二失压线圈MN2，所述第二供电回路U2连接于所述第二失压线圈MN2与所述第二电源之间，所述第二供电回路U2包括第二过电流保护器F3，所述第二过电流保护器F3用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第二断路器-Q2通过第二控制开关Q21与第二供电回路U2连接，用以在所述第二失压线圈MN2感应到电压低于额定值时，通过所述第二失压线圈MN2控制所述第二控制开关Q21切断电源，以实现失压保护。

可选地，第二供电回路U2还包括第二变压器-T2，所述第二过电流保护器F3的一端连接于所述第二电源、另一端连接于所述第二变压器-T2的初级线圈。

第二变压器-T2能够将第二电源输出的电流进行稳压及电压转换，在提高供电稳定性的同时，能够根据实际需求实现对输出电压的稳定转换，提高使用灵活性。

为了提高开关柜的使用便捷性，可选地，所述第一断路器-Q还包括第一分闸指示灯-H1和第一合闸指示灯-H2，所述第一分闸指示灯-H1和第一合闸指示灯-H2连接于所述第一供电回路U1与第一失压线圈MN1之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示。

所述第二断路器-Q2还包括第二分闸指示灯-H3和第二合闸指示灯-H4，所述第二分闸指示灯-H3和第二合闸指示灯-H4连接于所述第二供电回路U2与第二失压线圈MN2之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示。

在设置有第一变压器-T1和第二变压器-T2的情况下，所述第一分闸指示灯-H1和第一合闸指示灯-H2连接于所述第一变压器-T1的次级线圈与所述第一失压线圈MN1之间。所述第二分闸指示灯-H3和第二合闸指示灯-H4连接于所述第二变压器-T2的次级线圈与所述第二失压线圈MN2之间。

应当理解，第一供电回路U1和第二供电回路U2还可以有其他设计，以第一供电回路U1为例，第一供电回路U1还可以包括第三电流保护器F2，第三电流保护器F2连接于第一变压器-T1的次级线圈，以确保第一变压器-T1输出电压的可靠性，进一步确保供电安全性。

请结合参阅图2，为了进一步提高开关柜的安全可靠性，可选地，所述开关柜还包括接地保护电路，所述接地保护电路连接有指示所述接地保护电路正常工作与否的检测指示灯。

接地保护电路有多种设计方式，例如，可以包括绝缘监测仪DJY-1S，该绝缘监测仪DJY-1S连接有熔断器-F6和检测指示灯-H5。应当理解，本发明实施例中，接地保护电路的实现结构包括但不限于此。

为了满足不同设备的用电需求，可选地，所述开关柜还包括用以为外接设备供电的配电电路，所述配电电路与所述第一断路器-Q和第二断路器-Q2的输出端连接。

可选地，所述配电电路包括变压设备+D-2T，所述变压设备+D-2T的初级线圈与所述第一断路器-Q1和第二断路器-Q2的输出端连接、次级线圈与外接设备电性连接，所述变压设备+D-2T用以将所述第一断路器-Q和第二断路器-Q2输出的电压变换为外接设备所需电压并输出。

其中，外接设备可以有多种，例如：可以为房内照明设备、房内插座、制动柜、传动柜、同期柜等。

根据实际需求，所述开关柜还可以包括电压检测电路和电流检测电路。所述电压检测电路与所述第一断路器-Q1和第二断路器-Q2的输出端连接，所述电流检测电路与所述第一断路器-Q1和第二断路器-Q2的输出端连接。

请结合参阅图3，在第二电源包括应急发电机12的情况下，可选地，所述开关柜还包括调速器11、电压调节器13、检测组件14和显示组件15。

所述调速器11与所述应急发电机12连接，用以控制所述应急发电机12的励磁，所述电压调节器13与所述应急发电机12连接，用以对所述应急发电机12输出的电压进行调节，所述检测组件14与所述电压调节器13的输出端连接，用以对所述电压调节器13输出的电压和电流进行检测，所述显示组件15与所述检测组件14连接，用以对所述检测组件14检测到的电压和电流进行显示。

通过对调速器11、电压调节器13、检测组件14和显示组件15的集成，可以对应急发电机12的输出电流进行调节及显示，通过对进入断路器之前的应急发电机12的输出电流进行调节，进一步确保了供电的安全性和可靠性。

需要说明的是，在上述电路的基础上，本发明实施例还连接有部分辅助元器件和连线，用于保证电路的正常运行，这些辅助元器件的使用属于行业通用的电路应用习惯，在此不再一一赘述。

为了更为清楚地对本发明实施例中的开关柜进行说明，现以第一电压为经过变压器+D-1T降压后的400V电源，第二电压为应急柴油发电机发出的400V电源的示例性场景为例，对开关柜的工作原理进行举例说明。

开关柜最主要的功能是对经过变压器+D-1T降压后的400V电源及应急柴油发电机发出的400V电源分别通过断路器-Q1和断路器-Q2进行控制、保护，其保护包括三段电流保护和失压保护，并且两个断路器都具有分闸(-H1，-H3)指示和合闸(-H2，-H4)指示。

两路400V电源可以是互斥的，则两断路器还可以设计有互锁功能。

电流保护器-F1、变压器-T1和电流保护器-F2组成断路器-Q1失压线圈MN1及分、合闸指示灯的AC 220V供电回路。而电流保护器-F3、变压器-T2和电流保护器-F4组成断路器-Q2失压线圈MN2及分、合闸指示灯的AC 220V供电回路。

400V电网有三相相间实际电压-PV指示和U相实际电流-PA指示，且设计有接地保护和指示-H5。

柜内还设计配电功能，例如，可以为营房提供两路AC 400V电源，以及通过一变压器+D-2T降压产生AC 220V电源分别提供给其他电控柜和设备。

柜内还设计有发电控制***，发电控制***可以由调速器11，如2301A、电压调节器13、并网控制器SPM-D11、进线断路器、ION7330电力仪表、发电机端三相电压检测、三相电流检测、有功功率显示、无功功率显示、电压显示、电流显示等环节构成。其作用是控制柴油机的转速和发电机的励磁，发出稳定的3PH、600V、50Hz交流电，然后可以经检测发电机侧电压、相位、频率是否与母线侧一致，从而控制发电柜进线断路器来实现手动并网。

柴油机的速度控制器可以采用2301A电子调速器11以精确控制柴油机的转速，从而保证发电机输出50Hz的恒定频率，并在并网后实现有功均衡。

发电机的电压控制器可以采用电压调节器13，以实现发电机输出交流600V电压的稳定，并在并网后实现无功均衡。

在上述基础上，如图4和图5所示，本发明实施例还提供一种开关柜的控制方法，应用于上述的开关柜，所述方法包括以下步骤。

针对第一电源，通过步骤S11～步骤S17予以保护。

步骤S11，第一过电流保护器F1获得第一电源输出的电流。

步骤S12，判断所述电流是否大于预设值，若该电流大于预设值，则执行步骤S13，若该电流小于预设值，则执行步骤S14。

步骤S13，切断电源，以实现三段电流保护。

步骤S14，将该电流输出至第一失压线圈MN1。

步骤S14，第一失压线圈MN1判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则执行步骤S16，高于额定值，则执行步骤S17。

步骤S16，通过第一控制开关Q11切断电源。

步骤S17，将输入的电流输出。

这对第二电源，通过步骤S21～步骤S27予以保护。

步骤S21，第二过电流保护器F3获得第二电源输出的电流。

步骤S22，判断所述电流是否大于预设值，若该电流大于预设值，则执行步骤S23，若该电流小于所述预设值，则执行步骤S24。

步骤S23，切断电源，以实现三段电流保护。

步骤S24，将该电流输出至第二失压线圈MN2。

步骤S25，第二失压线圈MN2判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则执行步骤S26，若高于额定值，则执行步骤S27。

步骤S26，通过第二控制开关Q21切断电源。

步骤S27，将输入的电流输出。

综上所述，本发明实施例提供的开关柜及其控制方法，通过对开关柜的巧妙设计，使得采用相对于现有技术更少的元器件即可实现三段电流保护和失压保护，在确保开关柜使用安全可靠性地同时，有效降低了开关柜的成本，提高了开关柜的性价比，适合大规模推广应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关柜，用于对第一电源和第二电源进行控制及保护，其特征在于，所述开关柜包括第一断路器(-Q1)、第二断路器(-Q2)、第一供电回路(U1)和第二供电回路(U2)；

所述第一断路器(-Q1)包括第一失压线圈(MN1)，所述第一供电回路(U1)连接于所述第一失压线圈(MN1)与所述第一电源之间，所述第一供电回路(U1)包括第一过电流保护器(F1)，所述第一过电流保护器(F1)用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第一断路器(-Q1)通过第一控制开关(Q11)与第一供电回路(U1)连接，用以在所述第一失压线圈(MN1)感应到电压低于额定值时，通过所述第一失压线圈(MN1)控制所述第一控制开关(Q11)切断电源，以实现失压保护；

所述第二断路器(-Q2)包括第二失压线圈(MN2)，所述第二供电回路(U2)连接于所述第二失压线圈(MN2)与所述第二电源之间，所述第二供电回路(U2)包括第二过电流保护器(F3)，所述第二过电流保护器(F3)用以在电流大于预设值时切断电源，以实现三段电流保护，所述第二断路器(-Q2)通过第二控制开关(Q21)与第二供电回路(U2)连接，用以在所述第二失压线圈(MN2)感应到电压低于额定值时，通过所述第二失压线圈(MN2)控制所述第二控制开关(Q21)切断电源，以实现失压保护。

2.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述第一断路器(-Q1)还包括第一分闸指示灯(-H1)和第一合闸指示灯(-H2)，所述第二断路器(-Q2)还包括第二分闸指示灯(-H3)和第二合闸指示灯(-H4)；

所述第一分闸指示灯(-H1)和第一合闸指示灯(-H2)连接于所述第一供电回路(U1)与第一失压线圈(MN1)之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示；

所述第二分闸指示灯(-H3)和第二合闸指示灯(-H4)连接于所述第二供电回路(U2)与第二失压线圈(MN2)之间，以对电源的切断和连通状态分别进行指示。

3.根据权利要求2所述的开关柜，其特征在于，所述第一供电回路(U1)还包括第一变压器(-T1)，所述第二供电回路(U2)还包括第二变压器(-T2)；

所述第一过电流保护器(F1)的一端连接于所述第一电源、另一端连接于所述第一变压器(-T1)的初级线圈，所述第一分闸指示灯(-H1)和第一合闸指示灯(-H2)连接于所述第一变压器(-T1)的次级线圈与所述第一失压线圈(MN1)之间；

所述第二过电流保护器(F3)的一端连接于所述第二电源、另一端连接于所述第二变压器(-T2)的初级线圈，所述第二分闸指示灯(-H3)和第二合闸指示灯(-H4)连接于所述第二变压器(-T2)的次级线圈与所述第二失压线圈(MN2)之间。

4.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述开关柜还包括接地保护电路，所述接地保护电路连接有指示所述接地保护电路正常工作与否的检测指示灯。

5.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述开关柜还包括用以为外接设备供电的配电电路，所述配电电路与所述第一断路器(-Q1)和第二断路器(-Q2)的输出端连接，以接收该输出端输出的电源为外接设备供电。

6.根据权利要求5所述的开关柜，其特征在于，所述配电电路包括变压设备(+D-2T)，所述变压设备(+D-2T)的初级线圈与所述第一断路器(-Q1)和第二断路器(-Q2)的输出端连接、次级线圈与外接设备电性连接，所述变压设备(+D-2T)用以将所述第一断路器(-Q1)和第二断路器(-Q2)输出的电压变换为外接设备所需电压并输出。

7.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述开关柜还包括电压检测电路和电流检测电路；

所述电压检测电路与所述第一断路器(-Q1)和第二断路器(-Q2)的输出端连接，所述电流检测电路与所述第一断路器(-Q1)和第二断路器(-Q2)的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述第一电源包括经变压设备(+D-1T)降压后的电源；所述第二电源包括应急发电机发出的电源。

9.根据权利要求8所述的开关柜，其特征在于，所述开关柜还包括：调速器、电压调节器、检测组件和显示组件；

所述调速器与所述应急发电机连接，用以控制所述应急发电机的励磁；

所述电压调节器与所述应急发电机连接，用以对所述应急发电机输出的电压进行调节；

所述检测组件与所述电压调节器的输出端连接，用以对所述电压调节器输出的电压和电流进行检测；

所述显示组件与所述检测组件连接，用以对所述检测组件检测到的电压和电流进行显示。

10.一种开关柜的控制方法，应用于权利要求1～9任一项所述的开关柜，其特征在于，所述方法包括：

第一过电流保护器(F1)获得第一电源输出的电流，若该电流大于预设值，则切断电源，以实现三段电流保护；若该电流小于所述预设值，则将该电流输出至第一失压线圈(MN1)；

第一失压线圈(MN1)判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则通过第一控制开关(Q11)切断电源；若高于额定值，则将输入的电流输出；

第二过电流保护器(F3)获得第二电源输出的电流，若该电流大于预设值，则切断电源，以实现三段电流保护；若该电流小于所述预设值，则将该电流输出至第二失压线圈(MN2)；

第二失压线圈(MN2)判断输入的电流的电压是否低于额定值，若低于额定值，则通过第二控制开关(Q21)切断电源；若高于额定值，则将输入的电流输出。