CN112531690A - 一种供电切换***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种供电切换***及方法，***包括：第一电源、第二电源、投切装置、第一电源开关、第二电源开关和负载，第一电源开关的第一端与第一电源的输出端连接，第一电源开关的第二端与负载的第一端连接，第二电源开关的第一端与第二电源的输出端连接，第二电源开关的第二端与投切装置的输入端连接，投切装置的输出端与负载的第二端连接，投切装置用于在检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网。此时，可以断开第一电源开关，对第一电源进行维护或维修。实现了供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

Description

一种供电切换***及方法

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电切换***及方法。

背景技术

配电***在检修、维修时，或重要场所保电时，为了保障持续可靠的供电，需要采用备用电源接入***，临时承担起***的负荷。待检修或重要活动完成后，再恢复原有的供电方式，从而实现了资源的合理配及利用。

但是这种临时的供电切换是一个繁琐的过程，在供电切换的过程中，为了保证工作人员的安全，常规的方式是停电后进行切换。这种方式不仅耗时较长，而且在供电切换的过程中会造成负载断供的情况，进而造成重大损失。

发明内容

本发明实施例提供了一种供电切换***及方法，能够实现供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种供电切换***，包括：第一电源、第二电源、投切装置、第一电源开关、第二电源开关和负载；

所述第一电源开关的第一端与所述第一电源的输出端连接，所述第一电源开关的第二端与所述负载的第一端连接；

所述第二电源开关的第一端与所述第二电源的输出端连接，所述第二电源开关的第二端与所述投切装置的输入端连接，所述投切装置的输出端与所述负载的第二端连接；

所述投切装置用于在检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，将所述第二电源并入电网。

可选的，所述投切装置包括：电源自动切换开关、并网控制器、第一投切开关；

所述第一投切开关的第一端与第二电源开关的第二端连接，所述第一投切开关的第二端与所述电源自动切换开关的第一输入端连接；

所述电源自动切换开关的输出端与所述负载的第二端连接；

所述并网控制器的第一输入端与所述第二电源开关的第二端连接，所述并网控制器的第二输入端与所述电源自动切换开关的第一输入端连接，所述并网控制器的输出端与所述第一投切开关的控制端连接；

所述并网控制器用于在检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，控制所述第一投切开关闭合。

可选的，投切装置还包括第二投切开关，所述第二投切开关的第一端与所述第一电源开关的第二端连接，所述第二投切开关的第二端与所述电源自动切换开关的第二输入端连接。

可选的，所述第一电源还包括变压器，所述变压器的输入端与所述第一电源开关的第二端连接，所述变压器的输出端与所述负载的第一端连接。

可选的，供电切换***还包括负载控制开关，所述负载控制开关的第一端与所述投切装置的输出端连接，所述负载控制开关的第二端与所述负载的第二端连接。

可选的，所述第一电源为市电，所述第二电源为发电机。

第二方面，本发明实施例提供了一种供电切换方法，基于本发明第一方面提供的供电切换***，包括：

在需要对第一电源维护前，启动第二电源，并闭合第二电源开关；

在投切装置检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，将所述第二电源并入电网，以使第二电源向负载的第二端供电；

断开第一电源开关。

可选的，在投切装置检测到所述第二电源与所述第一电源不同期时，所述投切装置根据所述第一电源的输出波形反馈控制所述第二电源，直至所述第二电源与所述第一电源同期。

可选的，供电切换方法还包括：

在所述第一电源恢复供电后，闭合所述第一电源开关；

断开第二电源开关。

可选的，供电切换方法还包括：

闭合第一电源开关、第二电源开关，启动第二电源，所述第一电源和所述第二电源同时向所述负载供电。

本发明实施例提供的供电切换***，包括：第一电源、第二电源、投切装置、第一电源开关、第二电源开关和负载，第一电源开关的第一端与第一电源的输出端连接，第一电源开关的第二端与负载的第一端连接，第二电源开关的第一端与第二电源的输出端连接，第二电源开关的第二端与投切装置的输入端连接，投切装置的输出端与负载的第二端连接，投切装置用于在检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网。此时，可以断开第一电源开关，对第一电源进行维护或维修。由于在断开第一电源开关之前，负载由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载的供电，即实现了供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例提供一种供电切换***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种供电切换***的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明实施例提供了一种供电切换***，该供电切换***可用于在对主电源进行断电维护时，将备用电源接入用电***对负载供电，实现切换过程中负载不断电。图1为本发明实施例提供一种供电切换***的结构示意图，如图1所示，本实施例中的供电切换***包括第一电源110、第二电源120、投切装置130、第一电源开关S1、第二电源开关S2和负载140。其中，第一电源110可以是主电源，即负载在正常工作时的供电电源，例如可以是市电或市电经变压器转换后的电源。第二电源120可以是备用电源，即在需要对第一电源110进行断电维护或对重要负载进行保电时需要启动的电源，例如，发电机。负载140可以是电网中的用电设备。第一电源开关S1、第二电源开关S2可以是程控开关或手动开关，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一电源开关S1的第一端与第一电源110的输出端连接，第一电源开关S1的第二端与负载140的第一端连接。

第二电源开关S2的第一端与第二电源120的输出端连接，第二电源开关S2的第二端与投切装置130的输入端连接，投切装置130的输出端与负载140的第二端连接。

投切装置140用于在检测到第一电源110与第二电源120同期时，将第二电源120并入电网。其中，第一电源110与第二电源120同期是指第一电源110与第二电源120的电压大小、频率和相位均相同。

具体的，本实施例中供电切换***的工作原理如下：

在负载140正常工作时，第一电源开关S1闭合，第二电源开关S2断开，第一电源110对负载140供电。

在需要对第一电源110进行断电维护或维修之前，闭合第二开关S2，并启动第二电源120，第二电源120开始向投切装置130输出电压。在第二电源120开始输出电压的初始阶段，第二电源120的输出电压与第一电源110的输出电压无法做到同期，因此，投切装置130可以通过负载140的第二端采集第一电源110的输出电压，并根据该电压反馈调整第二电源120的输出电压，直至第二电源120的输出电压与第一电源110的输出电压同期。在投切装置130检测到第一电源110与第二电源120同期时，将第二电源120并入电网。此时，可以断开第一电源开关S1，对第一电源110进行维护或维修。由于在断开第一电源开关S1之前，负载140由同期的第一电源110和第二电源120供电，因此，即使断开第一电源S1也不会影响负载140的供电，即实现了供电切换过程中负载140不断电，避免负载140断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

本发明实施例提供的供电切换***，包括：第一电源、第二电源、投切装置、第一电源开关、第二电源开关和负载，第一电源开关的第一端与第一电源的输出端连接，第一电源开关的第二端与负载的第一端连接，第二电源开关的第一端与第二电源的输出端连接，第二电源开关的第二端与投切装置的输入端连接，投切装置的输出端与负载的第二端连接，投切装置用于在检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网。此时，可以断开第一电源开关，对第一电源进行维护或维修。由于在断开第一电源开关之前，负载由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载的供电，即实现了供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

在本发明的一些实施例中，第一电源为市电，第二电源为发电机M。投切装置可以包括电源自动切换开关、并网控制器、第一投切开关。图2为本发明实施例提供的一种供电切换***的电路结构图，如图2所示，上述实施例中，投切装置130可以包括电源自动切换开关ATS(Automatic transfer switching equipment)、并网控制器GTI(Grid-tieinverter)、第一投切开关Q1。其中，电源自动切换开关ATS可以是双电源切换开关，主要用在紧急供电***，将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。并网控制器是一种特殊的逆变器，除了可以将发电机M输出的直流电转换给交流电外，其输出的交流电可以和市电的电压大小、频率及相位同步，使得第一电源与第二电源的输出电压同期。

具体的，第一投切开关Q1的第一端与第二电源开关S2的第二端连接，第一投切开关Q1的第二端与电源自动切换开关ATS的第一输入端连接。

电源自动切换开关ATS的输出端与负载140的第二端连接。

并网控制器GTI的第一输入端与第二电源开关S2的第二端连接，并网控制器GTI的第二输入端与电源自动切换开关ATS的第一输入端连接，并网控制器GTI的输出端与第一投切开关Q1的控制端连接。

并网控制器GTI通过第一输入端和第二输入端分别采集市电电压和发电机M输出的电压，并根据市电电压的波形反馈调节发电机M的输出电压，直至市电电压与发电机M输出的电压同期。并网控制器GTI在检测到市电电压与发电机M输出的电压同期时，向第一投切开关Q1发送控制信号，以控制第一投切开关Q1闭合，将第二电源并入电网。此时，可以断开第一电源开关S1，对第一电源进行维护或维修。由于在断开第一电源开关S1之前，负载140由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载140的供电，即实现了供电切换过程中负载140不断电，避免负载140断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，投切装置130还包括第二投切开关Q2，第二投切开关Q2的第一端与第一电源开关S2的第二端连接，第二投切开关Q2的第二端与电源自动切换开关ATS的第二输入端连接。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一电源还包括变压器T，变压器T的输入端与第一电源开关S1的第二端连接，变压器T的输出端与负载140的第一端连接。变压器T将外部输入的高压电(例如10KV交流电)转换为市电。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，供电切换***还包括负载控制开关S3，负载控制开关S3的第一端与投切装置130的输出端(即电源自动切换开关ATS的输出端)连接，负载控制开关S3的第二端与负载140的第二端连接。

在负载140正常工作时，第一电源开关S1闭合，第二电源开关S2断开，负载控制开关S3闭合，第一投切开关Q1断开，第二投切开关Q2断开。电源自动切换开关ATS切换至第一电源侧，第一电源对负载140供电。

在需要对第一电源进行断电维护或维修之前，将电源自动切换开关ATS切换至第二电源侧，闭合第二开关S2，并启动第二电源120，第二电源开始向并网控制器GTI输出电压。并网控制器GTI通过第一输入端和第二输入端分别采集市电电压和发电机M输出的电压，并根据市电电压的波形反馈调节发电机M的输出电压，直至市电电压与发电机M输出的电压同期。并网控制器GTI在检测到市电电压与发电机M输出的电压同期时，向第一投切开关Q1发送控制信号，以控制第一投切开关Q1闭合，将第二电源并入电网。此时，可以断开第一电源开关S1，对第一电源(或变压器T)进行维护或维修。由于在断开第一电源开关S1之前，负载140由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载140的供电，即实现了供电切换过程中负载140不断电，避免负载140断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，供电切换***还包括开关S4，开关S4的一端与变压器的输出端连接，另一端与负载140的第一端连接。在对第一电源(或变压器T)进行维护或维修，同时断开第一电源开关S1和开关S4，以保障维修人员的安全。

在本发明的一些实施例中，当负载140为重要设备时，为了避免第一电源突然停电造成重大损失，在并网控制器GTI在检测到市电电压与发电机M输出的电压同期时，向第一投切开关Q1发送控制信号，以控制第一投切开关Q1闭合，将第二电源并入电网。此时，可以将电源自动切换开关ATS切换为自动模式，并闭合第二投切开关Q2，以第一电源(市电)为主，第二电源(发电机M)为热备份进行双电源供电，当其中一个电源出现故障断供时，另一个电源仍然可以持续为负载140供电，保障负载140的可靠供电。

在本发明的一些实施例中，市电、发电机分别通过市电输入快速接头和发电机快速接头接入本发明实施例中的供电切换***，快速接头类似于家用的插线板插座，只是电流较大，将传统的螺栓连接变成直接插拔，减小了接线带来的时间浪费，提高接线效率。在本发明的一些实施例中，投切装置的输出端(即电源自动切换开关ATS的输出端)通过快速接头与供电母线连接，供电母线上可以连接多个负载。

本发明实施例还提供了一种供电切换方法，该方法基于本发明上述实施例提供供电切换***，供电切换***的具体结构在前述实施例中已有详细记载，本发明实施例在此不再赘述。供电切换方法包括：

S101、在需要对第一电源维护前，启动第二电源，并闭合第二电源开关。

在负载正常工作时，第一电源开关闭合，第二电源开关断开，第一电源对负载供电。

在需要对第一电源进行断电维护或维修之前，闭合第二开关，并启动第二电源，第二电源开始向投切装置输出电压。在第二电源开始输出电压的初始阶段，第二电源的输出电压与第一电源的输出电压无法做到同期，因此，投切装置可以通过负载的第二端采集第一电源的输出电压，并根据该电压反馈调整第二电源的输出电压，直至第二电源的输出电压与第一电源的输出电压同期。

S102、在投切装置检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网，以使第二电源向负载的第二端供电。

在投切装置检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网，以使第二电源向负载的第二端供电。

S103、断开第一电源开关。

此时，可以断开第一电源开关，对第一电源进行维护或维修。由于在断开第一电源开关之前，负载由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载的供电，即实现了供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

本发明实施例提供的供电切换方法，在需要对第一电源维护前，启动第二电源，并闭合第二电源开关。在投切装置检测到第一电源与第二电源同期时，将第二电源并入电网，以使第二电源向负载的第二端供电。断开第一电源开关，对第一电源进行维护或维修。由于在断开第一电源开关之前，负载由同期的第一电源和第二电源供电，因此，即使断开第一电源也不会影响负载的供电，即实现了供电切换过程中负载不断电，避免负载断供造成重大损失，提高了供电的可靠性。

在本发明的一些实施例中，上述方法还包括：

在第一电源恢复供电后，闭合第一电源开关，断开第二电源开关。

在本发明的一些实施例中，上述方法还包括：

闭合第一电源开关、第二电源开关，启动第二电源，第一电源和第二电源同时向负载供电。

具体的，当负载为重要设备时，为了避免第一电源突然停电造成重大损失，在并网控制器在检测到市电电压与发电机输出的电压同期时，向第一投切开关发送控制信号，以控制第一投切开关闭合，将第二电源并入电网。此时，可以将电源自动切换开关切换为自动模式，并闭合第二投切开关，以第一电源(市电)为主，第二电源(发电机)为热备份进行双电源供电，当其中一个电源出现故障断供时，另一个电源仍然可以持续为负载供电，保障负载的可靠供电。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电切换***，其特征在于，包括：第一电源、第二电源、投切装置、第一电源开关、第二电源开关和负载；

所述第一电源开关的第一端与所述第一电源的输出端连接，所述第一电源开关的第二端与所述负载的第一端连接；

所述第二电源开关的第一端与所述第二电源的输出端连接，所述第二电源开关的第二端与所述投切装置的输入端连接，所述投切装置的输出端与所述负载的第二端连接；

所述投切装置用于在检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，将所述第二电源并入电网。

2.根据权利要求1所述的供电切换***，其特征在于，所述投切装置包括：电源自动切换开关、并网控制器、第一投切开关；

所述第一投切开关的第一端与第二电源开关的第二端连接，所述第一投切开关的第二端与所述电源自动切换开关的第一输入端连接；

所述电源自动切换开关的输出端与所述负载的第二端连接；

所述并网控制器的第一输入端与所述第二电源开关的第二端连接，所述并网控制器的第二输入端与所述电源自动切换开关的第一输入端连接，所述并网控制器的输出端与所述第一投切开关的控制端连接；

所述并网控制器用于在检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，控制所述第一投切开关闭合。

3.根据权利要求2所述的供电切换***，其特征在于，投切装置还包括第二投切开关，所述第二投切开关的第一端与所述第一电源开关的第二端连接，所述第二投切开关的第二端与所述电源自动切换开关的第二输入端连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的供电切换***，其特征在于，所述第一电源还包括变压器，所述变压器的输入端与所述第一电源开关的第二端连接，所述变压器的输出端与所述负载的第一端连接。

5.根据权利要求1-3任一所述的供电切换***，其特征在于，还包括负载控制开关，所述负载控制开关的第一端与所述投切装置的输出端连接，所述负载控制开关的第二端与所述负载的第二端连接。

6.根据权利要求1-3任一所述的供电切换***，其特征在于，所述第一电源为市电，所述第二电源为发电机。

7.一种供电切换方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一所述的供电切换***，包括：

在需要对第一电源维护前，启动第二电源，并闭合第二电源开关；

在投切装置检测到所述第一电源与所述第二电源同期时，将所述第二电源并入电网，以使第二电源向负载的第二端供电；

断开第一电源开关。

8.根据权利要求7所述的供电切换方法，其特征在于，在投切装置检测到所述第二电源与所述第一电源不同期时，所述投切装置根据所述第一电源的输出波形反馈控制所述第二电源，直至所述第二电源与所述第一电源同期。

9.根据权利要求7所述的供电切换方法，其特征在于，还包括：

在所述第一电源恢复供电后，闭合所述第一电源开关；

断开第二电源开关。

10.根据权利要求8所述的供电切换方法，其特征在于，还包括：

闭合第一电源开关、第二电源开关，启动第二电源，所述第一电源和所述第二电源同时向所述负载供电。

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