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双电源系统市场需求调研报告 西安交通大学双电源自动转换开关设计调研报告组员易强、肖梦龙、贾皓姜大昭、褚飞航、陈晨xx/10/7Wednesday
一、工程背景及意义
1.1工程背景随着电力事业的开展电力质量日益受到人们的重视而供电的连续性是电力质量的一个重要方面对于某些特殊的用电部门如医院、机场、大型生产线等尤为重要保证供电连续性通常的解决方法是给供电对象提供主、备两路独立的电源对两路电源都进行实时监控当主电源发生故障时能根据设定的切换程序准确完成主、备用电源间的切换从而最大限度地保证供电的连续性
1.2工程意义分析国内外大局部双电源转换系统可知一般装置都由塑壳断路器、机械联锁、控制器继电器实现和电动操作机构组合构成该系统虽具有结构简单、本钱低廉等优点但也存在如下缺点:
①控制器由继电器实现无法进行不同故障的识别;
②功能单一一般只能以电压的有无作为判据转换;
③塑壳断路器加电动操作机构的组合不适用于大功率低压配电网使用框架式断路器ACB的场合;
④国内多数产品不具备通信功能因而不能适应自动化开展的趋势由此可见开发一种新型的智能微机式双电源转换控制器具有实际意义
二、国内外现状及技术开展趋势自动转换开关电器简称为ATSE是Automatictransferswitchingequipment的缩写ATSE主要用在电源切换系统一旦转换失败将造成电源间的短路或重要负荷断电这不仅带来经济损失使生产停顿、金融瘫痪也可能造成社会问题使生命及平安处于危险之中因此工业兴旺国家都把ATSE的生产、使用列为重点产品加以限制与标准 ATSE一般由局部组成开关本体+控制器而开关本体又有PC级整体式与CB级断路器之分 PC级能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE CB级配备过电流脱扣器的ATSE它的主触头能够接通并用于分断短路电流 控制器主要用来检测被监测电源两路工作状况当被监测的电源发生故障如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差时控制器发出动作指令开关本体那么带着负载从一个电源自动转换至另一个电源.
2.1国外以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平
[1]目前美国较大规模企业有三四家如ONAN、AS2CO、GE-ZENITH主要生产PC级一体式ATSE产品除根本型外还有瞬间并联型、旁路-隔离型、延时转换型等 为满足不停电电源要求国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE额定工作电流100A~1200A检测、转换时间≤5ms它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门
2.2国内总体看来,国内自动转换开关的控制方式经历了四个过程 第一代为两接触器型转换开关,是我国最早生产的双电源转换开关,它由两台接触器搭接而成,这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点,工程中越来越少采用 第二代为两断路器式转换开关,就是我国国家标准和IEC标准中提到的CB级ATSE它由两断路器改造而成,另配机械联锁装置,具有短路或过电流保护 功能但是机械联锁不可靠 第三代为励磁式专用转化开关,它由励磁式接触器外加控制器构成一个整体,机械联锁可靠,由电磁线圈产生吸引力来驱动开关转换,速度快 第四代为电动式专用转换开关,是PC级ATSE其主体为负荷隔离开关,为机电一体式开关电器转换由电机驱动,转换平稳且速度快,并且具有过0位功能PC级ATSE在工程中的应用将成为主流 80年代初,将高速高效的微处理器应用到电源自动切换装置上,提升了产品技术含量,实现产品智能化电源自动切换技术朝着容量大型化,装置一体化,功能智能化方向开展 国内市场用于两路电源转换的电器产品目前有四类 第一类.是由接触器组成的ATSE;第二类.是由断路器组成的ATSE;第三类.用电动负荷开关符合GBl40483标准完成两路电源转换的产品;第四类为PC级一体式ATSE 目前,国内生产CB级ATS产品的企业约几十家,如天津低压电器公司、天津万高、等公司生产PC级ATS产品的企业有无锡韩光、北京第一低压电器、上海超韩等
2.3技术开展趋势随着科学技术的不断开展,近十年来,国外双电源转换开关开展非常迅速,它融合了现代材料机电、测量、控制和微机技术产品不断更新换代,其结构和技术性能有了崭新的变化,促进双电源转换开关向大容量、高分断方向开展此外电力电子技术的开展,特别是集成电路和微处理器技术的开展和进步,对传统的电磁机械保护式双电源转换开关已经产生了深刻的影响,可以这样说,离开了电力电子技术,双电源转换开关将不可能获得大的开展
2.
3.1采用微处理控制器的双电源转换开关采用微处理控制器实现双电源转换开关高性能、多功能和智能化为了扩大双电源转换开关只单纯起转换双电源之作用,到可对转换开关和开关设备实现远程监控,建立可靠的管理控制接口实现设备的平安及经济运行这一方面,美国Zenith公司是双电源转换开关研制、开发最杰出的代表 Zenith公司的MX200微处理器、ZENT200网络通讯系统均以微处理控制器为核心,控制单元均由数据采集、智能识别和执行机构三个模块构成,极大丰富了双电源转换开关的智能化功能,可见采用微电子技术是双电源转换开关实现多功能化和智能化最有效的方法
2.
3.2新技术、新材料、新工艺新技术、新材料、新工艺的应用促进双电源转换开关向结构模块化、大容量、高分断方向开展随着现代科学技术的高速开展,世界工业兴旺国家对构成双电源转换开关这一元件的根底材料,诸如,电触头材料、磁性材料、电阻材料、热双金属材料及绝缘材料的研究和开发十分重视,并研制出具有当代国际先进水平的小体积、大容量、高分断、结构模块化、产品性能智能化的双电源转换开关
三、工程目标及主要工作内容
3.1目标
1、自动检测主电源与备用电源的状态
2、可根据电源状态进行切换
3、可以调整切换时间
4、可以调整切换的电压整定值
5、相关的整定调整由按键与显示装置配合完成
6、能够直观给出控制器的工作状态
7、控制器电源由直流电源模块给出
8、可以检测出过压、欠压故障
9、可以检测出漏相、断相、缺相等故障
3.2主要工作内容调研市场上双电源转换器产品,提出控制器的需求,制订控制器的开发方案,完成控制器的硬件和软件设计,进行测试,并进行设计方案的经济性分析
四、初步设计方案双电源自动转换开关有本体和智能控制器两大局部 装置本体是两台带有电动操作结构的断路器及附属件(辅助、报警触头)、机械联锁机构、熔断器、接线端子组成,所有元件安装在一块金属板上,机械联锁机构安装在两台断路器之间具有机械联锁和电气联锁双重保护功能,可确保两台断路器不能同时合闸 智能控制器一种具有可编程功能,自动化测量、LCD显示、数字通讯为一体的智能双电源切换模块智能控制器包括强电控制局部和弱点控制局部,弱电控制局部是整个控制局部的核心,完成两路电源的检测和人机交互装置本体和智能控制器二者之间用两端转有连接器的专用电缆线连接 控制器对两路电压/电流同时进行检测,对高于额定值可调的电源电压判为过电压,对低于额定值可调的判为欠电压微机控制电路对上述检测结果进行逻辑判断,处理结果通过延时可调电路驱动相应的指令向电动操动机构发出分闸或合闸指令 初步设计方案分为硬件和软件两局部 硬件设计主要包括单片机系统单元、电压信号的输入采样和两路电源的输出控制单元、人机接口单元等几个局部 软件设计采用模块化设计大致分为自动检测模块、数据采样模块、数据处理模块、驱动模块、人机互动模块等
五、进度安排第1周教师介绍工程,并分组 第2-3周调研第5周成果汇报第6-7周方案设计与讨论第8-14周具体设计工作展开第5-16周总结,报告
六、参考文献
[1]刘秀菊.自动转换开关电器(ATSE)在设计中的合理选择与应用[J].福建建设科技,xx
(5)78-80
[2]冯文生.双电源转换开关的合理选择[J].工艺与设备,xx
(4)126-127模板内容仅供参考 。