一种电源故障快速切换系统及方法与流程

1.本发明涉及电源故障切换控制领域，尤其是涉及一种电源故障快速切换系统及方法。


背景技术：

2.配电网的网架结构复杂，极易发生各种故障，导致电源故障如电压暂降的发生。大型的用电单位，如钢煤石化等行业，由于网架结构复杂，负荷多种多样，特别包括大量的电机负荷、变频器等敏感负荷，考虑到变压器和线路的故障，普遍采用双电源配置，但是由于机械开关的跳闸时间比较慢，造成企业内部电网的电压暂降时间普遍大于100ms。电压暂降现象的出现会使得交流母线电压瞬时跌落，导致工业变频器、断路器等控制设备跳开停止工作，具体表现为以下三方面：第一，由于电压暂降造成电压降低，运行的电机在保证相同出力的条件下，电流随之增大，容易引起电机绕组过热，空气开关、接触器触头发热等，从而引发设备故障；第二，在使用变频器控制的场合，由于一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能，在电源电压暂降较为强烈时，有可能使变频器低电压保护动作停止运行；第三，电压暂降发生时，由于电压的降低，可能会使接触器线圈对铁芯的吸力小于释放弹簧的弹力使接触器释放，从而造成大量电动机的跳闸，严重威胁企业安全生产。对于高新科技产业与高端制造业而言，如果负荷供电发生以上现象，甚至停止，将会致使某些重要设备停止运行、整套工艺流程中断，不合格残次品成批次出现，造成严重的经济损失。


技术实现要素：

3.本发明是为了克服现有技术的电源故障导致设备停运、工艺流程中断从而造成严重经济损失的问题，提供一种电源故障快速切换系统及方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电源故障快速切换系统，包括快切保护装置和若干开关柜，所述快切保护装置与若干开关柜相连，所述快切保护装置连接有电源检测装置，所述电源检测装置与进线电源相连。本发明的一种电源故障快速切换系统，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速开关柜为执行元件，针对10kv~35kv线路，通过电源故障的快速检测和快速开关柜的快速分合实现电源的切换，快速切除故障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms，可以有效避免企业因电源故障导致设备停运、工艺流程中断从而造成严重经济损失的问题。
5.作为本发明的优选方案，所述开关柜有三个，分别为第一开关柜、第二开关柜和第三开关柜，所述快切保护装置通过光纤以太网分别与第一开关柜、第二开关柜和第三开关柜相连。具体的，快切保护装置的型号为pcs-9655cs，快切保护装置可通过光纤以太网向开关柜发送控制指令控制其通断。
6.作为本发明的优选方案，所述电源检测装置包括第一电源检测装置和第二电源检测装置，所述进线电源包括第一进线电源和第二进线电源，所述第一开关柜通过第一电源
检测装置与第一进线电源相连，所述第一开关柜与第一母线相连，所述第一母线与第三开关柜相连，所述第二开关柜通过第二电源检测装置与第二进线电源相连，所述第二开关柜与第二母线相连，所述第二母线与第三开关柜相连。电源检测装置实现对电源故障的快速检测，检测到故障发生，向快切保护装置发出快切指令，快切保护装置接收到快切指令，通过光纤接口控制开关柜快速分合闸，实现电源的快速切换。
7.作为本发明的优选方案，所述第一开关柜和第二开关柜为快速开关柜，所述第三开关柜为快速开关柜或普通开关柜。当第三开关柜为快速开关柜时，系统采用三段式配置，并工作于分列运行模式；当第三开关柜为普通开关柜时，系统采用二段式配置，并工作于并联运行模式。
8.作为本发明的优选方案，所述快切保护装置与第一进线电源之间、快切保护装置与第二进线电源之间、快切保护装置与第一母线之间、快切保护装置与第二母线之间均设有电压互感器。电压互感器为快切保护装置供电并对快切保护装置进行保护。
9.一种电源故障快速切换方法，包括分列运行切换方法和并联运行切换方法。本发明的一种电源故障快速切换方法，适用于本发明的一种电源故障快速切换系统，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速断路器为执行元件，针对10kv~35kv线路，通过电源故障的快速检测和快速断路器的快速分合实现的电源快速切换设备，快速切除故障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms。
10.作为本发明的优选方案，所述分列运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜与第二开关柜处于合位，第三开关柜处于分位，第一母线与第二母线分别由第一进线电源与第二进线电源供电，此时处于分列运行模式，当第一进线电源/第二进线电源发生故障后，第一电源检测装置/第二电源检测装置检测到故障发生，向快切保护装置发出快切指令，快切保护装置接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜/第二开关柜快速分闸，分闸到位后快切保护装置通过光纤接口控制第三开关柜合闸，第一母线与第二母线均由第二进线电源/第一进线电源供电，即将分列运行改为并联运行。
11.作为本发明的优选方案，所述并联运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜/第二开关柜和第三开关柜处于合位，第二开关柜/第一开关柜处于分位，第一母线和第二母线由第一进线电源/第二进线电源供电，此时处于并联运行模式，当第一进线电源/第二进线电源发生故障后，第一电源检测装置/第二电源检测装置检测到故障发生，向快切保护装置发出快切指令，快切保护装置接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜/第二开关柜快速分闸，分闸到位后快切保护装置通过光纤接口控制第二开关柜/第一开关柜合闸，实现第一母线与第二母线供电电源转换为第二进线电源/第一进线电源。
12.因此，本发明具有以下有益效果：本发明的一种电源故障快速切换系统及方法，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速开关柜为执行元件，针对10kv~35kv线路，通过电源故障的快速检测和快速开关柜的快速分合实现电源的切换，快速切除故障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms，可以有效避免企业因电源故障导致设备停运、工艺流程中断从而造成严重经济损失的问题。
附图说明
13.图1是本发明的系统结构示意图；图2是本发明的另一种系统结构示意图；图3是本发明的分列运行切换方法流程图；图4是本发明的并联运行切换方法流程图。
14.图中：1、第一进线电源；2、第二进线电源；3、第一电源检测装置；4、第二电源检测装置；5、第一开关柜；6、第二开关柜；7、快切保护装置；8、第三开关柜；9、第一母线；10、第二母线。
具体实施方式
15.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
16.一种电源故障快速切换系统，包括快切保护装置7和若干开关柜，快切保护装置7与若干开关柜相连，快切保护装置7连接有电源检测装置，电源检测装置与进线电源相连。本发明的一种电源故障快速切换系统，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速开关柜为执行元件，针对10kv~35kv线路，通过电源故障的快速检测和快速开关柜的快速分合实现电源的切换，快速切除故障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms，可以有效避免企业因电源故障导致设备停运、工艺流程中断从而造成严重经济损失的问题。
17.开关柜有三个，分别为第一开关柜5、第二开关柜6和第三开关柜8，快切保护装置7通过光纤以太网分别与第一开关柜5、第二开关柜6和第三开关柜8相连。具体的，快切保护装置7的型号为pcs-9655cs，快切保护装置7可通过光纤以太网向开关柜发送控制指令控制其通断。
18.电源检测装置包括第一电源检测装置3和第二电源检测装置4，进线电源包括第一进线电源1和第二进线电源2，第一开关柜5通过第一电源检测装置3与第一进线电源1相连，第一开关柜5与第一母线9相连，第一母线9与第三开关柜8相连，第二开关柜6通过第二电源检测装置4与第二进线电源2相连，第二开关柜6与第二母线10相连，第二母线10与第三开关柜8相连。电源检测装置实现对电源故障的快速检测，检测到故障发生，向快切保护装置7发出快切指令，快切保护装置7接收到快切指令，通过光纤接口控制开关柜快速分合闸，实现电源的快速切换。
19.第一开关柜5和第二开关柜6为快速开关柜，第三开关柜8为快速开关柜或普通开关柜。当第三开关柜8为快速开关柜时，系统采用三段式配置，并工作于分列运行模式；当第三开关柜8为普通开关柜时，系统采用二段式配置，并工作于并联运行模式。
20.快切保护装置7与第一进线电源1之间、快切保护装置7与第二进线电源2之间、快切保护装置7与第一母线9之间、快切保护装置7与第二母线10之间均设有电压互感器。电压互感器为快切保护装置7供电并对快切保护装置7进行保护。
21.一种电源故障快速切换方法，包括分列运行切换方法和并联运行切换方法。本发明的一种电源故障快速切换方法，适用于本发明的一种电源故障快速切换系统，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速断路器为执行元件，针对10kv~35kv线路，通过电源故障的快速检测和快速断路器的快速分合实现的电源快速切换设备，快速切除故
障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms。
22.如图3所示，分列运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜5与第二开关柜6处于合位，第三开关柜8处于分位，第一母线9与第二母线10分别由第一进线电源1与第二进线电源2供电，此时处于分列运行模式，当第一进线电源1/第二进线电源2发生故障后，第一电源检测装置3/第二电源检测装置4检测到故障发生，向快切保护装置7发出快切指令，快切保护装置7接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜5/第二开关柜6快速分闸，分闸到位后快切保护装置7通过光纤接口控制第三开关柜8合闸，第一母线9与第二母线10均由第二进线电源2/第一进线电源1供电，即将分列运行改为并联运行。
23.如图4所示，并联运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜5/第二开关柜6和第三开关柜8处于合位，第二开关柜6/第一开关柜5处于分位，第一母线9和第二母线10由第一进线电源1/第二进线电源2供电，此时处于并联运行模式，当第一进线电源1/第二进线电源2发生故障后，第一电源检测装置3/第二电源检测装置4检测到故障发生，向快切保护装置7发出快切指令，快切保护装置7接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜5/第二开关柜6快速分闸，分闸到位后快切保护装置7通过光纤接口控制第二开关柜6/第一开关柜5合闸，实现第一母线9与第二母线10供电电源转换为第二进线电源2/第一进线电源1。
24.在该实施例中，系统结构如图1所示，包括第一进线电源1、第二进线电源2、第一电源检测装置3、第二电源检测装置4、第一开关柜5、第二开关柜6、快切保护装置7、第三开关柜8、第一母线9和第二母线10。开关柜处于合闸状态显示为黑色，开关柜处于分闸状态字显示为白色，在该实施例中第一开关柜5、第二开关柜6和第三开关柜8均为快速开关柜，快切保护装置7与三个快速开关柜通过光纤以太网相连，快切保护装置7的型号为pcs-9655cs，正常工作时，第一开关柜5、第二开关柜6位于合位，第三开关柜8位于分位，第一母线9和第二母线10分别由第一进线电源1和第二进线电源2供电，系统处于分列运行模式；当第二进线电源2发生故障后，第二电源检测装置4检测故障，并发出快切指令。pcs-9655cs快切装置接收到切换指令，通过光纤接口控制第二开关柜6快速分闸，分闸到位后（收到分闸到位信号），通过光纤接口控制第三开关柜8合闸，即将分列运行改为并联运行，第一母线9与第二母线10均有第一进线电源1供电。从快切装置启动开始，到双电源切换成功，切换时间不超过30ms。
25.在该实施例中，系统结构如图2所示，包括第一进线电源1、第二进线电源2、第一电源检测装置3、第二电源检测装置4、第一开关柜5、第二开关柜6、快切保护装置7、第三开关柜8、第一母线9和第二母线10。开关柜处于合闸状态显示为黑色，开关柜处于分闸状态字显示为白色，在该实施例中第一开关柜5、第二开关柜6为快速开关柜，第三开关柜8为欧通开关柜，快切保护装置7与两个快速开关柜通过光纤以太网相连，快切保护装置7的型号为pcs-9655cs，正常工作时，第二开关柜6与第三开关柜8位于合位，第一开关柜5位于分位，第一母线9和第二母线10由第二进线电源2供电，系统处于并联运行模式；当第二进线电源2发生故障后，第二电源检测装置4检测故障，并发出快切指令。pcs-9655cs快切装置接收到切换指令，通过光纤接口控制第二开关柜6快速分闸，分闸到位后（收到分闸到位信号），通过光纤接口控制第一开关柜5合闸，实现第一母线9与第二母线10均由第一进线电源1供电，确
保母线下方的负荷不脱网。从快切装置启动开始，到双电源切换成功，切换时间不超过30ms。
26.在该实施例中，系统包括第一进线电源1、第二进线电源2、第一电源检测装置3、第二电源检测装置4、第一开关柜5、第二开关柜6、快切保护装置7、第三开关柜8、第一母线9和第二母线10。在该实施例中第一开关柜5、第二开关柜6和第三开关柜8均为快速开关柜，快切保护装置7与三个快速开关柜通过光纤以太网相连，快切保护装置7的型号为pcs-9655cs，正常工作时，第一开关柜5、第二开关柜6位于合位，第三开关柜8位于分位，第一母线9和第二母线10分别由第一进线电源1和第二进线电源2供电，系统处于分列运行模式；当第一进线电源1发生故障后，第一电源检测装置3检测故障，并发出快切指令。pcs-9655cs快切装置接收到切换指令，通过光纤接口控制第一开关柜5快速分闸，分闸到位后（收到分闸到位信号），通过光纤接口控制第三开关柜8合闸，即将分列运行改为并联运行，第一母线9与第二母线10均有第二进线电源2供电。从快切装置启动开始，到双电源切换成功，切换时间不超过30ms。
27.在该实施例中，系统包括第一进线电源1、第二进线电源2、第一电源检测装置3、第二电源检测装置4、第一开关柜5、第二开关柜6、快切保护装置7、第三开关柜8、第一母线9和第二母线10。在该实施例中第一开关柜5、第二开关柜6为快速开关柜，第三开关柜8为欧通开关柜，快切保护装置7与两个快速开关柜通过光纤以太网相连，快切保护装置7的型号为pcs-9655cs，正常工作时，第一开关柜5与第三开关柜8位于合位，第二开关柜6位于分位，第一母线9和第二母线10由第一进线电源1供电，系统处于并联运行模式；当第一进线电源1发生故障后，第一电源检测装置3检测故障，并发出快切指令。pcs-9655cs快切装置接收到切换指令，通过光纤接口控制第一开关柜5快速分闸，分闸到位后（收到分闸到位信号），通过光纤接口控制第二开关柜6合闸，实现第一母线9与第二母线10均由第二进线电源2供电，确保母线下方的负荷不脱网。从快切装置启动开始，到双电源切换成功，切换时间不超过30ms。
28.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种电源故障快速切换系统，其特征是，包括快切保护装置和若干开关柜，所述快切保护装置与若干开关柜相连，所述快切保护装置连接有电源检测装置，所述电源检测装置与进线电源相连。2.根据权利要求1所述的一种电源故障快速切换系统，其特征是，所述开关柜有三个，分别为第一开关柜、第二开关柜和第三开关柜，所述快切保护装置通过光纤以太网分别与第一开关柜、第二开关柜和第三开关柜相连。3.根据权利要求2所述的一种电源故障快速切换系统，其特征是，所述电源检测装置包括第一电源检测装置和第二电源检测装置，所述进线电源包括第一进线电源和第二进线电源，所述第一开关柜通过第一电源检测装置与第一进线电源相连，所述第一开关柜与第一母线相连，所述第一母线与第三开关柜相连，所述第二开关柜通过第二电源检测装置与第二进线电源相连，所述第二开关柜与第二母线相连，所述第二母线与第三开关柜相连。4.根据权利要求2或3所述的一种电源故障快速切换系统，其特征是，所述第一开关柜和第二开关柜为快速开关柜，所述第三开关柜为快速开关柜或普通开关柜。5.根据权利要求4所述的一种电源故障快速切换系统，其特征是，所述快切保护装置与第一进线电源之间、快切保护装置与第二进线电源之间、快切保护装置与第一母线之间、快切保护装置与第二母线之间均设有电压互感器。6.一种电源故障快速切换方法，适用于权利要求1-5任一项所述的一种电源故障快速切换系统，其特征是，包括分列运行切换方法和并联运行切换方法。7.根据权利要求6所述的一种电源故障快速切换方法，其特征是，所述分列运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜与第二开关柜处于合位，第三开关柜处于分位，第一母线与第二母线分别由第一进线电源与第二进线电源供电，此时处于分列运行模式，当第一进线电源/第二进线电源发生故障后，第一电源检测装置/第二电源检测装置检测到故障发生，向快切保护装置发出快切指令，快切保护装置接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜/第二开关柜快速分闸，分闸到位后快切保护装置通过光纤接口控制第三开关柜合闸，第一母线与第二母线均由第二进线电源/第一进线电源供电，即将分列运行改为并联运行。8.根据权利要求6所述的一种电源故障快速切换方法，其特征是，所述并联运行切换方法具体过程如下：正常工作时，第一开关柜/第二开关柜和第三开关柜处于合位，第二开关柜/第一开关柜处于分位，第一母线和第二母线由第一进线电源/第二进线电源供电，此时处于并联运行模式，当第一进线电源/第二进线电源发生故障后，第一电源检测装置/第二电源检测装置检测到故障发生，向快切保护装置发出快切指令，快切保护装置接收到快切指令，通过光纤接口控制第一开关柜/第二开关柜快速分闸，分闸到位后快切保护装置通过光纤接口控制第二开关柜/第一开关柜合闸，实现第一母线与第二母线供电电源转换为第二进线电源/第一进线电源。

技术总结
本发明公开了一种电源故障快速切换系统及方法，系统包括快切保护装置和若干开关柜，所述快切保护装置与若干开关柜相连，所述快切保护装置连接有电源检测装置，所述电源检测装置与进线电源相连。本发明的一种电源故障快速切换系统及方法，以电源故障快速检测为基础，通过基于电磁斥力机构快速开关柜为执行元件，针对10kV~35kV线路，通过电源故障的快速检测和快速开关柜的快速分合实现电源的切换，快速切除故障线路，接入健全线路，实现电源的快速切换，确保下方负荷不受影响，从收到启动信号到完成切换，最快切换时间不大于30ms，可以有效避免企业因电源故障导致设备停运、工艺流程中断从而造成严重经济损失的问题。中断从而造成严重经济损失的问题。中断从而造成严重经济损失的问题。


技术研发人员：高博 丁一岷 裘愉涛 毛琳明 黄权飞 李运钱 张冲标 成龙 陈金威 吴晗 宣绍祺 王晓峰 赵若辰 许诺 王卫强 刘可可
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/7/22