多电源自动切换的保护和监控系统

1.本发明涉及一种电源切换电路及其控制技术。


背景技术：

2.一般一些重要的用电单位，如医院、学校、政府等都是双电源用户。通过共用电源和备用电源两条线路对其供电，降低停电的风险。当一条线路出现故障停电后，另一条线路接着开始对其供电。
3.但是，用户的备用电源及其自动装置、双头开关等，往往不归供电部门管理，能否保证可靠切换动作，能否在切换备用电源时与公用电源的连接断开，避免反送电的同时保证用户用电设备的持续运行，是供电部门和用电单位都很关注的一个问题。
4.专利申请号为2018104307394的发明公开了一种具有延时保护的主备用电源切换装置，包括接触器、过载保护机构、延时保护机构。接触器线圈接主电源，当主电源通电时，接触器衔铁吸合，带动动触点与主电源触点接通，由主电源供电。当主电源断电时，接触器线圈失电，接触器衔铁在弹簧力的作用下断开，带动动触点与备用电源触点接通，由备用电源供电。该发明能自动切换，但是不能人为控制，在意外情况下有隐患。
5.专利申请号为2016102002528的发明提供了一种cems的双电源切换控制回路，所述cems供电主线依次通过交流接触器km1的常开辅助触点km1-1和开关k1与保安段电源连接，常闭辅助触点km2-2与交流接触器km1串联后于常开辅助触点km1-1和开关k1之间与保安段电源的l1和n1串联；该发明通过采用ups电源和保安段电源互锁供电，确保cems双电源切换，解决了单一供电失电时重要设备因失电而重启的问题。但是该发明未能解决外接电源长久断电引起ups欠压的问题。


技术实现要素：

6.发明目的：
7.提供一种可以远程控制、自动或者手动切换双路外接电源，结合不间断电源的使用，使得用电设备持续有电的多电源自动切换的保护和监控系统。
8.技术方案：
9.本发明的多电源自动切换的保护和监控系统，具有常用电源和备用电源的两种外接电源，另具有能够接受切换指令并发出控制信号的控制器、连接并能接接受控制器控制信号执行电源切换动作的执行马达。
10.常用电源与备用电源之间连接有执行马达，通过控制器控制执行马达的切换动作，实现常用电源和备用电源的切换(如双向刀开关的切换或者电磁继电器的切换)。
11.另还有能够测量电路电压参数的多功能测量表，能够输出电压或者电流参数信号的通信模块a，能够将交流电变为直流电的开关电源(可将380v或者220v的交流电压，转换为12-36v的直流电压)，能够接受通信模块a的电信号并发出无线信号的网关。
12.两种外接电源具有共用输出电路(三相四线电路或者单相电路)，共用输出电路通
过主路开关连接一条主电路，主电路中依次连接有第一ups电源、用电器(如服务器)；共用输出电路之后，用电器之前的电路中还通过支路开关连接有一条支电路，支电路依次连接开关电源、网关。
13.第一ups连接在主电路中，既能够给予自身充电，又能够提供一定的电量给用电器，当两种外接电源均断电时，还能维持用电器使用一段时间。
14.支电路连接在共用输出电路之后、第一ups之前的电路中，在支电路中可先连接第二ups电源，既能够充电，又能够提供电量给后续的开关电源和网关，当两种外接电源均断电时，还能维持网关(或及开关电源)使用一段时间。
15.当然，也可以省去第二ups，在第一ups与用电器之间的电路中，引出支电路，直接连接到开关电源，再连接到网关，由第一ups给开关电源和网关供电。
16.在共用输出电路上设置有多功能测量表，读取并判断电路的供电电压是否正常。
17.多功能测量表的电压信号输出端连接到通信模块a，通信模块a再连接到网关。
18.网关能够发送无线信号，事先安装了具有电源监控功能小程序或者app的手机，能够接受网关的无线信号，提醒持有该手机的操作人员，该电压信号有无异常。
19.如果电压信号异常(通常为减小)，表明常用电源已经断电。操作人员此时可以在现场或者远程给控制器发送切换指令，接着控制器控制执行马达的切换动作，实现从常用电源到备用电源的切换。
20.而当常用电源恢复供电后，操作人员再在现场或远程给予切换指令给控制器，控制器再控制执行马达，将电路开关从备用电源切换到常用电源。
21.本发明中优选：
22.网关中安装有类似手机卡的芯片，网关之后通过通信模块b连接到控制器。
23.当网关发出电压异常减小的信号后，操作人员通过手机远程发出指令给网关，网关通过通信模块b给控制器自动发出切换指令，执行马达实现电源切换动作。
24.当常用电源恢复供电后，操作人员再远程发出人工切换指令给控制器，控制器再控制执行马达，将电路开关从备用电源切换到常用电源。
25.本发明中进一步优选，多功能测量表还能够监测电流瞬间波动值：
26.在常用电源与执行马达之间的输入电路上，设置有监测电路的电流瞬时波动值的电流取样仪器，该取样仪器连接到多功能测量表。当常用电源的电压波动即将断电的瞬间，电路中的电流首先会瞬时增大，然后在完全断电后变为零。
27.在该输入电路中(如一根火线或者零线上)可以串联连接一个高压工频(50-60hz)电容，电路在工频工作时，该电容几乎没有损耗。而当电路即将断路的瞬间，电容储存的电能瞬间反向放电，导致电路中的电流会异常增大。
28.具有电源监控功能的小程序或者app的内置程序中，可以预置有当输入电路a的电流瞬时异常增大时，无需人工触摸手机；手机接收网关发出的信号后即可自动给予网关发出反馈信号，并自动通过信号模块b传送给控制器，自动控制执行马达实现即时切换动作。从而保证常用电源即将断电瞬间切换到备用电源，真正达到双电源无缝切换的功能。
29.有益效果：
30.本发明不仅能够实现外电路双电源的切换，还能够人工控制切换时机，避免电源切换时用电电路出现用电危险状况。主电路与支电路中均具有ups电源，保证用电器和网关
均能够连续工作在有电状态。而且，网关采用安全电压，确保支电路安全可靠。
31.手机接收到信号后，操作人员可以现场操作，也可以远程发送指令操作；根据需要人工监控和自动监控相结合，既安全又方便。
32.内接的ups电源既可单独设置使用，也可以共用，节省系统的部分投资费用。
33.本发明还可检测常用电源输入端的电流异常变化，后续的网关、控制器、执行马达等等线路元器件瞬时(微秒级)做出反应，确保外接电源无缝切换；即使两个ups均失去储能功能，用电器仍然能够连续正常工作。
附图说明
34.图1是本发明的一种电路结构示意图。
35.图中：1-常用电源；2-备用电源；3-控制器；4-手机；5-执行马达；6-多功能测量表；7-第一ups电源；8-用电器；9-通信模块a；10-第二ups电源；11-开关电源；12-网关；13-电流取样仪器；30-自动控制器；31-电容。
具体实施方式
36.如图1所示的多电源自动切换的保护和监控系统，具有常用电源和备用电源的两种外接电源，另具有控制器、执行马达；常用电源与备用电源之间连接有执行马达，来实现常用电源和备用电源的切换。
37.两种外接电源具有共用输出电路，共用输出电路通过主路开关连接一条主电路，主电路中依次连接有第一ups、用电器；第一ups之后、服务器之前的电路通过一条支电路，依次连接开关电源、网关；
38.另具有多功能测量表用于测量共用电路的电压信号，电压信号输出到通信模块a，通信模块a连接到网关，网关能够发送电压的无线信号。
39.事先安装了电源监控功能app的手机，能够接受网关的无线信号；操作人员根据手机的无线信号是否异常减小，给控制器发送切换指令，控制器控制执行马达的切换动作。
40.在输入电路a中的零线上还串联有一个高压工频电容；电源监控功能app的内置程序中，预置有当输入电路a的电流瞬时异常增大时，手机自动给予网关发出反馈，网关自动通过信号模块b传送给控制器，自动控制执行马达实现外接双电源的即时切换动作。