[发明专利]备用电源快速切换装置

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统与快速傅氏算法相结合的备用电源快速切换装置，属于电力系统供电质量管理领域。

背景技术

备用电源快速切换装置，是基于备用电源自动投入装置的基础上开发的，现有的备用电源自动投入装置，经常是用PLC实现的，成本较高，且电力系统的电流和电压等参数是通过外接的模拟量采集卡获得，其时间延迟一般在两百毫秒以上，系统的实时性能比较差，已经不能满足电力行业快速发展的要求。备用电源自动投入装置在主回路电源掉电或故障时，使备用电源回路投入，而不能在备用电源工作时失电或故障时，实现主电源回路的投入。

发明内容

本发明为了克服现有的备用电源自动投入装置测量实时性差、成本高的不足，提供一种低成本的可以对电力系统双电源回路进行快速切换的备用源快速切换装置。其技术是这样实现的：包括CPU单元、模拟单元、电源单元、开入单元、开出单元、通讯单元以及显示单元在内的结构，其特征在于：其连接采用CPU单元和电源单元都分别与模拟单元、开入单元、开出单元、通讯单元连接；CPU单元的内部连接是采用ARM和BUS连接，BUS连接存储单元；ARM通过通讯单元与显示单元连接；ARM通过通讯单元与PC机连接；ARM通过信号调理单元与模拟单元连接，主回路电源和备用回路电源之间互为备用，且可以同时投入，CPU单元、显示单元都采用了CPU智能控制器，CPU单元的CPU是低成本低功耗高性能嵌入式ARM处理器，通讯单元、显示单元之间通过RS485总线进行通讯，电源单元采用了开关电源。实施该技术后的明显效果是：CPU单元检测两段母线的相位，当相位差在允许范围内时，可以使两段母线热备用，当其中一段掉电时不影响整个系统的正常供电，在工艺上要求不能同时供电时，CPU单元实时监测输入电压、电流和开入状态，在其中一段母线失电时，根据预先设定的逻辑关系，驱动开出单元，使相应断路器闭合或断开；CPU单元、显示单元都采用了CPU智能控制器，互相独立的两部分各司其职；CPU单元的CPU是低成本低功耗高性能嵌入式ARM处理器，包含有丰富的外设单元，如16路12位的AD转换器、大容量FLASH、SRAM、以太网、多个UART串口等，减少了大量外围器件，成本低，可靠性有保障；通讯单元、显示单元之间通过RS485总线进行通讯，通讯协议采用广泛应用的MODBUS协议；电源单元采用了开关电源，输入交直流85V--265V电压均可工作，体积小效率高。实现电力系统实时参数的测量和控制，实现的备用电源快速切换装置具有测量范围广、准确度高、实时性好、适用范围广、成本低、操作维护方便的特点。

附图说明

图1为备用电源快速切换装置总体结构示意图；

图2为CPU单元结构示意图；

其中，1-CPU单元、2-模拟单元、3-电源单元、4-开入单元、5-开出单元、6-通讯单元、7-显示单元、8-ARM、9-BUS、10-存储单元、11-PC机、12-信号调理单元；

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

见附图1、2，备用电源快速切换装置的连接是采用CPU单元(1)和电源单元(3)都分别与交流单元(2)、开入单元(4)、开出单元(5)、通讯单元(6)连接。CPU单元的内部连接是采用ARM(8)和BUS(9)连接，BUS(9)连接存储单元(10)，ARM(8)通过通讯单元(6)与显示单元(7)连接，ARM(8)通过通讯单元(6)与PC机(11)连接，ARM(8)通过信号调理单元(12)与模拟单元(2)连接。

见附图1、2，在电力系统中，需要双路电源的场合下，两段母线的三相电压及电流接入模拟单元(2)，高电压和大电流转换小的电压信号后，再经过信号调理单元(12)进入CPU单元(1)的AD通道，完成采样，CPU单元(1)根据采样结果进行运算分析，得到各种电压、电流数据和相位；进线断路器和母线联络断路器等的状态信号通过开入单元(4)送至CPU单元(1)，通过BUS(9)存储在CPU单元的存储单元(10)中；CPU单元(1)在已经测定的各种电压、电流值、相位和断路器状态的基础上，利用预先设定好的逻辑关系，在监测到进线失电时，立即做出反应，通过开出单元(5)断开或闭合相应的断路器，达到保障系统正常电力供应的目的；而显示单元(7)通过通讯单元(6)读取CPU单元(1)的有效信息，在LCD面板上显示电压和电流的一次值及其他各种测量数据的计算结果，加以显示；PC机(11)通过通讯单元(6)可以读取实时数据，也可将定值设置送给CPU单元(1)，CPU单元(1)检查定值无误后，将其保存在ARM(8)的内部FLASH中，FLASH中同时也保存系统程序。