备用电源自投方案

1 压变电源自动投切

压变电源自动投切方案大致有以下几种。 1.1 电磁型自动投切装置

1.1.1有优先级别的两电源单向自动投切

如图1所示，1YH有电时，1ZJ线圈得电，101、103处两对1ZJ常开接点闭合，105、107处两对常闭接点打开，控制信号等电源由1YH提供。1YH失电时，1ZJ线圈失电，101、103处两对1ZJ常开接点打开，105、107处两对常闭接点闭合。2YH有电时，控制信号等电源由2YH提供。此时，若1YH恢复有电，1ZJ线圈得电，同上原理，控制信号等电源仍改由1YH提供。

此方案的特点是两电源单向自动投切，有电源优先级别之分。 1.1.2无优先级别的两电源双向自动投切

如图2所示，1YH有电时，1ZJ线圈得电，A1、A2处两对1ZJ常开接点闭合，2ZJ线圈回路中1ZJ常闭接点打开，控制、信号回路电源由1YH提供。1YH失电时，1ZJ线圈失电，A1、A2处两对1ZJ常开接点打开，2ZJ线圈回路中1ZJ常闭接点闭合，此时若 2YH有电，2ZJ线圈得电，A3、A4处两对2ZJ常开接点闭合，1ZJ线圈回路中2ZJ常闭接点打开，控制、信号回路电源由2YH提供。

同样的原理，当2YH失电时，若此时1YH有电，控制、信号电源则通过自动投切装置改由1YH提供。

此方案的特点是两电源双向自动投切，互为备用，无优先级别之分。 1.2 微机型自动投切装置

以上两种压变电源自动投切方案均为电磁型。目前，微机型自动投切装置在部分有条件的地区正被推广使用。微机型自动投切装置，如REF3等，它包含有保护、控制、测量、监视和通信等功能，并通过使用特殊功能库对其功能进行扩展。为提高微机保护的可靠性，REF3馈线终端装置，还配备有一个强大的自检系统，同时装置的自检输出继电器给出故障信号，并闭锁保护跳闸输出。微机型自动投切装置,如REF3等,在实现备用电源自动投切时，除检测电压外，还增加了电流闭锁保护，更增强了自动投切动作的可靠性，但微机型保护装置的工作易受电磁干扰的影响。

微机型自动投切装置动作安全，功能扩展灵活，较适用于保护性能要求比较高、保护级差配合比较多、保护原理构成比较复杂的场合，且维护量小，但价格较贵，且需配备专用的检测仪器和校验工具。电磁型自动投切装置技术成熟，并已被实践证明了的可靠性记录、不受电磁干扰的影响、具有较长的使用寿命。 2 站用电源自动投切 2.1 电磁型自动投切装置

如图3所示，站用电源1（a1、b1、c1）、站用电源2（a2、b2、c2）均有电，合上QM1、QM2开关，CJ1线圈得电，CJ1常闭接点打开，站用电（a、b、c）由站用电源1提供，并且CJ1常开接点闭合，XD1指示灯亮，表明站用电源1在工作状态。当站用电源1（a1、b1、c1）失电时，CJ1线圈失电，CJ1常闭接点闭合，CJ2线圈得电，站用电（a、b、c）改由站用电源2提供，此时CJ1常开接点打开，CJ2常开接点闭合，XD2指示灯亮，表明站用电源2在工作状态。

同样原理，当站用电源2失电时，站用电通过自动投切装置改由站用电源1提供。 此种站用电源自动投切方案的特点，是两电源双向自动投切，互为备用。 2.2 ATS（微机型自动投切）装置

ATS装置的核心一般是数位式微处理控制器及逻辑线路板，它包含检测电压、频率，延时设定监视及系统诊断等功能，符合紧急及备用电力系统应用的要求，可将两电源相互投切，互为备用。它具有自动判断闭合投切、开路投切等功能，开路投切时，可附相角检测器，比较两电源之相角差，提供相内转换功能，允许两电源在一定的频率差、相角差及电压差的条件下执行闭合转换功能。设计时如采用抽出式ATS装置，则可大大方便维护与测试，同时，通过微处理器的设置，可满足配电网自动化的需要。以ASCO940型ATS装置为例，在实际中的应用，如图4所示，一段站用电与二段站用电可相互投切，互为备用。

在实际工作中，遇到其中一段母线停电、检修时，由于ASCO940自动投切开关与任何一段母线都无明显断开点，这与安全规定要求不相符合。为防止电源倒送，同时为符合安全规定的要求，故在ASCO940开关两电源侧前，各增加一台抽屉式开关，如图5所示。这样，既满足了以上的要求，又方便了ASCO940及其两电源侧断路器的检修和维护。

此外，ATS装置还可用于自备发电机等重要用户，作为用户的应急电源或紧急备用电源投切所需。

ATS装置较电磁型备用电源自动投切装置动作安全、可靠、精确，功能扩展方便，且维护量小，但价格较为昂贵。我国国家标准以及IEC标准将ATSE分类为PC级和CB级两个级别，由于CB级ATSE存在着体积大，动作速度慢，机械联锁可靠性较差等缺点，其应用领域正在逐步缩小，而PC级ATSE由于其结构简单，体积小，自身联锁，转换速度快，安全，可靠已成为ATSE的主流。本文正是从ATSE的发展过程、发展趋向及PC级ATSE在工程中的应用入手，对PC级ATSE进行了必要的阐述。 关键词：ATSE双电源自动转换开关 机械联锁 电气隔离 延时设定 一、双电源自动转换开关ATSE的发展过程

ATSC即双电源自动转换开关，由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器（转换控制器）组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的开关电器。作为消防负荷和其他重要负荷的末端互投装置，ATSE在工程中得到了广泛的应用，正确合理的选择ATSE可确保重要负荷的可靠供电，ATSE在重要负荷的供电系统中是不可缺少和重要的一个环节。

ATSE目前在我国经历了四个发展阶段，即两接触器型、两断路器型、励磁式专用转换开关和电动式专用转换开关。两接触器型转换开关为第一代，是我国最早生产的双电源转换开关，它是由两台接触器搭接而成的简易电源，这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点，因而在工程中越来越少采用。两断路器式转换开关为第二代，也就是我国国家标准和IEC标准中所提到的CB级ATSE，它是由两断路器改造而成，另配机械联锁装置，可具有短路或过电流保护功能，但是机械联锁不可靠。励磁式专用转化开关为第三代，它是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置，机械联锁可靠，转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关，速度快。电动式专用转换开关为，是PC级ATSE，其主体为符合隔离开关，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。

二、双电源自动转换开关（ATSE）的发展趋向

ATSE的发展趋向主要包括两个方面，其一是开关主体，具备很高的抗冲击电流能力，并且可频繁转换；具有可靠的机械联锁，确保任何状态下两路电源不能并列运行；不允许带熔丝或脱跳装置，以防止双电源开关因过载而造成输出端无电现象；具备0位功能，并且隔离距离大，以便能够承受更高的冲击电压（8KV）以上；四级开关具备N级先合后分的功能，以防止ATSE在切换时，不同系统中 N线上电位漂移，使电流走向不一致或分流，造成剩余电流保护装置误动作。其二是控制器，采用微处理器智能化产品，检测模块应具有较高的检测精度和宽的参数设定范围，包括电压、频率、延时时间等；具备良好的电磁兼容性，应能承受住主回路的电压波动，浪涌保护，谐波干扰，电磁干扰等；转换时间快，且延时可调；可为用户提供各种信号及消防联动接口，通信接口。 从ATSE的发展过程和发展趋向可以看出，PC级ATSE在工程中的应用将成为主流。 值得一提的是，《固定式消防泵驱动器－控制器》（IEC标准修正草案）中指出，ATSE不应带短路和过电流保护功能。而CB级ATSE不能够满足这一点，一旦出现短路和过电流的情况，脱扣器脱扣，造成电源侧虽然有电， 而负载没电的情况，不能满足一、二级负荷对供电的要求。IEC标准修订的趋向也证明了PC级ATSE在工程中的推广是必然的。这也是我们为什么要单独对PC级ATSE进行阐述的理由。

三、PC级ATSE的选择

在谈及PC级ATSE如何选择之前，我们先分析一下ATSE转换程序。

1.如果常用电源被检测到出现偏差时，则自动将负载从常用电源转接至备用电源； 2.如果常用电源恢复正常时，则自动将负载返回转接到常用电源。

双电源自动转换开关用于常用电源和备用电源之间的转换，要求电源转换开关的操作机构不应使负载电路与常用电源或备用电源长期断开，电源转换开关应提供指示所连接（常用或备用）电源位置的辅助触头。那么我们在选用PC级ATSE时，除按照正常参数进行选择外（同其他同类低压配电设备，在此不做赘述），还要注意以下几个方面： 1.电气隔离，0位及挂锁功能

从保证双电源系统长期稳定、安全、安全供电和远程管理考虑，ATSE的主体开关电气隔离特性非常重要，其输入和输出端承受两路电源电压。接触器、断路器和隔离开关其作用功能不同，在选择时要区分对待，隔离开关在断开位置应具有较大的开断距离，国标规定其线间及断开触头间必须承受8KV的额定冲击耐受电压。建议选用隔离开关做主体开关的ATSE。在非消防电源发生火灾及ATSE下端电器设备检修和维护，ATSE应具有0位，有的已经具有0位接口功能，可接至消防控制中心。并且在0位检修时，应具备挂锁功能，以保证检修人员及设备的安全。 2.延时设定及级数的选择

在常用电源转换至备用电源时，为防止备用电源在市电瞬态波动或失压，ATSE应具有延时检测功能，民规要求不大于30秒，很多产品均设有转换延时，普遍设为1～8秒，，笔者认为设为3秒比较合适，它不会影响用电设备或照明等的正常使用。当备用电源转换至常用电源时，普遍厂家均有1～300秒的延时，以确认常用电源恢复正常而且稳定供电，笔者认为2分钟比较合适。在延时时间内，ATSE一直在向负载供电，不会影响电器设备使用。在选择ATSE时，应选用四级开关，N线应当完全隔离，目的是防止ATSE切换时，不同系统中N线上电位漂移，使电流走向偏差，剩余电流保护装置误动作。 3.关于机电一体智能式

机电一体智能式双电源自动转换开关如 GLD沈阳斯沃电器有限公司生产具有自动化程度高，安全可靠性好等优点以成为发展趋势。开关由开关主体和驱动控制部分组成，开关选用集成控制技术，过零及独特的触头分合技术。下面对其性能作一分析：1.驱动控制部分，由逻辑控制电路和齿轮电机组成。电路控制核心采用CPU控制，电源部分采用开关电源稳压系统，供电可靠，电路具有良好的电磁兼容性，齿轮电机具有很强的耐湿热性和耐高温性，安全保护功能良好。2.机械联锁部分，多重的机械联锁，确保两路电源在任何情况下不能并列运行。3.开关保护功能，开关具有三相缺相、过欠电压、电机保护、频率检测功能。4.GLD控制板性能，采用继承开关式电源，电路具有过载，短路保护，分别提供5V、8V、12V，其中5V为CPU芯片供电，8V为比较检测电路供电，12V为供电及执行转换继电器、外部输入信号供电。采样比较电路采用四个电压比较器，以保证过、欠电压、缺相、短电的检测。程序控制芯片CPU采用PIC16C71单片机控制，具有上电清零，程序中断，双相输入输出等功能。

四、PC级ATSE在工程中的应用

ATSE在工程中实例很多，主要有桥接、三点式、四点式、五点式等接线方式，本文在此不做赘述。PC级ATSE主要应用于供电线路末端进行双电源切换，为三点式接线，电气接线图见图1所示。

当然，多台ATSE可以配合使用，以增加供电系统可靠性，电气接线图见图2所示。 五、相关产品

目前，ATSE在市场上主要分为三大系列，励磁式、双断路器式、机电一体智能式。其中机电一体智能式（PC级）有国内沈阳斯沃电器有限公司生产的GLD系列产品，国外生产的Schneider系列产品。从性能价格比来看，GLD具有更大的优势。当然，本文无意对产品有过多的评价，每一个业主都可以根据自身的实际情况选用合适的产品。但PC级ATSE的应用前景无限广阔。

本文在撰写过程中，参考了部分业内专家的文章和意见，在此表示感谢，并籍此与各位同仁探讨。

参考文献

1.国家标准《低压开关设备和控制设备》第6部分：多功能电器 第1篇：自动转换开关电器

2.International Electrotechnical Commission：IEC60947－6－1：1998，IDT 3.上海电器科学研究所 季慧玉等，“固定式消防泵驱动器－控制器，IEC标准草 3 结论

以上分析了几种电源自动投切装置的设计原理，对其设计原理进行了详细的说明，并从安全性、可靠性、经济性等方面对几种自动投切方案进行比较，为实际应用提供了参考。合理选择与使用自动转换开关电器（ATSE）