CN102866350A - 自动转换开关电器的检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动转换开关电器的检测方法和装置，该装置包括内部电源、常用电源采样模块、备用电源采样模块和隔离通讯模块，常用电源采样模块与常用电源相连接；备用电源采样模块与备用电源相连接；常用电源采样模块与备用电源采样模块通过隔离通讯模块隔离后相连接；内部电源包括两组电源，通过隔离通讯模块电气隔离。本发明通过使用两个单片机，各采样一路电源，两片单片机间由光电耦合器隔离通讯传递信息。改变了传统方法中使用一片单片机对两路电源采样的方法，避免了在采样过程中进行电气隔离。使采样检测时间缩短；确保采样精度，不受环境影响。最终实现了提高自动转换开关电器检测的精度、提高电源切换速度。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器领域，尤其涉及一种自动转换开关电器的检测方法和装置。
背景技术
在不允许断电的重要场所，为确保电力安全和生产的连续性，通常采用双路电源供电，由自动转换开关电器切换一路正常的电源接入用户负载。自动转换开关电器包括控制器和执行机构，控制器包括检测装置，能同时检测两路电源，根据用户设定的参数判断电源是否正常，然后控制执行机构切换。两路接入控制器的电源要相互隔离。
现有技术中的检测装置一般采用一个单片机对两路电源进行采样，因此在采样过程中就必须要对这两路电源进行电气隔离，电气隔离采样的方法有光电耦合器隔离采样和互感器采样，其中光电耦合器隔离采样可以采用非线性光电耦合器以及线性光电耦合器。
因为成本低、体积小，最常用的是采用非线性光电耦合器隔离采样。非线性光电耦合器的温漂严重，因此采样的精度无法保证，若控制器的设定参数要求高，则有可能引起自动转换开关电器的误动作；而采用线性光电耦合器和互感器采样，可以确保线性的采样精度，但成本较高且体积大，所以也不能被广泛应用。
目前现有技术均采用这种使用一片单片机，在采样时进行隔离的检测方法，由于隔离放在采样过程中，影响了采样精度，现有技术还没有一种更好的解决采样精度低的办法。
发明内容
本发明提供了一种可用于自动转换开关电器的检测方法和装置，以确保在不增加成本的基础上实现提高采样精度。所述技术方案如下：
一种自动转换开关电器的检测装置，包括常用电源采样模块、备用电源采样模块、隔离通讯模块、内部电源：
所述常用电源采样模块与所述常用电源相连接；所述备用电源采样模块与所述备用电源相连接；所述常用电源采样模块与所述备用电源采样模块通过所述隔离通讯模块隔离后相连接；内部电源包括电源一和电源二，所述电源一和电源二通过所述隔离通讯模块电气隔离，所述电源一与所述常用电源采样模块相连接，为所述常用电源采样模块供电，电源二与所述备用电源采样模块相连接，为所述备用电源采样模块供电。
进一步的，所述常用电源采样模块和备用电源采样模块均各自包括外围采样线路和单片机。常用电源采样模块的外围采样线路输入端与所述常用电源相连接，输出与主单片机相连接，对所述常用电源采样；所述备用电源采样模块的外围采样线路输入端与所述备用电源相连接，输出端与辅单片机相连接，对所述备用电源采样。
进一步的，所述隔离通讯模块包括光电耦合器。
进一步的，所述主单片机用以检测常用电源和实现控制自动转换开关电器，辅单片机用以检测备用电源。
进一步的，所述主单片机和辅单片机采用NXP系列。
一种自动转换开关电器的检测方法，包括：
常用电源采样模块的外围采样电路对常用电源采样，将所述常用电源的信息传递给主单片机；备用电源采样模块的外围采样电路对备用电源采样，将所述备用电源的信息传递给辅单片机；所述主单片机的供电电源和所述辅单片机的供电电源通过光电耦合器电气隔离；
对所述主单片机设定整定参数的指令，经过光电耦合器的电气隔离，将所述主单片机发出的整定参数信息传递给辅单片机，所述辅单片机按照接收的指令检测所述备用电源的信息，并判断所述备用电源的状态，所述备用电源的状态信息经所述光电耦合器的电气隔离，传递给主单片机；所述主单片机根据常用电源的状态信息和备用电源的状态信息，产生控制自动转换开关电器的信号。
进一步的，所述常用电源和所述备用电源为两路独立的三相工频电源。
进一步的，所述常用电源和所述备用电源的信息包括电压和相位的信息。
进一步的，所述用户整定参数信息按一定的周期发送。
进一步的，所述通讯数据中加有校验码，以确保数据传输的正确性。
本发明实施例提供的技术方案，通过使用两个单片机，各采样一路电源，主单片机检测常用电源，并负责电源切换控制、整定和显示，辅单片机检测备用电源，两片单片机间由光电耦合器隔离通讯，传递信息。改变了传统方法中使用一片单片机对两路电源采样的方法，避免了在采样过程中进行电气隔离。使采样检测时间缩短；确保采样精度，不受环境影响。最终实现了提高自动转换开关电器检测的精度、提高电源切换速度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动转换开关电器的检测装置系统功能模块框图；
图2是本发明实施例提供的自动转换开关电器的检测装置电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
实施例
图1是自动转换开关电器的检测装置的系统功能模块框图。本实施例提供了一种自动转换开关电器的检测装置，如图1所示，该自动转换开关电器的检测装置包括常用电源采样模块201、备用电源采样模块202、内部电源203、隔离通讯模块204。
常用电源采样模块201与常用电源相连接；备用电源采样模块202与备用电源相连接；常用电源采样模块201与备用电源采样模块202通过隔离通讯模块204隔离后相连接；内部电源203包括直流稳压电源一和电源二，电压均为3.3V，分别为单片机单独供电。电源一和电源二通过隔离通讯模块204电气隔离，电源一与常用电源采样模块201相连接，为常用电源采样模块供电，电源二与备用电源采样模块202相连接，为备用电源采样模块供电。
常用电源采样模块201和备用电源采样模块202均各自包括单片机和外围采样线路，其中单片机是核心部件，常用电源采样模块201的单片机作为主单片机，用以检测常用电源和实现控制自动转换开关电器，备用电源采样模块202的单片机作为辅单片机，用以检测备用电源。常用电源采样模块201的外围采样线路输入端与常用电源相连接，输出与主单片机相连接；备用电源采样模块202的外围采样线路的输入端与备用电源相连接，输出端与辅单片机相连接。
隔离通讯模块204主要的核心器件是光电耦合器，隔离通讯模块204使主单片机和辅单片机电气隔离，同时使内部电源中直流稳压电源一和电源二的电气隔离。
首先，外围采样电路对常用电源和备用电源进行采样，常用电源和备用电源为三相工频电源，所采集的常用电源和备用电源的信息包括电压和相位的信息，三相工频电源具有A、B、C三跟火线和一根零线，每次对一项交流电进行采样，通过半波整流使交流电变为直流电，经过分压使直流电的电压降低，再经过A/D转换把模拟量转换成数字量。每次对一项交流电采样过后，再依次对另外两项交流电进行采样。把所获得的电源信息分别传递给两片单片机，常用电源的信息传递给主单片机，备用电源的信息传递给辅单片机。
用户设定整定参数的指令，由主单片机通过光电耦合器的电气隔离，传递给辅单片机，每100mS发送一次。辅单片机根据整定参数的指令，通过光电耦合器的电气隔离向主单片机发送备用电源的状态信息，每隔一个工频周期20mS发送一次。为了确保数据传输的正确性，通讯数据中加入校验码。
主单片机根据常用电源的状态和备用电源的状态做出判断，产生控制信号，控制自动转换开关电器把开关档位切换到在合适的位置。电源的状态分为正常和不正常，不正常有断路、过压和欠压几种状况。例如常用电源出现断路，过压或欠压的状态，就会切换备用电源供电，如果两个电源都出现问题，电源就会被切断。
图2是自动转换开关电器的检测装置的电路示意图。如图2所示：
外围采样线路共有6路，其中有3路与主单片机和常用电源相连接，另外3路与辅单片机和备用电源相连接，这6路结构组成均相同。以备用电源C相为例：
压敏电阻RV4一端连接备用电源C相RC，另一端连接备用电源中性线RN，用于对抗雷击和浪涌，保护采样电路；整流二极管D15用于半波整流；电阻R53和R61组成分压电路，将被检测的电压降至单片机U11允许采样的电压范围，分压电阻的精度为1％，可确保采样精度；电阻R60和电容C28组成RC一阶滤波器，用以滤除干扰信号；D8用以稳压，保护被采样的电压信号不损坏单片机U11；主单片机U4的地线与常用电源中性线NN相连，辅单片机U11的地线与备用电源中性线RN相连；主单片机和辅单片机采用了NXP系列单片机。
两个单片机之间采用了光电耦合器U12和U7进行隔离通讯。电源一为主单片机的直流供电电源，电源二为辅单片机的直流供电电源，供电电压均为3.3V。
光电耦合器U12将主单片机U4发出的整定参数信息传导给辅单片机U11，辅单片机U11按照接收的指令检测备用电源，将备用电源的状态经光电耦合器U7传导给主单片机U4。主单片机U4每100mS向辅单片机U11发送一次用户整定数据，辅单片机U11每隔一个工频周期（20mS）向主单片机U4发送一个字节的数据，报告备用电源状态。
光电耦合器温漂影响的是隔离两侧的传导倍数，对模拟信号影响极大，数字信号不受影响，因此单片机U4和U11的通讯不受温度影响。被采样的电压由单片机转换为有效值判断电源状态，采用有效值的优点是抗干扰能力强，单片机U4和U11的通讯数据加有校验码，确保数据传输的正确性。
本发明实施例通过使用两个单片机，各采样一路电源，两片单片机间由光电耦合器电气隔离。改变了传统方法中使用一片单片机对两路电源采样的方法，避免了在采样过程中进行电气隔离。使采样检测时间缩短；确保采样精度，不受环境影响。最终实现了提高自动转换开关电器检测的精度、提高电源切换速度。
以上仅是针对本发明的优选实施例及其技术原理所做的说明，而并非对本发明的技术内容所进行的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的技术范围内，所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自动转换开关电器的检测装置，包括常用电源采样模块、备用电源采样模块、隔离通讯模块、内部电源，其特征在于：
所述常用电源采样模块与所述常用电源相连接；所述备用电源采样模块与所述备用电源相连接；所述常用电源采样模块与所述备用电源采样模块通过所述隔离通讯模块隔离后相连接；内部电源包括电源一和电源二，所述电源一和电源二通过所述隔离通讯模块电气隔离，所述电源一与所述常用电源采样模块相连接，为所述常用电源采样模块供电，电源二与所述备用电源采样模块相连接，为所述备用电源采样模块供电。
2.根据权利要求1所述的自动转换开关电器的检测装置，其特征在于，所述常用电源采样模块和备用电源采样模块均各自包括外围采样线路和单片机。常用电源采样模块的外围采样线路输入端与所述常用电源相连接，输出与主单片机相连接，对所述常用电源采样；所述备用电源采样模块的外围采样线路输入端与所述备用电源相连接，输出端与辅单片机相连接，对所述备用电源采样。
3.根据权利要求1所述的自动转换开关电器的检测装置，其特征在于，所述隔离通讯模块包括光电耦合器。
4.根据权利要求1所述的自动转换开关电器的检测装置，其特征在于，所述主单片机用以检测常用电源和实现控制自动转换开关电器，辅单片机用以检测备用电源。
5.根据权利要求1所述的自动转换开关电器的检测装置，其特征在于，所述主单片机和辅单片机采用NXP系列。
6.一种自动转换开关电器的检测方法，其特征在于：
常用电源采样模块的外围采样电路对常用电源采样，将所述常用电源的信息传递给主单片机；备用电源采样模块的外围采样电路对备用电源采样，将所述备用电源的信息传递给辅单片机；所述主单片机的供电电源和所述辅单片机的供电电源通过光电耦合器电气隔离；
对所述主单片机设定整定参数的指令，经过光电耦合器的电气隔离，将所述主单片机发出的整定参数信息传递给辅单片机，所述辅单片机按照接收的指令检测所述备用电源的信息，并判断所述备用电源的状态，所述备用电源的状态信息经所述光电耦合器的电气隔离，传递给主单片机；所述主单片机根据常用电源的状态信息和备用电源的状态信息，产生控制自动转换开关电器的信号。
7.根据权利要求6所述的自动转换开关电器的检测方法，其特征在于，所述常用电源和所述备用电源为两路独立的三相工频电源。
8.根据权利要求6所述的自动转换开关电器的检测方法，其特征在于，所述常用电源和所述备用电源的信息包括电压和相位的信息。
9.根据权利要求6所述的自动转换开关电器的检测方法，其特征在于，所述用户整定参数信息按一定的周期发送。
10.根据权利要求6所述的自动转换开关电器的检测方法，其特征在于，所述通讯数据中加有校验码，以确保数据传输的正确性。
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