CN111009892A - 配电盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了配电盘，包括：主开关装置，其一端用于连接至主电源；负载开关装置，其一端用于连接至负载；以及供电切换开关，其可控地使得所述负载开关装置的另一端电连接至所述主开关装置的另一端和后备电源的供电端之一。本发明的配电盘能够在主电源发生停电故障或过欠压时继续给负载供电。

Description

配电盘

技术领域

本发明涉及配电领域，具体涉及一种配电盘。

背景技术

配电盘是一种集中、切换和分配电能的设备。配电盘包括柜体、开关、保护装置、监视装置、电能计量表和其他电子元器件。配电盘用于接受和分配电能，能够方便停电、送电，起到计量和判断停电、送电的作用。

然而，现有的配电盘对负载只能进行供电或停止供电，功能单一。当发生停电故障或过欠压时，配电盘无法持续地给负载供电。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种配电盘，包括：

主开关装置，其一端用于连接至主电源；

负载开关装置，其一端用于连接至负载；以及

供电切换开关，其可控地使得所述负载开关装置的另一端电连接至所述主开关装置的另一端和后备电源的供电端之一。

优选的，所述供电切换开关包括：

电连接至所述负载开关装置的所述另一端的公共端子；

电连接至所述主开关装置的所述另一端的第一切换端子；以及

电连接至所述后备电源的供电端的第二切换端子。

优选的，所述供电切换开关为继电器，其包括：

磁芯；

缠绕在所述磁芯上的线圈；

与所述线圈串联的可控开关；以及

用于给所述线圈供电的线圈电源。

优选的，所述可控开关被控制为断开时，所述公共端子和所述第一切换端子相接触；所述可控开关被控制为导通时，所述公共端子和所述第二切换端子相接触。

优选的，所述可控开关为三极管、功率开关管或光耦控制开关，所述主开关装置为双极断路器，所述负载开关装置为单极断路器。

优选的，所述后备电源包括：充电器，其用于利用所述主电源的交流电对可充电电池进行充电；以及DC-AC变换器，其用于将所述可充电电池输出的直流电转换为交流电。

优选的，所述后备电源包括辅助电源模块，其输入端连接至所述可充电电池的两端，且用于给所述供电切换开关提供直流电。

优选的，所述配电盘还包括用于测量所述负载开关装置中的电流的电流互感器。

优选的，所述配电盘还包括：主电缆套管，其用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起，所述主电缆套管中的一组火线、零线和地线被配置为电连接至所述主电源；以及负载电缆套管，其用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起，所述负载电缆套管中的一组火线、零线和地线被配置为电连接至所述负载。

优选的，所述配电盘还包括：零线排，其用于电连接所述配电盘中的零线；以及地线排，其用于电连接所述配电盘中的地线。

本发明的配电盘能够在主电源停电或过欠压期间，可控地给负载继续供电。配电盘中的继电器有利于节省其线圈电源的电能。配电盘中的电缆套管能够方便操作人员接线、避免误接线。配电盘中的零线排和地线排降低了布线的复杂度、防止误接线，节省了布线成本，减小了布线空间且使得配电盘的空间更加紧凑。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是根据本发明较佳实施例的配电盘在主电源正常供电期间的电路图。

图2是图1所示的配电盘在主电源停电或过欠压期间的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

图1是根据本发明较佳实施例的配电盘在主电源正常供电期间的电路图。如图1所示，配电盘1包括电连接在主电源和负载(图1未示出)之间的主断路器CB，继电器K1、K2和K3，负载断路器CB1、CB2、CB3；分别用于测量负载断路器CB1、CB2、CB3中的电流的电流互感器CT1、CT2、CT3；用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起的主电缆套管WB，用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起的负载电缆套管WB1、WB2、WB3，以及零线排NB和地线排EB。

主断路器CB可以选用双极断路器，其具体器件结构为本领域技术人员所熟知，在此不予以赘述。主断路器CB的一端的火线端子和零线端子分别电连接至主电源的火线L和零线N，其另一端的火线端子BPSL和零线端子BPSN电连接至后备电源(图1未示出)的输入端，同时其火线端子BPSL还用于通过继电器K1、K2和K3给负载供电。

负载断路器CB1、CB2、CB3可以选用单极断路器，其具体器件结构为本领域技术人员所熟知，在此不予以赘述。负载断路器CB1、CB2、CB3的一端分别连接至第一负载、第二负载和第三负载(图1未示出)，另一端分别连接至继电器K1、K2和K3。

继电器K1、K2和K3相同，在此仅以继电器K1为例对其进行说明如下。继电器K1包括公共端子11、第一切换端子12和第二切换端子13，其中公共端子11电连接至负载断路器CB1的另一端，第一切换端子12电连接至主断路器CB的另一端的火线端子BPSL，第二切换端子13电连接至后备电源的输出端的火线Uo(即后备电源的供电端)，其中后备电源的输出端的零线(图1未示出)电连接至零线排NB。继电器K1还包括磁芯15，缠绕在磁芯15上的线圈16，与线圈16串联的可控开关14，以及用于给线圈16供电的线圈电源Vcc。当可控开关14被控制为处于断开状态时，公共端子11与第一切换端子12相接触，由此负载断路器CB1的另一端电连接至主断路器CB的另一端的火线端子BPSL。当可控开关14被控制为处于导通状态时，公共端子11与第二切换端子13相接触，由此负载断路器CB1的另一端电连接至后备电源的输出端的火线Uo。继电器K1的公共端子11可控地与第一切换端子12和第二切换端子13之一连接，从而使得负载断路器CB1的另一端电连接至主断路器CB的另一端的火线端子BPSL和后备电源的输出端Uo之一。

主电缆套管WB中的三根导线(即火线、零线和地线)的一端分别用于电连接至主电源的火线L、零线N和地线E，其另一端电连接至主断路器CB的一端的火线、零线和地线排EB。负载电缆套管WB1中的三根导线(即火线、零线和地线)的一端分别用于电连接至第一负载的火线端子、零线端子和地线端子，其另一端分别电连接至负载断路器CB1的一端、零线排NB和地线排EB。负载电缆套管WB2、WB3中的三根导线的连接方式与负载电缆套管WB1中的三根导线的连接方式类似，在此不予以赘述。零线排NB将配电盘1中的所有零线电连接在一起，地线排EB将配电盘1中的所有地线电连接在一起。

以下将分别结合主电源的供电情况来说明上述配电盘的配电原理。

当主电源正常供电时，可控开关14、可控开关24和可控开关34被控制为处于断开状态，此时主电源的电能传输至主断路器CB，再通过继电器K1、K2、K3分别电连接至负载断路器CB1、CB2、CB3，以分别给第一负载、第二负载和第三负载供电。

在主电源正常供电且后备电源不提供交流电期间，如果要求停止给某个负载供电，控制与该负载对应的可控开关导通即可。例如，如果第一负载不需要被供电，继电器K1中的可控开关14被控制为导通，使得继电器K1的公共端子11连接至第二切换端子13，由此主断路器CB的另一端的火线端子BPSL与负载断路器CB1的另一端之间断开连接，与负载断路器CB1相连接的第一负载被停止供电，由此能够选择性地控制每个负载是否被主电源所供电。

图2是图1所示的配电盘在主电源停电或过欠压期间的电路图。如图2所示，当主电源停电或过欠压时，主断路器CB断开，且后备电源的输出端Uo提供所需的交流电。可控开关14、可控开关24和可控开关34都被控制为处于导通状态，后备电源5的输出端Uo通过继电器K1、K2、K3分别电连接负载断路器CB1、CB2、CB3，以分别给第一负载、第二负载和第三负载供电。

在主电源停止供电且后备电源的输出端Uo提供所需的交流电期间，如果需要停止给某个负载供电，控制与该负载电连接的继电器中的可控开关断开即可。例如，如果需要停止给第二负载供电，可控开关24被控制为处于断开状态，由此继电器K2的公共端子连接至第一切换端子，从而断开了负载断路器CB2和后备电源的输出端Uo之间的导电路径，由此能够选择性地控制每个负载是否被后备电源所供电。

电流互感器CT1、CT2和CT3分别用于测量与负载断路器CB1、CB2和CB3电连接的第一负载、第二负载和第三负载中的负载电流，根据负载电流的大小判断该负载的功率。当某个负载的功率较大，例如第三负载的功率大于后备电源的输出功率时，可控开关34被控制为断开，停止给第三负载供电。由此实现选择性地控制负载是否被后备电源所供电。

综上可知，当主电源停电或过欠压时，后备电源的输出端Uo提供交流电，如果多个负载中存在较重要(即需要被持续不断地供电)、功耗较小的负载，控制与该负载电连接的继电器中的可控开关导通，使得后备电源的输出端Uo的交流电传输至该负载。最终实现了在主电源停电或过欠压期间，选择性地利用后备电源给较重要、功耗较小的负载继续供电。

主电源在绝大部分时间内都能够给负载正常供电，因此在绝大部分时间内继电器中的公共端子连接至第一切换端子，且继电器中的可控开关处于断开状态，线圈电源Vcc在绝大部分时间内未给线圈供电，节省了线圈电源Vcc的电能。

配电盘上的每一个电缆套管将一组火线、零线和地线包裹或套在一起，方便操作人员接线，避免误接线。

配电盘上的零线排将所有的零线全部连接在一起，地线排将与所有的地线全部连接在一起。用户在接入负载时，只需要将每一个负载的火线端子、零线端子和地线端子与每一个电缆套管包裹或套住的火线、零线和地线分别电连接即可，不必额外增加导线连接至配电盘中的零线和地线。降低了布线的复杂度，防止负载的火线端子、零线端子和地线端子与配电盘上的连接端子的误连接，同时减少了导线长度，节省了布线成本；减小了零线和地线的布线空间，使得配电盘的空间更加紧凑。

根据本发明的一个实施例，可以通过检测主电源的电压大小来判断主电源的供电情况。例如当第一阈值电压≤主电源的电压≤第二阈值电压时，判断主电源供电正常。当主电源的电压＜第一阈值电压时，判断主电源停电或欠压。当主电源的电压＞第二阈值电压时，判断主电源过压。本发明并不意欲限定第一阈值电压和第二阈值电压的具体数值，其可根据负载的耐压范围来确定，例如第一阈值电压可以选择是额定电压的70％，第二阈值电压可以是额定电压的130％。

本发明上述实施例中的后备电源优选包括充电器、可充电电池、DC-AC变换器和辅助电源模块。充电器的输入端连接至主断路器CB的另一端的火线端子BPSL和零线端子BPSN，其输出端连接至可充电电池的两端，用于对可充电电池进行充电。DC-AC变换器的输入端连接至可充电电池的两端，其用于将可充电电池中的直流电转换为交流电。辅助电源模块的输入端连接至可充电电池的两端，其输出用于提供各种所需的直流电压，例如为继电器K1、K2和K3提供线圈电源Vcc。

在本发明的其他实施例中，继电器的连接关系被构造为：当其可控开关处于导通状态时，其公共端子连接至第一切换开关；以及当其可控开关处于断开状态时，其公共端子连接至第二切换开关。

本发明的可控开关不同于手动操作的开关器件，其可以是三极管等电流控制元件、功率开关管等电压控制元件或光耦控制开关等。

在本发明的其他实施例中，采用单刀双掷开关等供电切换开关代替上述实施例继电器中的公共端子、第一切换端子和第二切换端子。

在本发明的其他实施例中，采用能够接通和断开负载电路的空气开关、过欠压脱扣器、交流接触器等开关装置代替上述实施例中的主断路器或负载断路器。

本发明的配电盘并不限于对3个负载进行供电，其可以对任意数量的负载支路进行配电，其中每一个负载支路都包括一个负载断路器、一个电流互感器、一个继电器。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (10)

1.一种配电盘，其特征在于，包括：

主开关装置，其一端用于连接至主电源；

负载开关装置，其一端用于连接至负载；以及

供电切换开关，其可控地使得所述负载开关装置的另一端电连接至所述主开关装置的另一端和后备电源的供电端之一。

2.根据权利要求1所述的配电盘，其特征在于，所述供电切换开关包括：

电连接至所述负载开关装置的所述另一端的公共端子；

电连接至所述主开关装置的所述另一端的第一切换端子；以及

电连接至所述后备电源的供电端的第二切换端子。

3.根据权利要求2所述的配电盘，其特征在于，所述供电切换开关为继电器，其包括：

磁芯；

缠绕在所述磁芯上的线圈；

与所述线圈串联的可控开关；以及

用于给所述线圈供电的线圈电源。

4.根据权利要求3所述的配电盘，其特征在于，所述可控开关被控制为断开时，所述公共端子和所述第一切换端子相接触；所述可控开关被控制为导通时，所述公共端子和所述第二切换端子相接触。

5.根据权利要求3所述的配电盘，其特征在于，所述可控开关为三极管、功率开关管或光耦控制开关，所述主开关装置为双极断路器，所述负载开关装置为单极断路器。

6.根据权利要求1所述的配电盘，其特征在于，所述后备电源包括：

充电器，其用于利用所述主电源的交流电对可充电电池进行充电；以及

DC-AC变换器，其用于将所述可充电电池输出的直流电转换为交流电。

7.根据权利要求6所述的配电盘，其特征在于，所述后备电源包括辅助电源模块，其输入端连接至所述可充电电池的两端，且用于给所述供电切换开关提供直流电。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的配电盘，其特征在于，所述配电盘还包括用于测量所述负载开关装置中的电流的电流互感器。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的配电盘，其特征在于，所述配电盘还包括：

主电缆套管，其用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起，所述主电缆套管中的一组火线、零线和地线被配置为电连接至所述主电源；以及

负载电缆套管，其用于将一组火线、零线和地线包裹或套在一起，所述负载电缆套管中的一组火线、零线和地线被配置为电连接至所述负载。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的配电盘，其特征在于，所述配电盘还包括：

零线排，其用于电连接所述配电盘中的零线；以及

地线排，其用于电连接所述配电盘中的地线。

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