KDQ1140交流双电源切换控制箱技术实现

沈权

摘 要：目前煤矿井下的安全监控、无线通讯等各类数字化矿山系统供电无专用可靠电源，一般借用井下排水、照明等系统电源，无法保证持续、可靠为数字化矿山系统供电保障，进而造成各类被供电系统不稳定，影响煤矿井下安全生产；数字化矿山各系统后备电池容量有限；煤矿井下的后备电源均存在电池长期浮充的问题，没有实现对电池的有效监管，影响电池的使用寿命，后期电池维护成本较高；综上所述，迫切需要建立一套基于智能化电源技术的集中供电设备和系统。

关键词：双电源切换；供电保障；电池

0 实施背景

矿井安全监测监控系统等设备对监控煤矿生产的各项参数进行监测和控制，是煤矿生产安全运行的重要防线，但是现场应用时监控设备的电源往往都是单路供电，如果供电电源出现故障将直接影响监测设备的正常工作，很多煤矿采用双套监控系统同时运行，一套作为热备用，这样导致成本增加一倍。另外，当监控设备出现故障需要维护时，若要停电必须在变电所实现，这样会导致大范围的停电，影响其他设备的正常运行。

为了解决上述问题，我们开发了双电源自动切换系统，该系统有两路交流电源输入，一路交流输出给安全监控系统供电，两路输入电源分别取自不同的馈电开关，当主电源出现异常时能够自动切换至辅助电源，为煤矿安全监控设备的电源或者其他设备供电，保证供电的不间断。为了方便负载设备维护。双电源切换系统应具有输出断开功能。

1 建设目标

本产品实现的目标是开发一套集中不间断供电装置，该装置具有AC1140V/AC660V的输入电压等级，输出AC127V，装置中后备电池容量可根据需要灵活扩展，电池切换时间为零，保证负载设备的不间断工作，最大可实现15度的供电方案，集中供电装置中应实现关键设备的1+1冗余，电池箱单机的N+1冗余，有效保证装置的可靠运行。

2 目前现状

国内：专用线路供电，从地面往井下敷设专用电缆，虽然避免了井下采掘供电的影响，但敷设线路长，线径较粗，电压降大，仍然为单回路供电，断电现象还是不能得到实质性的解决。

国外：一些采煤国家监控系统多采用总线式，专用变压器及专用线路供电，虽然比较稳定供电，但工程量大、成本高、改造实施难度大。

目前国内现有双回路真空馈电开关采用的是传统的电气控制方式，多采用继电器和真空交流接触器控制方式，单纯的通过硬件来控制电路，接线复杂，稳定性差，设备故障率高。技术仍然是传统模式，维护不方便，并且设备没有手动切换和输出断开等功能，不能对设备进行自身检测，维修负载时，需断开主、副回路电源，势必造成其它负载的断电，进而影响井下工作的安全，远远不能满足现代化矿井的发展需求。现各系统虽有后备电源，但普遍存在电源容量小，供电时间短，当变电所区域出现长时间断电的情况时，会造成各系统无法正常使用。而且各系统使用各自独立的电源供电，无法做到高可靠性集中供电与有效监测。

3 工作原理

本产品需要具有交流双电源切换功能的电源箱，同时具有手动切换，显示功能，可以接入监控系统使用。交流输入AC127V、AC660V、AC1140V经过1000W的变压器实现AC127V输出，，为其他交流设备供电，电源切换装置可以直接使用工业产品矿用化。

两路变压器的输出接入到电源切换器，切换器输出一路接到控制板控制继电器，实现双电源的手动切换、断电输出等逻辑，为杜绝切换的误动作，防止两路交流输出的直接并联，继电器的触点分别接到电源切换装置，为防止最终输出的AC127V的短路意外发生，AC127V的输出端接有保护装置。

支持本地人员的手动操作，实现主、副回路交流供电的切换。同时具有指示灯显示功能，防止操作人员的勿操作。

双电源切换控制箱原理框图如图1所示。

变压器1和变压器2输出的AC127V分别经过断路器后接入切换装置，断路器为了保护输出短路、过载等。切换装置能够检测供电状态，并锁定另一路输出断开，保证两路中只有一路为负载设备供电，当前供电线路断电后切换装置能够自动切换至另一路负载设备供电。

4 系统组成以及实现功能

KDQ1140 矿用隔爆型双电源切换控制箱是一种新型的、具有自动切换功能的双电源切换装置。左路输入交流127V/660V，右路输入交流1140V/660V，输出AC127V。设备正常工作时，当前供电的线路断电时会自动切换到另一路供电，从而实现两路双回路电源之间的自动切换，也可以手动实现两路电源之间切换供电，为负载提供稳定可靠地电源供给。该控制箱的两路输入电压应分别取自不同馈电开关，从而保证监控系统的可靠性。控制箱所用交流接触器额定容量远大于实际使用容量，使电源切换更加安全可靠。

具有以下功能：

（1）、控制箱具有将两路交流输入转化为同一交流电压等级输出（AC127V）的功能；

（2）、控制箱具有将两路交流输入中优先响应的线路作为主输入，另一线路作为备用输入的功能；

（3）、控制箱具有半自动控制功能，可手动选择输入线路，控制线路通断。

（4）、控制箱具有自动切换功能，当一路电源断电后，控制箱能够自动切换至另一路电源。

（5）、 控制箱具有显示功能，能够显示两路电源的供电状态和输出状态。

（7）、控制箱具有输出断开功能，不需要讲前级交流电断电即可进行负载设备维护，方便、快捷。

（8）、控制箱具有短路保护、过载保护。

5 安装方案

双电源切换控制箱为矿用隔爆型，可在煤矿井上或井下为电源、光端机、环网交换机等设备供电，可安装在井下变电室、进风巷等允许安装机电设备并且有AC127V、AC660V或者AC1140V的地点。

两路交流输入应取自不同的电源，防止两路电源同时断电。

6 结语

系统完成后，通过交流双电源切换控制箱成功用于煤矿井下，为煤矿安全监控设备的电源或者其他设备供电，保证供电的不间断，该系统具有科学、易管理、易扩展、易维护等特点。

参考文献

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