一种满足双电源使用的专变终端的制作方法

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种满足双电源使用的专变终端。

背景技术：

双电源的专变终端，包括三相四线专变终端和三相三线专变终端，在电力行业的应用非常广泛，利用它能够将专变终端同时接入到运行中的二次回路中，能够完成在单电源或者双电源的情况下实现专变终端的稳定供电，在系统构造中运用最新的技术联合，有效的保证了专变终端的供电稳定，保证了后级用电设备安全稳定运行，促进电力技术的更好更快发展。

专变终端的电量采集在当前社会运用的非常普遍，主要运用在小区，银行，大型商场等。使用的场所多为相对来说对电力要求比较高的，这种场所一旦出现断电会带来很多的问题，比如对银行系统来说，可能会出现客户信息的丢失等等。双电源客户采集目前存在两个比较棘手的问题亟待解决，第一是如何智能切换主备用电源，实现无缝连接，第二是如何对客户的电量进行精确的采集，保证国家的财产不受损失。

如附图1(a)-1(d)所示，目前，市面上主要采用两种方法：1.主备线路电压互感器的二次回路出线并联，一条线路运行时，备用线路的计量装置也可以获取电压。2.在线路ⅰ、ⅱ计量电压回路中串加控制装置(接触器)ⅰ、ⅱ，控制装置出线互为并联。当线路ⅰ供电时，tv1计量电压回路带电，控制装置i闭合，并且使控制装置ⅱ断开；当线路ⅱ供电时，tv2计量电压回路带电，控制装置ⅱ闭合，并且使控制装置ⅰ断开。由于控制装置ⅰ、ⅱ出线并联，只要有一组电压互感器运行，两组计量回路的电能表和负荷控制终端都能获取电压。

第一种方法虽然解决了第二个问题，但是无法解决第一个问题，还需要人工手动的去切换主备电源，效率不高。第二种问题虽然解决了第一第二两个问题，但是在解决第一个问题时时控制装置用的是接触器，接触器存在很多问题，首先是使用寿命，第二个控制没有实现智能化，第三个线路相对复杂，维修不便。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种满足双电源使用的专变终端，其能够对整个电路进行智能化控制，提高电源切换的可靠性、实时性。

本发明的技术方案如下：满足双电源使用的专变终端，包括主用/备用电源输入管理单元、主控单元、电路保护单元和电源输出管理单元，所述主用/备用电源输入管理单元、电路保护单元和电源输出管理单元均与所述主控单元电连接；

所述主用/备用电源输入管理单元包括主电源输入管理及检测电路、备用电源输入管理及检测电路，所述主用/备用电源输入管理单元与所述主控单元电连接；

所述电源输出管理单元包括一组第一继电器和控制电路，所述控制电路与所述一组继电器电连接；

所述电路保护单元包括多个第二继电器，所述第二继电器连接至所述主控单元；

所述主电源输入管理及检测电路包括继电器k3、电阻r23、电容c31、电阻r5、光耦隔离单元u6a、电阻r6和电阻r10、发光二极管d5；所述继电器k3为单刀双掷继电器，所述继电器k3的线圈与电阻r23和电容c31构成闭合回路；所述继电器k3的第一端口连接至工作电源、第二端口接地，所述继电器k3的第三端口与电阻r5的一端连接，所述第三端口选择性地与第一端口和第二端口连接；所述电阻r5的另一端连接至所述光耦隔离单元u6a的输入端，所述光耦隔离单元u6a的输出端一端接工作电压，所述光耦隔离单元u6a输出端的另一端连接电阻r6的一端且连接至电阻r10的一端，电阻r6的一端与电阻r10的一端相连并连接至所述主控单元，所述电阻r6的另一端接地，所述电阻r10的另一端经发光二极管d5接地。

所述备用电源输入管理及检测电路包括继电器k2、电阻r22、电容c30、电阻r20、光耦隔离单元u6c、电阻r21和电阻r11、发光二极管d6；所述继电器k2为单刀双掷继电器，所述继电器k2的线圈与电阻r22和电容c30构成闭合回路；所述继电器k2的第一端口连接至工作电源、第二端口接地，所述继电器k2的第三端口与电阻r20的一端连接，所述第三端口选择性地与第一端口和第二端口连接；所述电阻r20的另一端连接至所述光耦隔离单元u6c的输入端，所述光耦隔离单元u6c的输出端一端接工作电压，所述光耦隔离单元u6c输出端的另一端连接电阻r21的一端且连接至电阻r11的一端，电阻r21的一端与电阻r11的一端相连并连接至所述主控单元，所述电阻r21的另一端接地，所述电阻r11的另一端经发光二极管接地。

作为优选，所述主控单元采用单片机stm32f103c8t6。

作为优选，所述电源输出管理单元的所述一组第一继电器包括继电器k1a，所述电源输出管理单元还包括电阻r7、发光二极管ds1、二极管d7、三极管q1、电阻r9、电阻r14、光耦隔离单元u6b、电阻r8,控制信号经电阻r8输入至光耦隔离单元u6b的输入端的第一端，光耦隔离单元u6b的输入端的另一端接地，光耦隔离单元u6b的输出端的一端接工作电源、另一端与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端接地，电阻r14的一端连接至电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接至三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极连接至继电器k1a的线圈的一端、且连接至二极管d7的阳极，继电器k1a的线圈的另一端连接至二极管d7的阴极且连接至输出，二极管d7的阳极与发光二极管ds1的阴极连接，发光二极管ds1的阳极与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端连接至输出，继电器k1a为单刀双掷继电器。

作为优选，所述电路保护单元包括电阻r1、r14、r15、r3、光耦隔离单元u3a、三极管q5、第二继电器k2a和二极管d2，所述电阻r1的一端和电阻r14的一端相连并连接至主控单元的第一控制信号，所述电阻r14的另一端接地，所述电阻r1的另一端接光耦隔离单元u3a的输入端的第一端，光耦隔离单元u3a输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3a输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3a输出端的第二端接电阻r15的一端，电阻r15的另一端接地，电阻r15的一端连接电阻r3的一端和异或门单元u6的第一输入端，电阻r3的另一端接三极管q5的基极，三极管q5的发射极接地，三极管q5的集电极接继电器k2a线圈的一端和二极管d2的阳极，继电器k2a线圈的另一端与二极管d2的阴极相连并连接至工作电源，继电器k2a为单刀双掷继电器，用于选通主电源；

所述电路保护单元还包括电阻r16、r2、r17、r4、光耦隔离单元u3b、三极管q2、第二继电器k1a和二极管d1，电阻r16的一端与电阻r2的一端相连并连接至主控单元的第二控制信号，电阻r16的另一端接地，电阻r2的另一端接光耦隔离单元u3b输入端的第一端，光耦隔离单元u3b输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3b输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3b输出端的第二端连接电阻r17的一端，电阻r17的另一端接地，电阻r17的一端连接电阻r4的一端，并连接至异或门单元u6的第二输入端，电阻r4的另一端连接至三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极接继电器k1a线圈的一端和二极管d1的阳极，继电器k1a线圈的另一端和二极管d1的阴极相连并连接至工作电源，继电器k1a为单刀双掷继电器，用于选通备用电源；

所述电路保护单元还包括电阻r18、r20、r13、r19、r12、光耦隔离单元u3c、三极管q4、三极管q3、第二继电器k3a和二极管d3，所述电阻r18的一端与电阻r20的一端相连并连接至主控单元的控制信号，电阻r20的另一端接地，电阻r18的另一端接光耦隔离单元u3c输入端的第一端，光耦隔离单元u3c输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3c输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3c输出端的第二端接电阻r13的一端和电阻r19的一端，电阻r13的另一端接地，电阻r19的一端还连接至三极管q4的发射极，三极管q4的集电极接工作电源，三极管q4的基极连接至异或门单元u6的输出端，电阻r19的另一端连接至电阻r12的一端和三极管q3的基极，电阻r12的另一端接地，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接至继电器k3a线圈的一端和二极管d3的阳极，继电器k3a线圈的另一端与二极管d3的阴极相连并连接至工作电源，继电器k3a为单刀双掷继电器，用于输出保护信号至主控单元。

作为优选，所述专变终端为三相三线专变终端或三相四线专变终端。

作为优选，所述主用/备用电源输入管理单元和电源输出管理单元的电压等级为220v或110v。

本发明的满足双电源使用的专变终端整合了传感技术和嵌入式技术，实现了对主备电源的总和管理与切换，有效的确保了后级用电设备安全稳定运行；采用了微控制器单片机，电压检测电路，继电器等实现了整个电路的智能化控制；采用一个独立的电压检测电路实时检测主电源线路的电压，实时的反馈到单片机，通过其内部的程序来控制继电器的通断来实现电源切换的目的，实时性高，反应快，可靠性高；电路体积小，占用空间少，接线方便，维护简单，便于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明与现有技术中的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)-1(d)为现有技术方案；

图2为本发明的系统功能架构示意图；

图3(a)-3(b)为本发明的系统功能架构的另一示意图；

图4为主电源输入管理及检测电路；

图5为备用电源输入管理及检测电路；

图6为主控单元；

图7为电源输出管理单元电路；

图8为电路保护单元结构。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

如附图2、3(a)-3(b)所示，本发明包括两条线路，分别为主电源线路一和备用电源线路二，主电源线路一依次通过线路一的刀闸和开关柜连接至用户负载，备用电源线路二也依次通过线路二的刀闸和开关柜连接至用户负载，其中，线路一的刀闸和开关柜的连接节点与两个专变终端的第一端相连，线路二的刀闸和开关柜的连接节点与两个专变终端的第二端相连。

本发明的满足双电源使用的专变终端，包括主用/备用电源输入管理单元、主控单元、电路保护单元和电源输出管理单元，所述主用/备用电源输入管理单元、电路保护单元和电源输出管理单元均与所述主控单元电连接。所述主用/备用电源输入管理单元包括主电源输入管理及检测电路、备用电源输入管理及检测电路，所述主用/备用电源输入管理单元与所述主控单元电连接；所述电源输出管理单元包括一组第一继电器和控制电路，所述控制电路与所述一组继电器电连接；所述电路保护单元包括多个第二继电器，所述第二继电器连接至所述主控单元。

主用/备用电源输入管理单元在主控单元的控制下用于导通或关断主用/备用电源。主控单元用于综合控制整个系统，确保系统安全稳定运行。电源输出管理单元在主控单元的控制下切换主备电源输出，为后级用电设备提供可靠点输入电源。保护电路单元通过逻辑芯片sn74lvc1g86dbvr实现了不管是主电源还是备电源供电的二次保护。

其中所述专变终端可以是单相专变终端、三相三线专变终端或三相四线专变终端。

其中所述主用/备用电源输入管理单元和电源输出管理单元的电压等级为220v或110v。

主用/备用电源输入管理单元有两组继电器及检测电路组成，用于检测主备电源线带点情况，主控单元检测主备线路带点情况，并根据检测结果控制电源输出管理单元。

如附图4所示为主电源输入管理及检测电路。主电源输入管理及检测电路包括继电器k3、电阻r23、电容c31、电阻r5、光耦隔离单元u6a、电阻r6和电阻r10、发光二极管d5；所述继电器k3为单刀双掷继电器，所述继电器k3的线圈与电阻r23和电容c31构成闭合回路；所述继电器k3的第一端口连接至工作电源、第二端口接地，所述继电器k3的第三端口与电阻r5的一端连接，所述第三端口选择性地与第一端口和第二端口连接；所述电阻r5的另一端连接至所述光耦隔离单元u6a的输入端，所述光耦隔离单元u6a的输出端一端接工作电压，所述光耦隔离单元u6a输出端的另一端连接电阻r6的一端且连接至电阻r10的一端，电阻r6的一端与电阻r10的一端相连并连接至所述主控单元，所述电阻r6的另一端接地，所述电阻r10的另一端经发光二极管d5接地。

当主电源线路接通时，光耦隔离单元u6a的输出端输出高电平信号power-t至主控单元以告知主控单元主电源线路已接通。

如附图5所示为备用电源输入管理及检测电路。备用电源输入管理及检测电路包括继电器k2、电阻r22、电容c30、电阻r20、光耦隔离单元u6c、电阻r21和电阻r11、发光二极管d6；所述继电器k2为单刀双掷继电器，所述继电器k2的线圈与电阻r22和电容c30构成闭合回路；所述继电器k2的第一端口连接至工作电源、第二端口接地，所述继电器k2的第三端口与电阻r20的一端连接，所述第三端口选择性地与第一端口和第二端口连接；所述电阻r20的另一端连接至所述光耦隔离单元u6c的输入端，所述光耦隔离单元u6c的输出端一端接工作电压，所述光耦隔离单元u6c输出端的另一端连接电阻r21的一端且连接至电阻r11的一端，电阻r21的一端与电阻r11的一端相连并连接至所述主控单元，所述电阻r21的另一端接地，所述电阻r11的另一端经发光二极管接地。

当备用电源线路接通时，光耦隔离单元u6c的输出端输出高电平信号backup-power-t至主控单元以告知主控单元主电源线路已接通。

如附图6所示为主控单元，主控单元采用单片机stm32f103c8t6。

如附图7所示为电源输出管理单元电路，所述电源输出管理单元的所述一组第一继电器包括继电器k1a，所述电源输出管理单元还包括电阻r7、发光二极管ds1、二极管d7、三极管q1、电阻r9、电阻r14、光耦隔离单元u6b、电阻r8,控制信号经电阻r8输入至光耦隔离单元u6b的输入端的第一端，光耦隔离单元u6b的输入端的另一端接地，光耦隔离单元u6b的输出端的一端接工作电源、另一端与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端接地，电阻r14的一端连接至电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接至三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极连接至继电器k1a的线圈的一端、且连接至二极管d7的阳极，继电器k1a的线圈的另一端连接至二极管d7的阴极且连接至输出，二极管d7的阳极与发光二极管ds1的阴极连接，发光二极管ds1的阳极与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端连接至输出，继电器k1a为单刀双掷继电器。

电源输出管理单元有一组12v继电器和控制电路组成，系统正常工作且主备电源都有电时，电源输出管理电源选择主电源作为后级用电设备输入，当主电源线路不带电时，主控单元通过控制光耦，从而选择备用电源作为后级用电设备输入，最终确保后级用电设备能够安全稳定工作。

如附图8所示为电路保护单元结构，所述电路保护单元包括电阻r1、r14、r15、r3、光耦隔离单元u3a、三极管q5、第二继电器k2a和二极管d2，所述电阻r1的一端和电阻r14的一端相连并连接至主控单元的第一控制信号，所述电阻r14的另一端接地，所述电阻r1的另一端接光耦隔离单元u3a的输入端的第一端，光耦隔离单元u3a输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3a输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3a输出端的第二端接电阻r15的一端，电阻r15的另一端接地，电阻r15的一端连接电阻r3的一端和异或门单元u6的第一输入端，电阻r3的另一端接三极管q5的基极，三极管q5的发射极接地，三极管q5的集电极接继电器k2a线圈的一端和二极管d2的阳极，继电器k2a线圈的另一端与二极管d2的阴极相连并连接至工作电源，继电器k2a为单刀双掷继电器，用于选通主电源。

电路保护单元还包括电阻r16、r2、r17、r4、光耦隔离单元u3b、三极管q2、第二继电器k1a和二极管d1，电阻r16的一端与电阻r2的一端相连并连接至主控单元的第二控制信号，电阻r16的另一端接地，电阻r2的另一端接光耦隔离单元u3b输入端的第一端，光耦隔离单元u3b输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3b输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3b输出端的第二端连接电阻r17的一端，电阻r17的另一端接地，电阻r17的一端连接电阻r4的一端，并连接至异或门单元u6的第二输入端，电阻r4的另一端连接至三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极接继电器k1a线圈的一端和二极管d1的阳极，继电器k1a线圈的另一端和二极管d1的阴极相连并连接至工作电源，继电器k1a为单刀双掷继电器，用于选通备用电源。

电路保护单元还包括电阻r18、r20、r13、r19、r12、光耦隔离单元u3c、三极管q4、三极管q3、第二继电器k3a和二极管d3，所述电阻r18的一端与电阻r20的一端相连并连接至主控单元的控制信号，电阻r20的另一端接地，电阻r18的另一端接光耦隔离单元u3c输入端的第一端，光耦隔离单元u3c输入端的第二端接地，光耦隔离单元u3c输出端的第一端接工作电源，光耦隔离单元u3c输出端的第二端接电阻r13的一端和电阻r19的一端，电阻r13的另一端接地，电阻r19的一端还连接至三极管q4的发射极，三极管q4的集电极接工作电源，三极管q4的基极连接至异或门单元u6的输出端，电阻r19的另一端连接至电阻r12的一端和三极管q3的基极，电阻r12的另一端接地，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接至继电器k3a线圈的一端和二极管d3的阳极，继电器k3a线圈的另一端与二极管d3的阴极相连并连接至工作电源，继电器k3a为单刀双掷继电器，用于输出保护信号至主控单元。

在该电路保护单元中，如果主电源和备用电源同时接通，那么光耦隔离单元u3a和光耦隔离单元u3b的输出端同时输出高电平，即异或门单元u6的两个输入端均为高电平，此时异或门单元u6的输出端为低电平，三极管q4不导通，此时通过控制信号ctrl3可以控制主电源和备用电源断开，因为双电源电路不允许两路电源同时导通；如果主电源和备用电源均未导通，则光耦隔离单元u3a和光耦隔离单元u3b的输出端同时输出低电平，异或门单元u6的输出端为低电平，三极管q4不导通，此时通过控制信号ctrl3可以控制主电源和备用电源接通；当主电源接通或备用电源接通时，光耦隔离单元u3a输出高电平或者光耦隔离单元u3b高电平，异或门单元u6输出高电平，三极管q4导通，可以切换主、备用电源。

本发明通过一种满足双电源的专变终端系统，整合了最新的传感器技术与嵌入式技术，实现了对主备电源的总和管理与切换，有效的确保了后级用电设备安全稳定运行。

以上是对本发明所提出的技术方案的详细说明。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。