一种电源切换系统及电源切换方法

技术领域

本发明涉及供配电领域，具体涉及一种电源切换系统及电源切换方法。

背景技术

相关规范要求，一级负荷中的特别重要负荷需要三路电源，三路电源互为备用自动切换。目前三路电源的切换方式有两种，一种是其中两路电源经过双电源切换开关切换后再与第三电源采用双电源切换开关切换，这种两级切换方式可靠性和灵活性差，安装和接线复杂，造价高。另有一种三电源切换方式是利用一种三电源切换控制器来控制三个断路器，这种切换方式的缺陷是没有机械连锁，还需要相互之间的逻辑接线，如果三电源控制器故障有可能造成两个断路器同时合闸，造成重大短路事故。目前这两种三电源切换方式，都有一个共同的问题是由多个电器元件的组装，可靠性差，组合体积庞大，造价高，控制不灵活，安装和接线复杂。由于上述两种切换方式都是经过多个电器元件组合，切换时间较长，不能满足快速切换时间要求。这两种切换方式还有一种缺陷是无法实现手动操作一步到位，当控制单元故障时，手动操作复杂，不能实现自投自复功能。

发明内容

本发明提供一种电源切换系统及电源切换方法，解决了传统切换系统的复杂接线及安装问题和由于多个电器元件组合联动需要长时间才可进行切换的问题，实现了三路电源可以任意切换、避免了控制器失灵造成两路以上电源短路的问题、解决了因逻辑接线可能造成重大事故问题、能够满足快速切换时间、也可以一步式手动操作。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种电源切换系统，包括：

壳体，该壳体内开有固定隔板一，所述隔板一将壳体内空间分为弱电仓和强电仓，所述壳体位于强电仓一侧的外端面固定有连接座；

电源切换部，该电源切换部可拆卸在强电仓内，且电源切换部具有至少两个外接端子，且外接端子延伸至壳体外；

驱动部，该驱动部可拆卸连接在弱电仓内，该驱动部的驱动端延伸至强电仓与电源切换部联接；

控制单元，该控制单元可拆卸连接在弱电仓内，且控制单元分别与外接端子和驱动部电性连接。

进一步，所述驱动部包括步进电机、连接件和转轴，所述步进电机可拆卸连接在弱电仓内的隔板一上的中心处，所述转轴一端与壳体内侧壁面中心处旋转连接，所述转轴另一端分别穿过强电仓、隔板一与步进电机驱动端通过连接件联接，所述步进电机与控制单元电连接，所述转轴与电源切换部可拆卸连接。

进一步，所述电源切换部至少包括两个电源转换部，所述强电仓内由至少两个隔板二分隔为至少两个单相切换仓，所述单相切换仓内均设置电源转换部，所述转轴均穿过至少两个隔板二与电源转换部联接。

进一步，所述电源转换部包括套管、第四触头、动触头一、动触头二和结构相同的第一触头、第二触头和第三触头，所述第四触头可拆卸连接在单相切换仓内一侧的隔板二上，所述套管可拆卸连接在转轴上，所述动触头二一端垂直固定在套管上，所述动触头二另一端与第四触头滑动连接，所述第一触头、第二触头和第三触头等距可拆卸连接在单相切换仓内圆周面，所述第一触头、第二触头、第三触头和第四触头分别单独电连接一个外接端子，所述动触头一一端垂直固定在套管上，所述动触头一另一端依次在第一触头、第二触头和第三触头内滑动，且动触头一转动时依次与第一触头、第二触头和第三触头接触，所述动触头一和动触头二位于套管的一端之间电性连接。

进一步，所述第四触头为环形结构，所述第四触头内圆周满开有环形滑槽，所述动触头二滑动连接在环形滑槽内。

进一步，所述电源转换部还包括辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三，所述辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三可拆卸连接在单向切换仓内圆周面，且第一触头、第二触头和第三触头分别与辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三电性连接，所述第一触头、第二触头和第三触头分别与辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三对称于转轴，所述辅助触头一、辅助触头二、辅助触头三、第一触头、第二触头和第三触头均布在单项切换仓内圆周面。

进一步，所述弱电仓内端面设有转盘，所述壳体位于弱电仓的外端面外沿开有可视孔，所述步进电机转子后端连接有套筒，所述转盘中心处套在套筒外圆周面。

进一步，所述壳体位于弱电仓的外端面开有插入孔，所述套筒位于插入孔的一端开有内四角插孔，所述壳体外设有可穿过插入孔插入内四角插孔的摇把。

进一步，所述控制单元包括供电单元、处理单元、通讯单元和电源监测单元，所述供电单元、处理单元、通讯单元和电源监测单元之间电性连接，所述供电单元和处理单元均与步进电机电性连接，所述电源监测单元与壳体外的外接端子电性连接。

一种电源切换方法，至少包括上述所述的任意一种电源切换系统，还包括如下步骤：

步骤一，准备负载接入端和三种不同供电电源，负载接入端每相接入端通过外接端子分别依次对应一个单相切换仓内的第四触头电性连接，三种供电电源每项输出端分别通过外接端子分别依次对应一个单相切换仓内第一触头、第二触头和第三触头电性连接，与第二触头电性连接的供电电源为常用电源，此时第二触头为初始位；

步骤二，通过电源监测单元检测每个外接端子的输出和输入状态，常用电源每相电通过外接端子输入至第二触头，再依次通过动触头一、动触头二、第四触头和与第四触头连通的外接端子输送至负载接触端，再通过负载接入端为负载设备供电；

步骤三，步骤二中常用电源断电，电源监测单元未检测到第二触头和第四触头有电流通过，电源监测单元将信号传输至处理单元进行处理，处理单元分别传输信号至通讯单元和步进电机，通讯单元将断电提示上传至云端，步进电机通过供电单元提供可运行电源，步进电机启动，步进电机驱动端通过连接件驱动转轴向第一触头方向旋转，转轴通过带动每个单相切换仓内的套管旋转，套管带动动触头一和动触头二旋转，动触头一与第二触头分离，旋转设定角度与第一触头接触，连通与第一触头连接的供电电源通路，步进电机停车，此时由与第一触头连接的供电电源进行供电；

步骤四，步骤三中，与第一触头连接的供电电源通过电源监测单元未检测到有电流，继续启动步进电机，使动触头一和动触头二继续旋转，动触头一与第一触头分离，旋转设定角度与辅助触头三接触，形成辅助触头三通过与第三触头连接的供电电源通路，此时由第三触头连接的供电电源进行供电；

步骤五，常用电源恢复供电后，启动步进电机，步进电机驱动转轴向辅助触头二方向旋转，通过辅助触头二与第二触头的通路，使动触头一通过辅助触头二与第二触头连通，使常用电源对负载设备进行供电；

通过辅助触头二进行通电时，此时辅助触头二为初始位，常用电源断电，步进电机向辅助触头一移动，并与辅助触头一连通，此时如果未检测到电流，继续向第三触头移动，并与第三触头连通，此时如果未检测到电流，继续向第一触头移动，进行复位；

步骤六，动触头旋转一周后，进行反向旋转切换供电电源，通过反向旋转，可以达到通过动触头一反向与第二触头、辅助触头一、辅助触头二、辅助触头三和第一触头，再继续旋转至第二触头进行复位，通过动触头一反向行程与各触头连接，达到自清触头。

本发明的有益效果是：由于采用了步进电机，通过设定旋转角度，有效解决了动触头一不能精准定位的问题，进而实现了通过设定的旋转角度，可以使动触头旋转的准确与第一触头、第二触头、第三触头、辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三的精准接触并连通。

由于采用了第一触头、第二触头、第三触头、辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三，同时通过第一触头与辅助触头一连通、第二触头与辅助触头二连通、第三触头与辅助触头三连通，使每个供电电源单相电源在每个单相切换仓内具有一对触头，防止触头一个无法正常接触通电，可以通过另一个触头进行接通。

由于采用转盘，通过在转盘上对应第一触头、第二触头、第三触头、辅助触头一、辅助触头二和辅助触头三位置进行标示，通过可视孔可以直接直视动触头一在与触头接触。

由于采用摇把，通过摇动摇把驱动套筒带动步进电机转子旋转，配合转盘上的可视孔，手动进行供电电源切换。

在壳体外设置接线端子，直接将供电电源与外接端子进行连接，无需逻辑接线。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的侧视剖视图。

图4是本发明的侧视图。

图5是本发明的动触头一和第二触头接通状态示意图。

图6是本发明的动触头一和第二触头逆向切换状态示意图。

图7是本发明的动触头一和第二触头顺向切换状态示意图。

图8是本发明的螺旋弹簧和顶珠结构示意图。

图9是本发明的顶槽位于转盘分布图。

图中：1-壳体；101-弱电仓；102-强电仓；2-隔板一；3-连接座；4-外接端子；5-步进电机；6-连接件；7-转轴；8-隔板二；9-套管；10-第四触头；11-动触头一；12-第二触头；13-第三触头；14-辅助触头一；15-辅助触头二；16-辅助触头三；17-转盘；18-套筒；19-摇把；20-第一触头；21-螺旋弹簧；22-顶珠；23-第二触头。

具体实施方式

实施例1:

参照图1-3，是本发明实施例 1 的结构示意图，一种电源切换系统，包括：

壳体1，该壳体1内开有固定隔板一2，所述隔板一2将壳体内空间分为弱电仓101和强电仓102，所述壳体1位于强电仓102一侧的外端面固定有连接座3；

电源切换部，该电源切换部可拆卸在强电仓102内，且电源切换部具有至少两个外接端子4，且外接端子4延伸至壳体1外；

驱动部，该驱动部可拆卸连接在弱电仓101内，该驱动部的驱动端延伸至强电仓102与电源切换部联接；

控制单元，该控制单元可拆卸连接在弱电仓101内，且控制单元分别与外接端子4和驱动部电性连接。

实际使用时：壳体1通过连接座3固定至配电柜或具有有电安全标示区域，将负载输入端和三种供电电源分别与壳体1外的外接端子4电性连接，这三种供电电源至少有一个常用电源，常用电源作为负载正常供电电源，常用电源通过电源切换部将电能传输至负载，同时通过控制单元监控外接端子4是否有电流通过，在常用电源断电时，控制单元启动驱动部，驱动部驱动电源切换部，电源切换部动作，切换至备用电源，如果备用电源并未正常工作，没有产生电流，控制单元再次启动驱动部，驱动部驱动电源切换部，电源切换部动作，切换至另一个备用电源，以保证负载正常工作。

本实施例中，负载可为单个设备或多个设备，多个设备通过线路与总电源开关输出端连接，总电源输入端通过外接端子与电源切换部电性连接。

隔板一2采用绝缘材料，将强电仓102和弱电仓101进行分割，防止强电击穿弱电仓101内的元器件。

实施例2:

参照图1，本实施例的不同之处在于：所述驱动部包括步进电机5、连接件6和转轴7，所述步进电机5可拆卸连接在弱电仓101内的隔板一2上的中心处，所述转轴7一端与壳体1内侧壁面中心处旋转连接，所述转轴7另一端分别穿过强电仓102、隔板一2与步进电机5驱动端通过连接件6联接，所述步进电机5与控制单元电连接，所述转轴7与电源切换部可拆卸连接。

实际使用时：控制单元驱动步进电机5旋转，通过预设旋转角度，控制步进电机5转角，步进电机5通过连接件6带动转轴7旋转，转轴7驱动电源切换部动作，控制电源切换部在三种供电电源之间切换。

实施例3:

参照图1，本实施例的不同之处在于：所述电源切换部至少包括两个电源转换部，所述强电仓102内由至少两个隔板二8分隔为至少两个单相切换仓，所述单相切换仓内均设置电源转换部，所述转轴7均穿过至少两个隔板二8与电源转换部联接。

实际使用时：本实施例中电源转换部至少具有两对，形成两对单向切换仓，每个电源转换部分别与负载和三个供电电源中单根电源线电连接。

用于两相电切换时需要两个电源转换部，切换三相电源时需要至少三个电源转换部，具体电性连接方式为本领域公知技术常识。

实施例4:

参照图1-7，本实施例的不同之处在于：所述电源转换部包括套管9、第四触头10、动触头一11、动触头二12和结构相同的第一触头20、第二触头23和第三触头13，所述第四触头10可拆卸连接在单相切换仓内一侧的隔板二8上，所述套管9可拆卸连接在转轴7上，所述动触头二12一端垂直固定在套管9上，所述动触头二12另一端与第四触头10滑动连接，所述第一触头20、第二触头23和第三触头13等距可拆卸连接在单相切换仓内圆周面，所述第一触头20、第二触头23、第三触头13和第四触头10分别单独电连接一个外接端子4，所述动触头一11一端垂直固定在套管9上，所述动触头一11另一端依次在第一触头20、第二触头23和第三触头13内滑动，且动触头一11转动时依次与第一触头20、第二触头23和第三触头13接触，所述动触头一11和动触头二12位于套管的一端之间电性连接。

实际使用时：第一触头20、第二触头23、第三触头13和第四触头10分别单独连接一个外接端子4，四个电源转换部具有十六个外接端子，四个电源切换部的第一触头20、第二触头23和第三触头13分别通过外接端子4与三个供电电源的L1、L2、L3和L4电连接，同时负载的L1、L2、L3和L4通过外接端子4与四个电源切换部的第四触头10电连接。

常用电源与第二触头23电连接，且初始状态是动触头一11与第二触头23接通状态，动触头二12与第四触头10为接通状态，常用电源通过第二触头23连接的外接端子4、第二触头23、动触头一11、动触头二12、第四触头10和第四触头10连接的端子为负载进行供电，切换供电电源时，通过转轴7同时带动四个电源转换部内的套管9转动，套管9带动动触头一11和动触头二12旋转，动触头一11向第一触头20方向转动，通过预设的转角，使步进电机5驱动转轴7旋转时，使动触头一11可以与第一触头20接触，并形成通路，同时动触头一11与第二触头23分离，此时通过第一触头20连通的供电电源进行供电，如果未有电流通过，继续驱动步进电机5，使动触头一11反向旋转，经过第二触头23在与第三触头13接触，此时通过第三触头13连通的供电电源进行供电，常用电源恢复正常后，在驱动步进电机5驱动动触头一11与第二触头23恢复接触。

本实施例中第一触头20、第二触头23和第三触头13均是由一对对称设置的弹簧片构成，动触头一11外端转动至弹簧片之间，通过弹簧片对其进行夹持，同时弹簧片两侧具有斜面，防止动触头一11与第一触头20、第二触头23和第三触头13的端面碰撞，使其无法进入两个弹簧片之间，第一触头20、第二触头23和第三触头13之间的距离减去动触头宽度要大于10MM以上，防止产生电弧。

实施例5:

参照图1和图3，本实施例的不同之处在于：所述第四触头10为环形结构，所述第四触头10内圆周满开有环形滑槽，所述动触头二12滑动连接在环形滑槽内。

实际使用时：通过环形滑槽夹持动触头二12，动触头二12在滑槽内滑动，同时保持被滑槽夹持状态。

本实施例中第四触头10截面与第一触头20、第二触头23和第三触头13端面结构相同。

实施例6:

参照图3，本实施例的不同之处在于：所述电源转换部还包括辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16，所述辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16可拆卸连接在单向切换仓内圆周面，且第一触头20、第二触头23和第三触头13分别与辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16电性连接，所述第一触头20、第二触头23和第三触头13分别与辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16对称于转轴7，所述辅助触头一14、辅助触头二15、辅助触头三16、第一触头20、第二触头23和第三触头13均布在单项切换仓内圆周面。

实际使用时：分别对第一触头20、第二触头23和第三触头13设置连通的辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16，在切换时，每个供电电源均有两个触头可以接通，动触头一11在单相切换仓内切换顺序为第二触头23、第一触头20、辅助触头三16、辅助触头二15、辅助触头一14、第三触头13，此种排列方式是步进电机5可以顺势切换，不需要反向在转动切换，从而增加切换距离，使断电时间增加。

动触头一11在第一触头20、第二触头23、第三触头13、辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16均切换过后，复位第二触头23，在下次使用时，进行反向启动步进电机5，进行反向电源切换，使动触头一11由于顺向切换刮起触头上的毛刺进行逆向刮平，达到自清触头效果，防止出现切换卡顿问题。

本实施例中第一触头20、第二触头23和第三触头13与辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16结构相同，且第一触头20、第二触头23、第三触头13、辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16等距可拆卸连接在单相切换仓内，且位于同一圆周上。

实施例7:

参照图1和图8-9，本实施例的不同之处在于：所述弱电仓101内端面设有转盘17，所述壳体1位于弱电仓101的外端面外沿开有可视孔，所述步进电机5转子后端连接有套筒18，所述转盘17中心处套在套筒18外圆周面。

实际使用时：转盘17上对应第一触头20、第二触头23、第三触头13、辅助触头一14、辅助触头二15和辅助触头三16的位置进行标识，在转轴7转动时，通过套筒18，转盘17同步转动，动触头一11切换时，使标识通过可视孔能直接反映动触头一11此时与哪一个触头连通。

本实施例中，壳体1开有阻尼孔，该阻尼孔内依次内嵌有螺旋弹簧21和顶珠22，所述转盘17上等距开有六个顶槽，所述顶珠22部分位于顶槽内。

转盘17在旋转时，顶珠22移动出顶槽，在转盘17上摩擦滚动，转盘17转动，当下一个顶槽与顶珠22重合时，顶珠22受螺旋弹簧21作用塞入顶槽内，通过与触头转角相同的顶槽，手动切换电源时，通过顶珠22落入顶槽内，形成阻邂，便于工作人员感官切换。

实施例8:

参照图 1与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述壳体1位于弱电仓101的外端面开有插入孔，所述套筒18位于插入孔的一端开有内四角插孔，所述壳体1外设有可穿过插入孔插入内四角插孔的摇把19。

实际使用时：在步进电机5无法工作时，或不需要自动切换时，将摇把19插入套筒18，转动摇把19，带动套筒18转动，套筒18道东步进电机5转子转动，在带动转轴7转动，进而进行供电电源的切换，同时配合可视孔内可见的转盘17上的提示，可以控制旋转角度进行动触头一11的在触头之间切换。

实施例9:

参照图1，本实施例的不同之处在于：包括供电单元、处理单元、通讯单元和电源监测单元，所述供电单元、处理单元、通讯单元和电源监测单元之间电性连接，所述供电单元和处理单元均与步进电机5电性连接，所述电源监测单元与壳体1外的外接端子4电性连接。

实际使用时：通过供电单元对步进电机5提供可使其运行的电源，本实施例中采用锂电池和充放电模块，处理单元通过电源监测单元对外接端子4进行监测是否有电流通过，出现断电情况时，处理单元检测接收电源监测单元的信号，处理单元驱动步进电机5转动，根据电源监测单元监测的其他两个供电电源所连接的外接端子4哪一个具有电流电压，驱动步进电机5向可提供电源的触头进行转动，步进电机5动作信号和电源监测单元的信号，通过处理单元由通讯单元上传云端，供终端信息读取。

实施例10:

一种电源切换方法，至少包括上述任意一项所述的任意一种电源切换系统，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤一，准备负载接入端和三种不同供电电源，负载接入端每相接入端通过外接端子4分别依次对应一个单相切换仓内的第四触头电性连接，三种供电电源每项输出端分别通过外接端子4分别依次对应一个单相切换仓内第一触头20、第二触头23和第三触头13电性连接，与第二触头23电性连接的供电电源为常用电源，此时第二触头23为初始位；

步骤二，通过电源监测单元检测每个外接端子4的输出和输入状态，常用电源每相电通过外接端子4输入至第二触头23，再依次通过动触头一11、动触头二12、第四触头10和与第四触头10连通的外接端子4输送至负载接触端，再通过负载接入端为负载设备供电；

步骤三，步骤二中常用电源断电，电源监测单元未检测到第二触头23和第四触头10有电流通过，电源监测单元将信号传输至处理单元进行处理，处理单元分别传输信号至通讯单元和步进电机5，通讯单元将断电提示上传至云端，步进电机5通过供电单元提供可运行电源，步进电机5启动，步进电机5驱动端通过连接件6驱动转轴7向第一触头20方向旋转，转轴7通过带动每个单相切换仓内的套管9旋转，套管9带动动触头一11和动触头二12旋转，动触头一11与第二触头23分离，旋转设定角度与第一触头20接触，连通与第一触头20连接的供电电源通路，步进电机5停车，此时由与第一触头20连接的供电电源进行供电；

步骤四，步骤三中，与第一触头20连接的供电电源通过电源监测单元未检测到有电流，继续启动步进电机5，使动触头一11和动触头二12继续旋转，动触头一11与第一触头20分离，旋转设定角度与辅助触头三16接触，形成辅助触头三16通过与第三触头13连接的供电电源通路，此时由第三触头13连接的供电电源进行供电；

步骤五，常用电源恢复供电后，启动步进电机5，步进电机5驱动转轴7向辅助触头二15方向旋转，通过辅助触头二15与第二触头23的通路，使动触头一11通过辅助触头二15与第二触头23连通，使常用电源对负载设备进行供电；

通过辅助触头二15进行通电时，此时辅助触头二15为初始位，常用电源断电，步进电机5向辅助触头一14移动，并与辅助触头一14连通，此时如果未检测到电流，继续向第三触头13移动，并与第三触头13连通，此时如果未检测到电流，继续向第一触头20移动，进行复位；

步骤六，动触头旋转一周后，进行反向旋转切换供电电源，通过反向旋转，可以达到通过动触头一11反向与第二触头23、辅助触头一14、辅助触头二15、辅助触头三16和第一触头20，再继续旋转至第二触头23进行复位，通过动触头一11反向行程与各触头连接，达到自清触头。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。