模式切换装置和发电系统的制作方法

1.本技术涉及电力技术领域，具体而言，涉及一种模式切换装置和发电系统。


背景技术：

2.随着发电设备技术的成熟，也对发电设备提出越来越多的要求。由于发电设备通常在艰苦条件下应用，因此远程遥控控制显得尤为重要，遥控下不停机无缝切换控制成为一项重要的技术。
3.目前，发电机组能够在手动模式和自动模式下正常工作。在手动模式下，操作人员能通过控制面板，在机组附近完成开机、合闸等动作；在自动模式下，操作人员能通过远程遥控，在上位机上能完成机组的开机合闸等动作。但是模式的选择就显得至关重要，一般情况下，模式选择有三个档位：关机、手动和自动。一般通过机组附近的控制屏进行模式选择，同时在设计上，由手动模式切换至自动模式时，会导致发电机组停机，使得发电效率下降。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种模式切换装置和发电系统，以改善上述问题。
5.第一方面，本技术提供一种模式切换装置，包括控制模块、主控制器、切换模块及机组控制器；所述控制模块与所述主控制器连接，所述主控制器与所述机组控制器通信连接，所述主控制器及所述机组控制器分别与所述切换模块电连接，所述机组控制器与发电机组电连接；
6.所述机组控制器用于在当前运行模式下，采集所述发电机组的机组运行信息，并将所述机组运行信息发送至所述主控制器；
7.所述控制模块用于响应控制操作，根据所述控制操作发送控制信号至所述主控制器；
8.所述主控制器用于根据所述机组运行信息及所述控制信号，发送控制指令至所述切换模块，以切换所述切换模块的运行方式；
9.所述机组控制器用于根据所述切换模块的运行方式，切换当前运行模式，并按切换后的运行模式控制发电机组继续运行。
10.在可选的实施方式中，所述控制信号包括开启指令和切换指令，所述切换模块包括开机带载单元及切换单元；所述开机带载单元分别与所述主控制器及所述机组控制器电连接，所述切换单元分别与所述主控制器及所述机组控制器电连接；
11.所述主控制器用于根据所述机组运行信息判断所述发电机组是否运行正常，当确定所述发电机组运行正常的情况下，发送开启指令至开机带载单元；
12.所述开机带载单元用于根据所述开启指令开启；
13.所述主控制器还用于根据所述控制信号发送切换指令至所述切换单元；
14.所述切换单元用于根据所述切换指令从第一运行方式切换至第二运行方式。
15.在可选的实施方式中，所述模式切换装置还包括电源模块，所述开机带载单元包
括带载继电器，所述带载继电器包括带载线圈及带载常开触点；
16.所述带载线圈一端与所述控制器电连接、另一端与所述电源模块的负极电连接，所述带载常开触点一端与所述电源模块的负极电连接、另一端与所述机组控制器电连接；
17.当所述开机带载单元接收到所述开启指令的情况下，所述带载线圈得电，所述带载常开触点闭合，完成开启。
18.在可选的实施方式中，所述切换单元包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器包括第一线圈及第一常开触点，所述第二继电器包括第二线圈及第二常开触点；
19.所述第一线圈一端与所述控制器电连接、另一端与所述电源模块的负极电连接，所述第一常开触点一端与所述电源模块的负极电连接、另一端与所述机组控制器电连接；
20.所述第二线圈一端与所述控制器电连接、另一端与所述电源模块的负极电连接，所述第二常开触点一端与所述电源模块的负极电连接、另一端与所述机组控制器电连接。
21.在可选的实施方式中，所述电源模块与所述主控制器电连接，所述电源模块用于为所述主控制器提供电能。
22.在可选的实施方式中，所述电源模块与所述机组控制器电连接，所述电源模块用于为所述机组控制器提供电能。
23.在可选的实施方式中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述控制模块包括控制开关，所述控制开关与所述主控制器电连接，所述控制开关包括第一档位和第二档位；
24.所述控制开关用于响应控制操作，从所述第一档位切换至所述第二档位，并发送第一控制信号至所述主控制器，或者，从所述第二档位切换至所述第一档位，并发送第二控制信号至所述主控制器。
25.在可选的实施方式中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述控制模块包括远程控制设备，所述远程控制设备与所述主控制器通信连接；
26.所述远程控制设备用于响应控制操作，发送第一控制信号或第二控制信号至所述主控制器。
27.第二方面，本技术提供一种发电系统，包括前述实施方式任意一项所述的模式切换装置。
28.在可选的实施方式中，所述发电系统还包括发电机组，所述发电机组与所述模式切换装置连接，所述模式切换装置用于控制所述发电机组运行。
29.本技术实施例提供了一种模式切换装置和发电系统，通过将机组控制器采集的发电机组的机组运行信息发送至主控制器，并通过控制模块发送控制信号至主控制器，从而控制切换模块提前将模式调节至适合发电机组运行的条件，最后再切换机组控制器的运行方式，按照切换后的运行模式控制发电机组继续运行，无需发电机组停机即可实现模式切换，从而提高了发电站组的发电效率。
30.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一些举例，并配合所附附图，作详细说明。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本技术实施例提供的模式切换装置的功能模块示意图之一。
33.图2为本技术实施例提供的模式切换装置的功能模块示意图之二。
34.图3为本技术实施例提供的模式切换装置的功能模块示意图之三。
35.图4为本技术实施例提供的模式切换装置的电路原理图。
36.图标：1
‑
模式切换装置；10
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控制模块；11
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控制开关；12
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远程控制设备；20
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主控制器；30
‑
切换模块；31
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开机带载单元；32
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切换单元；40
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机组控制器；50
‑
电源模块；
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.如背景技术所介绍，随着发电设备技术的成熟，也对发电设备提出越来越多的要求。由于发电设备通常在艰苦条件下应用，因此远程遥控控制显得尤为重要，遥控下不停机无缝切换控制成为一项重要的技术。
44.目前，发电机组能够在手动模式和自动模式下正常工作。在手动模式下，操作人员
能通过控制面板，在机组附近完成开机、合闸等动作；在自动模式下，操作人员能通过远程遥控，在上位机上能完成机组的开机合闸等动作。但是模式的选择就显得至关重要，一般情况下，模式选择有三个档位：关机、手动和自动。一般通过机组附近的控制屏进行模式选择，同时在设计上，由手动模式切换至自动模式时，会导致发电机组停机，使得发电效率下降。
45.有鉴于此，本技术实施例提供了一种模式切换装置和发电系统，设置有控制模块、主控制器、机组控制器及切换模块，通过控制模块发送控制信号至主控制器，从而控制切换模块提前将模式调节至适合发电机组运行的条件，最后再切换机组控制器的运行方式，按照切换后的运行模式控制发电机组继续运行，无需发电机组停机即可实现模式切换，从而提高了发电效率。
46.需要说明的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是申请人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本技术实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是申请人在本技术过程中对本技术做出的贡献。
47.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的关键可以相互组合。
48.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的模式切换装置1的功能模块示意图之一。
49.本技术实施例提供的模式切换装置1，包括控制模块10、主控制器20、切换模块30及机组控制器40；控制模块10与主控制器20连接，主控制器20与机组控制器40通信连接，主控制器20及机组控制器40分别与切换模块30电连接，机组控制器40与发电机组电连接。
50.机组控制器40用于在当前运行模式下，采集发电机组的机组运行信息，并将机组运行信息发送至主控制器20。
51.控制模块10用于响应控制操作，根据控制操作发送控制信号至主控制器20。
52.主控制器20用于根据机组运行信息及控制信号，发送控制指令至切换模块30，以切换切换模块30的运行方式。
53.机组控制器40用于根据切换模块30的运行方式，切换当前运行模式，并按切换后的运行模式控制发电机组继续运行。
54.其中，主控制器20可以是可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
55.机组控制器40可与主控制器20通过串口通讯的方式通信连接，当机组传感器采集到发电机组的机组运行信息时，可通过串口将机组运行信息发送至主控制器20。
56.本技术实施例通过将机组控制器40采集的发电机组的机组运行信息发送至主控制器20，并通过控制模块10发送控制信号至主控制器20，从而控制切换模块30提前将模式调节至适合发电机组运行的条件，最后再切换机组控制器40的运行方式，按照切换后的运行模式控制发电机组继续运行，无需发电机组停机即可实现模式切换，从而提高了发电效率。
57.由于发电机组在自动模式中，需要机组控制器40的开机带载端处于低电位，发电机组才可以正常运行，但是目前从手动模式切换至自动模式时，往往需要对发电机组进行
停机处理后，手动调节该开机带载端，才可实现模式切换，然而发电机组的停机会使得发电效率下降，造成电力供应不足。
58.基于此，本技术实施例提供的切换模块30可提前将开机带载端转换为低点位，从而满足发电机组运行在自动模式下的条件，下面对切换模块30的一种可选的实施方式做详细阐述。
59.请结合参阅图2，图2为本技术实施例提供的模式切换装置1的功能模块示意图之二。
60.作为一种可选的实施方式，控制信号包括开启指令和切换指令，切换模块30包括开机带载单元31及切换单元32。开机带载单元31分别与主控制器20及机组控制器40电连接，切换单元32分别与主控制器20及机组控制器40电连接。
61.主控制器20用于根据机组运行信息判断发电机组是否运行正常，当确定发电机组运行正常的情况下，发送开启指令至开机带载单元31。
62.开机带载单元31用于根据开启指令开启。
63.主控制器20还用于根据控制信号发送切换指令至切换单元32。
64.切换单元32用于根据切换指令从第一运行方式切换至第二运行方式。
65.可以理解的是，上述第一运行方式可以是手动模式，第二运行方式可以是自动模式。
66.也就是说，在根据机组运行信息判断发电机组运行正常时，才发送开启指令至开机带载单元31，使得开机带载单元31根据开启指令开启，此时开机带载单元31处于低电位。
67.同时，发送主控制器20还根据控制信号发送切换指令至切换单元32，使得切换单元32从手动模式切换至自动模式。
68.如此，在切换模式之前，主控制器20会提前根据发电机组的机组运行信息判断是否发送开启指令至开机带载单元31，在发电机组运行正常时，才发送开启指令，使得开机带载单元31处于低电位，从而在后续进行模式切换时，无需使发电机组停机，可无缝切换运行模式。
69.本技术实施例中，可通过两种方式控制发电机组运行不同的模式，如本地控制模式和远程控制模式，下面对本地控制模式的实现方式进行阐述。
70.请结合参阅图3，图3为本技术实施例提供的模式切换装置1的功能模块示意图之三。
71.在可选的实施方式中，控制模块10包括控制开关11，控制开关11与主控制器20电连接，控制开关11包括第一档位和第二档位。控制信号包括第一控制信号和第二控制信号。
72.控制开关11用于响应控制操作，从第一档位切换至第二档位，并发送第一控制信号至主控制器20，或者，从第二档位切换至第一档位，并发送第二控制信号至主控制器20。
73.主控制器20根据第一控制信号，发送第一控制指令至切换模块30，使得切换模块30从第一运行方式切换为第二运行方式，从而使得机组控制器40根据切换模块30的第二运行方式控制发电机组继续运行。
74.或者，主控制器20根据第二控制信号，发送第二控制指令至切换模块30，使得切换模块30从第二运行方式切换为第一运行方式，从而使得机组控制器40根据切换模块30的第一运行方式控制发电机组继续运行。
75.其中，第一运行方式可以为手动模式，第二运行方式可以为自动模式。
76.如此，工作人员可根据需要，在本地控制模式中实现发电机组的运行模式的切换。
77.进一步地，为了便于控制，本技术实施例还可通过远程控制模式实现发电机组的运行模式的切换。下面对远程控制模式的实现原理进行阐述：
78.在可选的实施方式中，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，控制模块10包括远程控制设备12，远程控制设备12与主控制器20通信连接。
79.远程控制设备12用于响应控制操作，发送第一控制信号或第二控制信号至主控制器20。
80.同样地，主控制器20根据第一控制信号，发送第一控制指令至切换模块30，使得切换模块30从第一运行方式切换为第二运行方式，从而使得机组控制器40根据切换模块30的第二运行方式控制发电机组继续运行。
81.或者，主控制器20根据第二控制信号，发送第二控制指令至切换模块30，使得切换模块30从第二运行方式切换为第一运行方式，从而使得机组控制器40根据切换模块30的第一运行方式控制发电机组继续运行。
82.其中，第一运行方式可以为手动模式，第二运行方式可以为自动模式。
83.可选地，远程控制设备12通过网络建立与主控制器20之间的通信连接，并用于通过网络收发数据。
84.在一些实施例中，网络可以是任何类型的有线或者无线网络，或者是他们的结合。仅作为示例，网络可以包括有线网络、无线网络、光纤网络、远程通信网络、内联网、因特网、局域网(local area network，lan)、广域网(wide area network，wan)、无线局域网(wireless local area networks，wlan)、城域网(metropolitan area network，man)、广域网(wide area network，wan)、公共电话交换网(public switched telephone network，pstn)、蓝牙网络、zigbee网络、或近场通信(near field communication，nfc)网络等，或其任意组合。
85.如此，工作人员可根据需要通过远程控制设备12进行不同的控制操作，发送相应的控制信号至主控制器20，从而控制切换模块30切换运行方式。同时，通过远程控制模式与本地控制模式共同形成冗余控制结构，在一种控制模式出现故障时，可利用另一种控制模式代替控制，提高了控制的稳定性，从而提高了发电机组运行的可靠性。
86.下面给出一种可选的实施方式，就上述各个模块所具备的功能，对各个模块所包括的具体器件及实现原理做详细介绍。
87.请结合参阅图4，图4为本技术实施例提供的模式切换装置1的电路原理图。作为一种可选的实施方式，模式切换装置1还包括电源模块50，开机带载单元31包括带载继电器，带载继电器包括带载线圈ka01及带载常开触点ka01
‑
10。
88.带载线圈ka01一端与控制器电连接、另一端与电源模块50的负极电连接，带载常开触点ka01
‑
10一端与电源模块50的负极电连接、另一端与机组控制器40电连接。
89.当开机带载单元31接收到开启指令的情况下，带载线圈ka01得电，带载常开触点ka01
‑
10闭合，完成开启。
90.在可选的实施方式中，切换单元32包括第一继电器和第二继电器，第一继电器包括第一线圈ka03及第一常开触点ka03
‑
10，第二继电器包括第二线圈ka02及第二常开触点
ka02
‑
10。
91.第一线圈ka03一端与控制器电连接、另一端与电源模块50的负极电连接，第一常开触点ka03
‑
10一端与电源模块50的负极电连接、另一端与机组控制器40电连接。
92.第二线圈ka02一端与控制器电连接、另一端与电源模块50的负极电连接，第二常开触点ka02
‑
10一端与电源模块50的负极电连接、另一端与机组控制器40电连接。
93.可选地，所述电源模块50与所述主控制器20电连接，所述电源模块50用于为所述主控制器20提供电能。
94.可选地，所述电源模块50与所述机组控制器40电连接，所述电源模块50用于为所述机组控制器40提供电能。
95.下面结合图4分别对在本地控制模式下以及远程控制模式下调节发电机组的运行模式的原理和过程进行详细阐述。
96.在本地控制模式下，从手动模式切换为自动模式的过程如下：
97.机组控制器40采集发电机组的机组运行信息，并将机组运行信息通过串口发送至主控制器20。
98.主控制器20根据机组运行信息判断发电机组是否运行正常，当发电机组运行正常时，则发送开启指令至开机带载单元31，即主控制器20通过dq0端口输出高点位，使得带载继电器的带载线圈ka01得电，从而使得带载继电器的带载常开触点ka01
‑
10闭合，此时，机组控制器40中的开机带载输出端口处于低电位。达到发电机组切换至自动模式的工作条件。
99.接着，控制开关11从第一档位切换到第二档位(即从di0端口切换到di1端口)时，主控制器20中包括的di0端口的电源断开，di1端口的电源接通，di1端口接收到电平为上升沿(此上升沿即上述第一控制信号)，主控制器20获取了第一控制信号，并根据第一控制信号，发送第一控制指令至切换模块30中包括的第二继电器，即发送高电平至dq1端口，使得第二继电器包括的第二线圈ka02得电，从而使得第二继电器ka02包括的第二常开触点ka02
‑
10闭合，此时，机组控制器40中的自动模式端口处于低电位，由于机组控制器40中的开机带载输出端口处于低电位。达到发电机组切换至自动模式的工作条件，因此，当第二继电器ka02包括的第二常开触点ka02
‑
10闭合，机组控制器40中的自动模式端口处于低电位时，机组控制器40从手动模式切换为自动模式，并按照自动模式控制发电机组继续运行。
100.在远程控制模式下，从手动模式切换为自动模式的过程如下：
101.机组控制器40采集发电机组的机组运行信息，并将机组运行信息通过串口发送至主控制器20。
102.主控制器20根据机组运行信息判断发电机组是否运行正常，当发电机组运行正常时，则发送开启指令至开机带载单元31，即主控制器20通过dq0端口输出高点位，使得带载继电器的带载线圈ka01得电，从而使得带载继电器的带载常开触点ka01
‑
10闭合，此时，机组控制器40中的开机带载输出端口处于低电位，达到发电机组切换至自动模式的工作条件。
103.接着，远程控制设备12通过网络发送第一控制信号至主控制器20，主控制器20获取了第一控制信号，并根据第一控制信号，发送第一控制指令至切换模块30中包括的第二继电器，即发送高电平至dq1端口，使得第二继电器包括的第二线圈ka02得电，从而使得第
二继电器ka02包括的第二常开触点ka02
‑
10闭合，此时，机组控制器40中的自动模式端口处于低电位，由于机组控制器40中的开机带载输出端口处于低电位。达到发电机组切换至自动模式的工作条件，因此，当第二继电器ka02包括的第二常开触点ka02
‑
10闭合，机组控制器40中的自动模式端口处于低电位时，机组控制器40从手动模式切换为自动模式，并按照自动模式控制发电机组继续运行。
104.本技术实施例还提供了一种发电系统，包括前述实施方式任意一项的模式切换装置1。
105.在可选的实施方式中，发电系统还包括发电机组，发电机组与模式切换装置1连接，模式切换装置1用于控制发电机组运行。
106.由于本技术实施例中的发电系统解决问题的原理与本技术实施例上述模式切换装置1相似，因此发电系统的实施原理可以参见模式切换装置1的实施原理，重复之处不再赘述。
107.综上所述，本技术实施例提供了一种模式切换装置1、发电系统和模式切换方法，包括控制模块10、主控制器20、切换模块30及机组控制器40；控制模块10与主控制器20连接，主控制器20与机组控制器40通信连接，主控制器20及机组控制器40分别与切换模块30电连接，机组控制器40与发电机组电连接。机组控制器40用于在当前运行模式下，采集发电机组的机组运行信息，并将机组运行信息发送至主控制器20。控制模块10用于响应控制操作，根据控制操作发送控制信号至主控制器20。主控制器20用于根据机组运行信息及控制信号，发送控制指令至切换模块30，以切换切换模块30的运行方式。机组控制器40用于根据切换模块30的运行方式，切换当前运行模式，并按切换后的运行模式控制发电机组继续运行，无需停止发电机组接口实现模式切换，从而提高了发电效率。
108.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。