一种用于使电源切换的测试系统与方法与流程

1.本发明涉及仪控电源切换技术领域，具体涉及一种用于使电源切换的测试系统与方法。


背景技术：

2.仪控电源广泛应用于核电系统中，对于重要仪控设备一般设计为由两路及以上的电源供电。当一路电源发生失效时，需及时切换电源，形成另外一个供电回路，以保障重要负荷的供电不间断。
3.申请号为cn201010243183.1的中国专利文件公开了一种电源切换装置的切换方法和一种电源切换装置，该电源切换装置包含第一电源转换器和第二电源转换器。当从第一电源转换器切换到第二电源转换器时，使第二电源转换器输出电压上升到比正常值高预设增量并稳定后，将第二电源转换器的输出电压降低为正常值。当从第二电源转换器切换到第一电源转换器时，使第一电源转换器的输出电压上升到比正常值高预设增量并稳定后，将第一电源转换器的输出电压降低为正常值，该电源切换装置能够使设备在电源切换时工作稳定。但仍存在以下问题：电源切换装置在切换电源时存在切换不成功，造成仪控设备无供电的问题；电源切换装置存在不必要的频繁切换情况，降低电源寿命，均会对重要负荷的可靠运行产生负面影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于使电源切换的测试系统与方法，保证电源切换装置切换电源的可靠性，减少不必要的切换，保证仪控设备的正常供电及电源使用寿命。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种用于使电源切换的测试系统，包含：电源切换装置；两路以上与电源切换装置电连接的电源；与所有电源电连接，用于改变供电电源输出至电源切换装置的电参数的数值从而使电源切换装置切换电源的工控机；用于采集电源以及电源切换装置输入或输出的电参数数值的参数采集装置；与电源切换装置电连接，用于改变电路负载以记录电源切换装置切换电源前后的电路负载信息的负载调节装置。
6.由此，根据现有技术可知，为了保证重要设备的稳定供电，电源切换装置连接有两路以上的电源，一路作为供电电源，另外的电源作为备用电源。当供电电源出现问题后，电源切换装置切换至备用电源，形成另一供电回路，保证供电不间断。为了保证电源切换成功，电源切换装置的切换可靠性是需要密切关注的问题，频繁的切换电源将降低电源寿命，不利于重要用电设备的正常供电。
7.综上可知，保证电源切换装置的可靠切换是必要的。因此，通过设置测试系统，测试电源切换是否可靠，并根据测试结果得出调整方案，从而保证电源的可靠切换，防止不必要的频繁切换降低电源寿命。
8.具体的，该系统通过更改电源供电时输出的电参数以及电路负载，直至电源切换
装置切换电源，获取电源切换装置切换电源的电参数范围以及电路负载范围，判断电源切换装置的切换是否是可靠的、必要的。例如电源的电参数能够满足用电设备的供电，但仍被切换，那么这种切换是不可靠不必要的。再根据所获得的供电电源以及备用电源在正常供电、不被切换时的电参数范围，首先判断在该范围内电源能否保证用电设备的正常运行。若能，后期工作人员需要在该范围内调节电参数值，从而防止超出范围导致电源的频繁切换。若不能保证用电设备的正常运行，则说明电源切换装置的切换条件范围过小，过于容易切换，需要更改电源切换装置的切换条件范围，才能保证用电设备的正常运行。若电源切换装置某些参数的切换条件无法改变，则需要更换电源切换装置来避免频繁切换。
9.另外，通过改变电路负载，得到电源切换装置不切换电源的负载范围后，工作人员需要将电路负载控制在该范围内从而防止频繁切换电源。若电路负载为固定值不能改变且电源切换装置在该固定值时会切换电源，则需要更换能够承受该负载不切换电源的电源切换装置。
10.综上，测试系统能够测试出使电源切换装置可靠切换时的电参数范围与电路的负载范围，工作人员只需依据测试结果调节电源输出的电参数值、电路负载或电源切换装置内部的切换条件即可保证电源的可靠切换。
11.作为优选，所述参数采集装置包含用于采集所有电源输出端、电源切换装置输入端及输出端的电路参数的数字电表及数据采集器，所述数字电表与所述数据采集器通信连接于所述工控机。
12.由此，数字电表为一种智能采集器件，用于检测电压电流额定值、输出电压调节范围等参数；数据采集器用于采集和检测电压稳定度、负载稳定度、纹波电压、效率和功率因数、过流保护、过压保护、谐波分量等参数。设置以上两个检测设备后，能够全面的检测电源的各种电参数，便于工作人员采集数据。
13.作为优选，包含与工控机、所有电源的输出端、电源切换装置的输入端及输出端、所述数字电表及所述数据采集器电连接的综合控制装置；综合控制装置用于控制数字电表及数据采集器是否与所有电源的输出端、电源切换装置的输入端及输出端接通，控制两者是否采集电参数以及采集何处的电参数。
14.由此，由于数字电表与数据采集器所采集的电参数类型不同，且根据所采集的电参数类型，所采取的线路不同。例如采集输出电压时，仅需通过数字电表采集电源切换装置输入端与输出端的电压值即可，数据采集器不需要动作。为了减少采集设备所采集的参数数量，仅保留需要参考的参数数据，方便工作人员筛选，设有用于控制数字电表与数据采集器是否需要采集及采集何处参数的综合控制装置。综合控制装置电连接于所有电源的输出端、电源切换装置的输入端与输出端，数字电表与数据采集器通过综合控制装置与上述各线路连通。综合控制装置还与工控机电连接，工控机发送电信号至综合控制装置，综合控制装置对其连通的各个线路进行断开或闭合，从而使得数字电表与数据采集器能够根据需求采集对应的线路的参数。综合控制装置为现有技术中可购买的zzs-7/33监视综合控制装置、zzs-7/1合分闸电源监视综合控制装置等。
15.作为优选，所述电源包含用于提供不同电源工况的可编程交流电源。
16.由此，可编程的交流电源相比于一般的电源，能够提供各种负载环境，适应不同测试环境，允许调整输出频率、电压或电流等参数以满足测试要求。
17.作为优选，所述负载调节装置包含通信连接于所述工控机的可编程电子负载。
18.一种用于使电源切换的测试方法，包含以下步骤：步骤s01、电参数范围获取步骤：工控机调节电源在供电时输出的电参数直至电源切换装置切换至另一电源，通过参数采集装置获取各个电源正常供电未被切换时的电参数范围a以及电路工况正常，电源正常供电时却引起电源切换的电参数范围b；步骤s02、电参数限定范围更改步骤：依据电参数范围b，对应的修改电源切换装置内部关于电参数的限定范围，使得电参数在电参数范围b内时电源不切换；步骤s03、负载范围获取步骤：工控机通过负载调节装置调节电路负载直至电源切换装置切换至另一电源，获取电源未被切换时的电路负载范围。
19.作为优选，在所述步骤s01中包含以下内容：工控机分别调节各个电源在供电时的输出电压直至电源切换装置切换至另一电源，通过参数采集装置获取各个电源未被切换时的工作电压范围。
20.由此，电源的输出电压为影响电源切换装置切换电源的主要参数，首先得出各个电源正常供电、不被切换时的工作电压范围后，后期在电源的工作电压范围内进行其他电参数的检测，进而防止因输出电压造成电源切换。具体的，通过工控机调节正在供电的电源的输出电压值，可通过电源切换装置直接观察电源是否切换，再通过工控机或参数采集装置获取供电电源未被切换时的工作电压范围，为该供电电源对应于该电源切换装置的工作电压范围。
21.作为优选，在所述步骤s01中包含以下内容：工控机在供电电源的工作电压范围内，调节供电电源的输出电压从最小值升至最大值的变化速度，通过参数采集装置获取电源未被切换时的电压变化速率范围。
22.由此，得出电源不被切换，正常供电时的工作电压范围后，在该范围内测试电压变化速率对电源切换装置切换电源的影响。通过工控机调节输出电压从最小值升至最大值得变化速率，通过参数采集装置对比各个输出端的参数，观察电源是否切换，并得出未引起电源切换的电压变化速率范围，从而得到适宜该电源切换装置的电压变化速率，后期在该范围内调节电压变化速率。
23.作为优选，在所述步骤s01中包含以下内容：工控机调节供电电源输出的谐波含量，获取电路工况正常、电源正常供电却引起电源切换装置切换电源的谐波含量范围；所述步骤s02中包含以下内容：根据引起电源切换装置切换电源的谐波含量范围，调节电源切换装置允许的谐波含量范围使其在该谐波含量范围内不切换电源。
24.由此，检测电源输出的谐波含量对电源切换装置切换电源的影响。具体的，在电源的工作电压范围内，通过工控机调节供电电源的谐波含量，获取引起电源切换装置切换电源的谐波含量范围；再在步骤s02中，通过更改电源切换装置内部设定，改变其允许的谐波含量范围，从而防止电源切换装置谐波含量引起频繁切换电源。
25.作为优选，还包含步骤s04、电源切换逻辑更改步骤：更改电源切换装置各个工作模式所选择的电源，改变电源的切换顺序逻辑，观察电源在不同切换顺序逻辑下的电源切换情况，选取电源切换次数少的切换顺序逻辑。
26.由此，根据现有技术可知，电源切换装置可将电源设置为多种工作模式，从而改变电源的切换顺序逻辑。例如通过将电源设定为优先供电的优选工作模式、将电源设为起始供电电源的起始工作模式、某路电源故障后替代供电的故障后工作模式以及故障电源恢复
正常后由谁供电的恢复正常后供电模式。各个工作模式所选择的电源不同，电源的切换的顺序不同，因此存在多种不同的切换顺序逻辑。而切换顺序逻辑不同，引起电源切换装置切换电源的概率不同。通过更改每个工作模式所对应的电源，更改切换逻辑，再通过更改电源的输出电参数，观察在不同排布方式下的电源切换情况，判断该切换逻辑是否稳定可靠，防止电源的频繁切换。
27.综上所述，本发明的实施例具有如下有益效果：1、工控机调节电源输出的电参数值，得出每个电源对应于某个电源切换装置、在正常供电下输出的电参数范围后，工作人员可直接在正常工作范围内调节输出的电参数，从而防止频繁切换电源。
28.2、通过改变电路负载，观察电源不被切换时的电路负载范围，工作人员可依据该负载范围调节电路负载，防止电源切换。
29.3、设有数字电表与数据采集器，能够全面的检测电源的各种电参数，便于工作人员采集数据。
30.4、综合控制装置电连接于所有电源的输出端、电源切换装置的输入端与输出端，数字电表与数据采集器通过综合控制装置与上述各线路连通；综合控制装置还与工控机电连接，工控机发送电信号至综合控制装置，综合控制装置对其连通的各个线路进行断开或闭合，从而使得数字电表与数据采集器能够根据需求采集对应的线路的参数。
31.5、电源包含用于提供不同电源工况的可编程交流电源，可编程的交流电源相比于一般的电源，能够提供各种负载环境，适应不同测试环境，允许调整输出频率、电压或电流等参数以满足测试要求；负载调节装置包含通信连接于工控机的可编程电子负载，方便直接调节电路负载。
32.6、得出各个电源正常供电、不被切换时的输出电压范围；得出未引起电源切换的电压变化速率范围；从而得到适宜该电源切换装置的输出电压以及电压变化速率，后期在该范围内调节输出电压以及电压变化速率，防止电源切换。
33.7、通过工控机调节供电电源的谐波含量，获取引起电源切换装置切换电源的谐波含量范围；通过更改电源切换装置内部设定，改变其允许的谐波含量范围，从而防止电源切换装置谐波含量超出电源切换装置的允许范围而引起的电源频繁切换。
34.8、更改电源切换装置各个不同工作模式所选择的电源，改变电源的切换顺序逻辑，观察电源在不同切换顺序逻辑下的电源切换情况，得出电源不易切换的切换顺序逻辑，减少电源切换次数。
附图说明
35.图1是测试系统的示意图。
36.图中：1、电源切换装置，2、工控机，3、参数采集装置，31、数字电表，32、数据采集器，4、负载调节装置，5、综合控制装置。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
38.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
39.实施例1，在核电系统中，对于重要仪控设备负荷一般设计为两路及以上的电源（即冗余电源）供电。当一路电源发生失效时，电源切换装置1需及时地切换成另外一个电源供电，以保障重要负荷的供电不间断。电源切换装置1切换的可靠性成为密切关注的问题，电源不必要的频繁切换会降低电源寿命，不利于重要用电负荷的正常运行。
40.综上可知，保证电源切换装置的可靠切换是必要的。因此，通过设置测试系统，测试电源切换是否可靠，并根据测试结果得出调整方案，从而保证电源的可靠切换，防止不必要的频繁切换降低电源寿命。
41.由于不同类型的电源输出的电参数不同，电参数的改变会引起电源切换装置1切换电源。不同的电源对应于电源切换装置1不同的切换条件。根据现有技术可知，电源切换装置1的关于某些电源电参数的切换条件能够调节。
42.因此，分别获取各个电源引起电源切换装置1切换电源的一些电参数的范围后，根据这些电参数范围判断电源切换装置1的电源切换是否是必要的。若是必要的，则需要在将电源的输出电参数控制在不被切换的范围内；若是不必要的，则依据电参数范围更改电源切换装置1的切换条件。若范围无法调节且切换是不必要的，则需要考虑更换电源切换装置1。电源的电参数为输出电压、谐波含量等电参数。
43.具体如图1所示，为了验证电源切换装置1切换电源的可靠性，设置有一种用于使电源切换的测试系统，包含电源切换装置1、两路以上与电源切换装置1电连接的电源、与所有电源电连接，用于改变供电电源输出至电源切换装置1的电参数的数值从而使电源切换装置1切换电源的工控机2、用于采集电源以及电源切换装置1输入或输出的电参数数值的参数采集装置3、与电源切换装置1电连接，用于改变电路负载以记录电源切换装置1切换电源前后的电路负载信息的负载调节装置4。
44.首先在电源切换装置1处将一个电源设置为供电电源，另外的电源为备用电源。工控机2逐步调节供电电源输出的某个电参数值，例如输出电压值；参数采集装置3采集供电电源、备用电源以及电源切换装置1的实际的电路参数。通过比对采集装置3在供电电源、备用电源以及电源切换装置1三处采集的数据，判断电源是否被切换。例如检测到备用电源的输出电压值与电源切换装置1的输出电压值接近时，可判断已由备用电源供电，电源已切换。
45.供电电源未被切换时，通过参数采集装置3采集供电电源正常供电时的电参数范围，工作人员判断在这些电参数范围内能否满足用电设备的正常运行。若能，后期只需在该范围调节供电电源输出的电参数值即可防止电源被切换；若不能满足用电设备的正常运行，则需更改电源切换装置1内部关于电参数的限定范围，使其在电源能够满足用电设备的供电时不频繁的切换电源。电参数为会引起电源切换装置1切换电源的参数，例如电源的输出电压、谐波含量、电流等。
46.再通过将备用电源设置为供电电源，重复上述操作。
47.另外，电路负载也会导致电源切换装置1切换电源，因此，电路负载也为判定电源切换装置1切换电源可靠性的因素之一。具体的，需要获取电源切换装置1所能接受的负载
范围，从而避免超出该负载范围电源切换装置1切换电源。具体设有用于改变电路负载的负载调节装置4，通过调节负载调节装置4，使]电路处于不同的负载下，观察电源切换装置1的切换情况，从而得出电源切换装置1不切换电源的负载范围。后期工作人员可在该范围调节电路负载。但若电路必须为某个负载值，但该负载值会引起电源切换装置1切换电源，则需考虑更换能够承受该负载的电源切换装置1，从而防止频繁切换电源。
48.综上，该系统通过更改电源输出的电参数以及电路负载，获取电源切换装置1切换电源的电参数范围以及电路负载范围，判断电源切换装置1的切换是否是可靠的、必要的。再根据测试所获得的供电电源以及备用电源在正常供电、不被切换时的电参数范围，首先判断在该范围内电源能否保证用电设备的正常运行。若能，后期工作人员需要在该范围内调节电参数值，从而防止超出范围导致电源的频繁切换。若不能保证用电设备的正常运行，则说明电源切换装置1的切换条件范围过小，需要更改电源切换装置1的切换条件范围，才能保证用电设备的正常运行，若电源切换装置1某些参数的切换条件无法改变，则需要更换电源切换装置1来避免频繁切换。
49.得到电源正常供电时的负载范围后，工作人员需要将电路负载控制在该范围内从而防止频繁切换电源。若电路负载超出了该范围且不能改变，则需要更换电源切换装置1。
50.参数采集装置3包含用于采集所有电源输出端、电源切换装置1输入端及输出端的电路参数的数字电表31及数据采集器32，数字电表31与数据采集器32通信连接于所述工控机2。由此，数字电表31为一种智能采集器件，用于检测电压电流额定值、输出电压调节范围等参数；数据采集器32用于采集和检测电压稳定度、负载稳定度、纹波电压、效率和功率因数、过流保护、过压保护、谐波分量等参数。设置以上两个检测设备后，能够全面的检测电源的各种电参数，便于工作人员采集数据。
51.还包含与工控机2、所有电源的输出端、电源切换装置1的输入端及输出端、数字电表31及数据采集器32电连接的综合控制装置5；综合控制装置5用于控制数字电表31及数据采集器32是否与所有电源的输出端、电源切换装置1的输入端及输出端接通，控制两者是否采集电参数以及采集何处的电参数。由此，由于数字电表31与数据采集器32所采集的电参数类型不同，且根据所采集的电参数类型，所采取的线路不同，例如采集输出电压时，仅需通过数字电表31采集电源切换装置1输入端与输出端的电压值即可，数据采集器32不需要动作。为了减少采集设备所采集的参数数量，仅保留需要参考的参数数据，方便工作人员筛选，设有用于控制数字电表31与数据采集器32是否需要采集及采集何处参数的综合控制装置5。综合控制装置5电连接于所有电源的输出端、电源切换装置1的输入端与输出端，数字电表31与数据采集器32通过综合控制装置5与上述各线路连通；综合控制装置5还与工控机2电连接，工控机2发送电信号至综合控制装置5，综合控制装置5对其连通的各个线路进行断开或闭合，从而使得数字电表31与数据采集器32能够根据需求采集对应的线路的参数。综合控制装置5为现有技术中可购买的zzs-7/33监视综合控制装置、zzs-7/1合分闸电源监视综合控制装置等。
52.电源包含用于提供不同电源工况的可编程交流电源，可编程的交流电源相比于一般的电源，能够提供各种负载环境，适应不同测试环境，允许调整输出频率、电压或电流等参数以满足测试要求。另外的电源可为提供不间断电源的ups电源。负载调节装置4包含通信连接于工控机2的可编程电子负载，便于调节电路负载值。
53.一种用于使电源切换的测试方法，包含以下步骤：步骤s01、电参数范围获取步骤：工控机2调节电源在供电时输出的电参数直至电源切换装置1切换至另一电源，通过参数采集装置3获取各个电源正常供电未被切换时的电参数范围a以及电路工况正常，电源正常供电时却引起电源切换的电参数范围b；步骤s02、电参数限定范围更改步骤：依据电参数范围b，对应的修改电源切换装置1内部关于电参数的限定范围，使得电参数在电参数范围b内时电源不切换；步骤s03、负载范围获取步骤：工控机2通过负载调节装置4调节电路负载直至电源切换装置1切换至另一电源，获取电源未被切换时的电路负载范围。
54.在步骤s01中，获取电源正常供电未被切换时的电参数范围a以及电源正常供电时却引起电源切换的电参数范围b。此处的电参数范围a与电参数范围b为会引起电源切换装置1切换电源的输出电压、谐波含量等各个电参数的统称。
55.电参数范围a表示电源能够满足用电设备的正常供电且电源切换装置1未切换电源，表明电源切换装置1的在该范围内的电源切换是可靠的，工作人员只需将对应的电参数控制在该范围内即可防止电源的不必要切换。电参数范围b表示电源能够保证用电设备的正常供电，但电源切换装置1却切换了电源。表示此时电源切换装置1的切换是不可靠的，此时需要在步骤s02中更改电源切换装置1内部关于的切换条件，改变关于某些电参数的限定范围，使电源在正常供电下不被切换。电参数为谐波次数、谐波大小等参数。
56.在步骤s03中，验证在不同电路负载下电源切换装置1切换电源的可靠性。得到电源正常供电时的负载范围后，工作人员需要将电路负载控制在该范围内从而防止频繁切换电源。若电路负载超出了该范围且不能改变，则需要更换电源切换装置1。
57.以上的步骤通过更改电源输出的电参数以及电路负载，测试出电源切换装置1切换电源的参数范围。并依据电源是否能够保证用电设备的正常供电判定电源切换装置1的可靠性以及电源切换是否是必要的。工作人员通过控制电参数在电参数范围a内以及依据电参数范围b修改电源切换装置1的切换条件，从而防止电源的频繁切换，增加电源切换装置1的可靠性。
58.在所述步骤s01中包含以下内容：工控机2依次调节各个电源在供电时的输出电压直至电源切换装置1切换至另一电源，通过参数采集装置3获取各个电源未被切换时的工作电压范围。
59.由此，电源的输出电压为影响电源切换装置1切换电源的主要参数，首先依次测试出各个电源正常供电、不被切换时的工作电压范围后，后期在电源的工作电压范围内进行其他电参数的检测，进而防止因输出电压造成电源切换。具体的，通过工控机2调节正在供电的电源的输出电压值，可通过电源切换装置1直接观察电源是否切换，再通过工控机2或参数采集装置3获取供电电源未被切换时的工作电压范围，为该供电电源对应于该电源切换装置1的工作电压范围。
60.在所述步骤s01中包含以下内容：工控机2在供电电源的工作电压范围内，调节供电电源的输出电压从最小值升至最大值的变化速度，通过参数采集装置3获取电源未被切换时的电压变化速率范围。由此，得出电源对应于电源切换装置1的工作电压范围后，在该范围内测试电压变化速率对电源切换装置1切换电源的影响。通过工控机2调节输出电压从最小值升至最大值得变化速率，通过参数采集装置3对比各个输出端的参数，观察电源是否切换，并得出未引起电源切换的电压变化速率范围，从而得到适宜该电源切换装置1的电压
变化速率，后期在该范围内调节电压变化速率。
61.在所述步骤s01中包含以下内容：工控机2调节供电电源输出的谐波含量，获取电路工况正常、电源正常供电却引起电源切换装置1切换电源的谐波含量范围；所述步骤s02中包含以下内容：根据引起电源切换装置1切换电源的谐波含量范围，调节电源切换装置1允许的谐波含量范围使其在该谐波含量范围内不切换电源。由此，检测电源输出的谐波含量对电源切换装置1切换电源的影响。具体的，在电源的工作电压范围内，通过工控机1调节供电电源的谐波含量，获取引起电源切换装置1切换电源的谐波含量范围；再在步骤s02中，根据步骤s01中引起电源切换装置1切换电源的谐波含量范围，通过更改电源切换装置1内部设定，改变其允许的谐波含量范围，从而防止电源切换装置1在该谐波含量范围内切换电源。
62.还包含步骤s04、电源切换逻辑更改步骤：更改电源切换装置1各个工作模式所选择的电源，改变电源的切换顺序逻辑，观察电源在不同切换顺序逻辑下的电源切换情况，选取电源切换次数少的切换顺序逻辑。
63.由此，根据现有技术可知，电源切换装置1可将电源设置为多种工作模式，从而改变电源的切换顺序逻辑。例如通过将电源设定为优先供电的优选工作模式、将电源设为起始供电电源的起始工作模式、某路电源故障后替代供电的故障后工作模式以及故障电源恢复正常后由谁供电的恢复正常后供电模式。各个工作模式所选择的电源不同，电源的切换的顺序不同，因此存在多种不同的切换顺序逻辑。而切换顺序逻辑不同，引起电源切换装置1切换电源的概率不同。通过更改每个工作模式所对应的电源，更改切换逻辑，再通过更改电源的输出电参数，观察在不同排布方式下的电源切换情况，判断该切换逻辑是否稳定可靠，并选取切换电源次数少的切换顺序逻辑，从而防止电源的频繁切换。
64.另外，还可通过参数采集装置3获取电源电压未动作前的误差范围，根据误差范围更改电源切换装置1允许的电源电压范围。由此，电源在未动作时电压存在误差值，误差值可能会引起电源切换，因此获得电源电压的误差范围后，更改电源切换装置1内部关于这部分的设定值，从而防止频繁切换电源。