一、切換觸發(fā)條件：智能監(jiān)測與決策

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置通過多重檢測機制實時監(jiān)控主電源狀態(tài)，滿足以下任一條件即觸發(fā)切換：

觸發(fā)邏輯：硬件層 (電壓比較器、AD 采樣) 實時監(jiān)測→超標時輸出信號至切換控制器→控制器判斷并執(zhí)行切換指令

二、切換方式與流程：毫秒級無縫銜接

1. 主流切換模式對比

三、切換技術(shù)實現(xiàn)：硬件與軟件協(xié)同

1. 核心硬件實現(xiàn)方案

方案 A：專用電源切換芯片 (LTC4412 等)

實時監(jiān)測兩路電源電壓

故障時 10ms 內(nèi)完成切換

支持無縫切換 (鋰電池場景)

應(yīng)用于中高端監(jiān)測裝置 (如東土科技 PTS-10A、中電技術(shù) CET 系列)

方案 B：繼電器 + 控制器組合

控制器 (MCU/DSP) 檢測電源狀態(tài)

控制繼電器執(zhí)行切換 (響應(yīng)時間 5~20ms)

成本較低，適用于中端設(shè)備

方案 C：二極管并聯(lián) + 儲能

主備電源輸出端并聯(lián)肖特基二極管 (如 SS34)

利用二極管單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)自動選擇

切換時電壓差≤±0.1V，適合短時斷電保護

常配合超級電容 / 小電池使用，用于經(jīng)濟型設(shè)備

2. 軟件控制策略

優(yōu)先級管理：可設(shè)置主備電源優(yōu)先級，支持多電源 (主 + 第一備用 + 第二備用) 鏈式切換

平滑過渡算法：切換期間調(diào)整輸出電壓，避免突變導(dǎo)致設(shè)備復(fù)位

故障記憶：記錄切換事件 (時間、原因、持續(xù)時間)，便于故障分析

自恢復(fù)邏輯：主電源恢復(fù)后自動切回，同時為備用電源充電

四、數(shù)據(jù)保護機制：確保監(jiān)測連續(xù)性

1. 切換期間的數(shù)據(jù)安全保障

硬件層面：

電源緩沖：大容量電容 (1000μF+) 提供短暫過渡 (1~5ms)，確保切換間隙不掉電

肖特基二極管并聯(lián)：主備電源輸出端并聯(lián)，電壓差 < 0.1V，實現(xiàn) "無縫" 過渡

儲能元件：內(nèi)置小容量電池或超級電容，維持 CPU 和存儲 5~10ms 工作

軟件層面：

數(shù)據(jù)緩存：切換前將關(guān)鍵數(shù)據(jù) (如暫態(tài)波形、測量值) 存入非易失性存儲器

同步機制：切換期間凍結(jié)數(shù)據(jù)采集，待電源穩(wěn)定后恢復(fù)，避免數(shù)據(jù)錯亂

時鐘保持：備用電源獨立供電給時鐘芯片 (RTC)，確保時間同步不丟失

五、不同備用電源類型的切換特點

1. 內(nèi)置鋰電池→主電源切換

特點：響應(yīng)最快 (≤5ms)，無需預(yù)充電，純直流供電

流程：主電源異?！囯姵亓⒓赐度搿S持核心功能 (采樣、存儲、通信)

應(yīng)用：便攜式設(shè)備、配電網(wǎng)監(jiān)測終端、短時斷電保護場景

2. 外置 UPS→主電源切換

特點：全功能支持 (與主電源相同能力)，續(xù)航長 (1~8 小時)

流程：主電源故障→UPS 無縫接替 (逆變器已預(yù)熱)→監(jiān)測裝置全功能運行

應(yīng)用：電網(wǎng)關(guān)口、新能源并網(wǎng)監(jiān)測、數(shù)據(jù)中心等不能中斷的場景

3. 雙交流電源 (主 1 + 主 2) 互為主備

特點：無主備之分，任一路故障另一路自動承擔全部負載

流程：檢測到某路電源異?！鷶嚅_故障電路→另一路電源承擔全部負載

應(yīng)用：變電站、電網(wǎng)樞紐等超高可靠性要求場景

4. 交直流混合雙電源 (AC+DC) 切換

特點：兩種電源類型互補，適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境

流程：主電源 (AC) 故障→備用電源 (DC) 投入→監(jiān)測裝置繼續(xù)運行

應(yīng)用：變電站 (同時有交流和直流系統(tǒng))、工業(yè)自動化場景

六、自恢復(fù)與管理：電源系統(tǒng)閉環(huán)控制

1. 主電源恢復(fù)后的切換邏輯

自投自復(fù)模式：

主電源恢復(fù)正常后→裝置自動切回主電源供電

備用電源轉(zhuǎn)入充電 / 熱備狀態(tài)，等待下次可能的切換

防止頻繁切換 (設(shè)置回差): 主電源恢復(fù)后穩(wěn)定運行≥1 分鐘才執(zhí)行切回

2. 備用電源管理策略

充電控制：主電源供電時對備用電源 (如鋰電池) 進行智能充電 (恒流→恒壓→浮充)

容量監(jiān)測：實時監(jiān)控備用電源電量，低于 20% 時告警

壽命保護：防止過充 (電壓> 終止電壓)、過放 (電壓 < 保護閾值)

七、實際應(yīng)用場景與最佳實踐

1. 電網(wǎng) A 級監(jiān)測站 (極高可靠性)

配置：雙交流主電源 (來自不同母線)+ 外置 UPS (續(xù)航 4 小時)+ 內(nèi)置鋰電池 (1 小時)

切換策略：主電源間采用先合后斷→主電源與 UPS 間采用并行切換→UPS 與鋰電池間先合后斷

預(yù)期效果：任何單一電源故障→零中斷切換，數(shù)據(jù) 100% 完整

2. 工業(yè)廠區(qū)監(jiān)測點 (高可靠性)

配置：單交流主電源 + 外置 24V DC UPS (續(xù)航 2 小時)

切換策略：主電源與 UPS 間采用先合后斷

預(yù)期效果：市電故障→UPS 立即接替，裝置全功能運行 (采樣、分析、通信)

3. 配電網(wǎng)普通監(jiān)測點 (經(jīng)濟實用)

配置：單交流主電源 + 內(nèi)置鋰電池 (續(xù)航 30 分鐘)

切換策略：先斷后合 (BBM)，簡單可靠

預(yù)期效果：市電短時中斷→鋰電池維持核心功能 (數(shù)據(jù)存儲、時鐘)，不丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)

總結(jié)：切換機制的核心價值

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的主備電源切換是保障監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)性的關(guān)鍵一環(huán)，通過毫秒級響應(yīng)、多種切換模式和全方位數(shù)據(jù)保護機制，確保在電源異常時實現(xiàn) "零中斷或短時中斷→數(shù)據(jù)不丟失→功能持續(xù)" 的目標。

選擇適合場景的切換方式和備用電源配置，可在成本與可靠性間取得最佳平衡：關(guān)鍵監(jiān)測點 (電網(wǎng)關(guān)口、新能源并網(wǎng)) 優(yōu)先選 "先合后斷 + UPS + 鋰電池"；普通工業(yè)場景可選 "單電源 + 外置 UPS"；經(jīng)濟型應(yīng)用則 "單電源 + 內(nèi)置電池 + 先斷后合" 已足夠。

審核編輯 黃宇