智能双电源自动转换装置系统原理介绍(ＡＴＳ)

什么是双电源自动转换装置系统ＡＴＳ

  双电源自动转换（ATS）主要用在紧急供电系统，是将负载电路从一个（常用）电源自动换接至另一 个（备用）电源的开关，以确保重要负荷连续、可靠运行。

  众所周知，应急电源系统的平稳转换，即系统从常用电源转换到备用电源或从备用电源重新返回至常用电源，是非常必要的。

典型双电源自动转换装置系统的二路电源应用

二路电源：是双回路，也就是双电源，如果一路线路停电，可启用另一路线路供电。

智能双电源自动转换装置系统ＡＴＳ　应用场合（一、二级负荷）

ATS分级（CB级、PC级）

PC级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATS。

CB级：（断路器组合型）由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能。

　　 PC级产品不具备短路及过载保护能力，假设ATS下端发生短路事故时 在上端保护电器保护动作过程中，如果ATS不能够承载短路电流，将 造成ATS两路电源短路以及ATS烧毁、供电设备发生火灾！所以必须 考核PC级ATS的短路能力 （配合断路器　限流熔断器）

PC级和CB级ATS 的比较

  PC（Power Contactor）级ATS

1)能接通、承载，但不用于分断短路电流；

2)结构简单（专用一体化结构），体积小；

3)自身带联锁可靠性高；

4)控制方案具有可扩展性，适用场合广；

5)转换速度快，小于100ms。

6)CB（Circuit Breaker ）级ATS

7)带过载、短路保护；

8)由断路器、机械联锁等组成，体积大，可靠性差；

9)控制方案受限制；

10)动作速度慢，约1.2 – 2.4s。

智能双电源自动转换装置系统ＡＴＳ标准

智能双电源自动转换装置系统产品目录

市电与市电间智能双电源自动转换装置系统 ：

市电与市电间转换 ：当两路输入电源有电时， ＡＴＳ优先选用主用电源进行供电，并保持在线监测主用电源的电压或频率值 ，当主用电源电压或频率不满足要求时，ATS经过一定时间延时后 （默认值1秒 ，现 场可调），主触头 “先断后合”，转换至 备用电源 ；当主用电源恢复正常后 ，ATS经过一定时间延时后 ，先断开备用侧触头，再闭合主用侧触头，从备用侧回切至市电侧

市电与发电机间双电源自动转换装置系统

市电与发电机间转换；正常情况下，ATS工作在主用市电电源，当市用电源电压或频率 不满足要求时，ATS经过一定时间延时后 （默认值3秒 ，可避免发电机误启动），发送 信号启动发电机 ，当发电机电源质量满足要求后 ，ATS先断开市电侧触头，再闭合发电 机侧触头，即主触头 “先断后合”，转换至发电机电源进行供电；当市用电源恢复正常时，ATS经过一定时间延时后 ，先断开发电机侧触头，再闭合市电侧触头，从发电 机电源侧回切至市电侧供电，转换完成后 ，ATS将发送信号关闭发电机。

中间位延时转换

在电源转换过程中可以在一个程控转换延时 （可调）内把负载和两个电源 完全分开，使得将感性负载衰减到一个安全的水平以减小切换对负载设备的损害 。电 气、机械联锁防止意外情况下的“电源并联”故障 ,

在IEC标准中要求，感性负载应衰减到标称电压的22% ,对 于电动机负载这个时间在0.5-1s ,需要ATS可以停留在中间位置以躲过负载衰减.

瞬间并联型转换开关

一些负载由于在运行期间不能承受片 刻的断电，诸如电子设备、HID（重金属灯或氙气灯）照明、电动机起动器等负载在转换开关运行期间对于即使是30-100ms的断电也非常敏感。为满足这些设备的要求，GE 提供了ZTS系列瞬间并联型转换开关。

瞬间并联型 转换开关可用于对断电敏感的关键场合，也可用于将重要负载 “不间断”转移至发电机 应急供电，例如：在用电高峰期间，为避免因供电限制影响工厂生产，可在限电前将所 有工厂设备 “不间断”转移至发电机设备，当限电结束后，再将负载转移至常用电源继 续供电。（当两路电源有电时，转换开关 可通过主触头 “先合后断”的方式，实现负载在两路电源间的不间断转换。）

智能双电源自动转换装置系统特性：

1)额定电流63A-4000A(3和4极)

2)标准与认证：美国UL1008,欧洲IEC60947 -6-1，中国，GB14048.11

3)采用MX250控制器，其抗干扰级别ＥＮ５５０２２

4)双投机构，机械保持，直流线圈驱动机构，瞬间激磁操作

5)双触头设计：配备主触头与灭弧触头

6)配备二次线隔离开关：允许在线维护ATS

7)灵活的可控硅线圈回路控制方式，更少的二次元件数量

8)控制器工作电源取自主回路，无需外接额外控制电源

9)直流线圈电子保护功能，更好保证关键部件

10)提供ATS事件记录集故障诊断统计功能

11)远程通讯功能：可选的内置RS485通讯接口

12)配合GE Enervista监控软件，提供完整的通讯解决方案

双旁路型智能双电源自动转换装置系统ATS

应用

旁路隔离型ATS设计用于关键电力场合，如数据中心、机场、金融、通信、半导体工厂等

优点：能提前或现场规避ATS机械故障导致的断电风险：当ATS发生机械故障 并需要停电维护时，可提前将负载手动转换至旁路开关 ，故障的 AT S可通过导轨或AT S 自带滑轮轻松移出进行维护 ，完成维护后 ，转换开关可重新移 入测试位置进行功能测试、并恢复正常供电，整个维护过程从旁路负载、转换开关 维护、转换开关功能测试与恢复正常运行，负载均能保持正常供电

智能双电源自动转换装置系统特性

? 额定电流100-4000A(3和4极)

? 采用MX250控制器，控制器抗干扰级别EN55022

? 适合负载混合性负载，使用类别AC-33A

? 标准转换开关可选择标准转换ZBS型/中间位延时转换ZBD型/瞬间并联转换ZBC型

? 进行周期性ATS转换测试，不影响负载供电

? 自动转换开关移出后，发电机自启动功能仍然正常工作

? 自动转换开关与旁路开关与ZTS系列具备同样电气性能

? 自动转换开关与旁路开关双重机械/ 电气连锁

智能双电源自动转换装置系统结构：

旁路隔离型ATS由2个主要模块组成，自动转换开关和旁路开关，自动转换开关可以选择标准转换Z BS型/ 中间位延时转换Z BD型/ 瞬间并联转换Z BC型 ，2个主要模块为一体化设 计，集成了机械与电气连锁以防止可能的误操作，开关的性能与ZTS系列的ATS保持了一 致的可靠性与电气性能

旁路开关模块包含3个基本位置

1. 自动位置：转换开关带负载且旁路开关在断开位置，这是正常的工作模式。

2. 试验位置：旁路开关闭合，给负载供电；转换开关带控制电源，可以通过外箱门上的试验按钮测试

3. 隔离位置：将转换开关与所有电源脱离以便于维修，负载由旁路开关供电。

操作位置

自动转换开关在旁路开关闭合的情况下，可轻松移出，有3个位置可供选择：

连接位置：自动转换开关与主回路连接，旁路开关在自动位置，这是正常的工作位置

试验位置：负载由旁路开关供电，自动转换开关二次回路有电，但主回路与负载完全 隔离，ATS可通过测试按键进行转换功能测试，并不影响负载正常供电

隔离位置：负载由旁路开关供电，自动转换开关与电源回路完全隔离，并可移出以便现场维修

国内市场智能双电源自动转换装置状况

国内市场双电源转换电器产品目前有四类：

第一类：是由接触器组成； (CC级)

第二类：是由断路器组成； (CB级)

第三类：用电动负荷开关组成；(PC级) 

第四类：为PC级励磁一体式ATSE 。(PC级) 

交流接触器双电源存在的问题

由接触器组成的ATSE产品，由于它存在很大的问题是线圈长期通电耗能易烧毁，产品的接通分断能力低，触头易抖动[注] 、熔焊，其产品可靠性很低，尤其是在带负荷转换时易出现爆炸性事故，这类产品已被淘汰使用。

   注：线圈如是交流电由于线圈电压电流周期性过零点触头以120Hz震动，环境噪音污染严重；如果线圈是直流电会造成令取电源比较麻烦，而且会造成复杂性高而导致可靠性降低

PC级（励磁一体式）ATSE

          以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为，ATSE产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界领先地位，因此，美国对ATSE产品有较高要求，他们将ATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生产PC级（一体式）ATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路-隔离型、延时转换型等。 图2，图3分别为ONAN，ASCO产品机构及触头系统示意图。