隔离开关智能控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种隔离开关智能控制器，包括输入设备、控制器、交流电机驱动器以及故障检测器。控制器电性连接输入设备，接收输入设备的输入信息，并根据该输入信息输出相应的控制信号至交流电机驱动器。交流电机驱动器电性连接控制器，接收控制器输出的控制信号来改变输出至交流电机的电流方向，驱动电机实现正反转。故障检测器被配置为检测交流电机的故障信号，包括电流互感器、半波整流器、滤波器、比较器以及基准信号源。电流互感器采集交流电机的输出电流，经半波整流器以及滤波器处理后输出至比较器的正向输入端，比较器的反相输入端电性连接基准信号源，比较器输出比较结果至控制器。
【专利说明】隔离开关智能控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及开关控制领域，且特别涉及一种隔离开关智能控制器。
【背景技术】
[0002]隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的。它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。传统的隔离开关都是靠人工用开关分合闸手柄来实现。由于隔离开关容量大，使用分合闸操作手柄人工需要很大的力气。传统的隔离开关控制存在的缺点是自动化程度低，人工费力，操作不方便，无隔离开关的状态指示。
[0003]此外，现有的隔离开关控制还存在不能在开关柜外部识隔离开关状态的问题。隔离开关状态的不清楚很容易导致重复操作或误操作，使用存在安全隐患。
实用新型内容
[0004]本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种隔离开关智能控制器。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种隔离开关智能控制器，包括输入设备、控制器、交流电机驱动器以及故障检测器。输入设备包括合闸按键和分闸按键。控制器电性连接输入设备，接收输入设备的输入信息，并根据该输入信息输出相应的控制信号至交流电机驱动器。交流电机驱动器电性连接控制器，包括第一继电器、第二继电器以及为交流电机供电的交流电源。第一继电器和第二继电器的控制端分别电性连接控制器，接收控制器输出的控制信号来改变输出至交流电机的电流方向，驱动交流电机实现正反转。故障检测器被配置为检测交流电机的故障信号，包括电流互感器、半波整流器、滤波器、比较器以及基准信号源。电流互感器采集交流电机的输出电流，经半波整流器以及滤波器处理后输出至比较器的正向输入端，比较器的反相输入端电性连接基准信号源，比较器输出比较结果至控制器。
[0006]于本实用新型一实施例中，隔离开关智能控制器包括状态检测器。状态检测器包括第一光电稱合器和直流电源，第一光电稱合器中二极管的阴极为检测信号输入端，阳极接直流电源，三极管的发射极接地，集电极接高电平，且集电极输出信号至控制器。
[0007]于本实用新型一实施例中，隔离开关智能控制器还包括显示器，被配置为显示状态检测器检测到的隔离开关的状态信号。
[0008]于本实用新型一实施例中，控制器包括单片机以及基极与单片机相连接的第一三极管和第二三极管，第一三极管和第二三极管的集电极分别输出至交流电机驱动器。
[0009]于本实用新型一实施例中，基准信号源为可调基准信号源。
[0010]于本实用新型一实施例中，可调基准信号源为由固定电阻和可变电阻所组成的分压网络。
[0011]于本实用新型一实施例中，第一继电器和第二继电器的两端并联有起保护作用的第一二极管和第二二极管。
[0012]于本实用新型一实施例中，隔离开关智能控制器还包括报警模块，包括第三三极管以及报警器，第三三极管电性连接控制器，当故障检测器检测到故障信号后，控制器输出报警信号至报警模块。
[0013]综上所述，本实用新型提供的隔离开关智能控制器与现有技术相比，具有以下优占-
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[0014]控制器根据输入设备输入的信号输出相应的控制信号至驱动交流电机的第一继电器或第二继电器。第一继电器或第二继电器的闭合将使得交流电源为交流电机供电，交流电机驱动齿轮带动隔离开关，实现隔离开关的分位动作和合位动作。进一步的，为有效防止交流电机发生故障，设置故障检测器实时检测交流电机的输出电流，一旦交流电机出现故障而使得输出电流过大，控制器立即输出控制信号，关闭第一继电器和第二继电器，交流电机停止工作。通过电信号控制来实现隔离开关状态的改变，与传统的手动控制相比，具有自动化程度高，更加的省时省力以及控制安全性强等优点。
[0015]进一步的，为了能更加方便直观的显示隔离开关的状态，防止重复操作，设置用于检测隔离开关以及联锁开关状态的状态检测器。状态检测器将隔离开关以及联锁开关的状态反馈至控制器。控制器将该反馈信号和输入设备的输入信号进行比较后再输出控制信号至交流电机驱动器，避免出现重复操作。且隔离开关状态的显示使得用户在开关柜外即可观察到隔离开关的状态，使用更加方便。
[0016]为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器的电路原理框图。
[0018]图2所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中控制器的电路原理图。
[0019]图3所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中状态检测器的电路原理图。
[0020]图4所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中交流电机驱动器的电路原理图。
[0021]图5所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中故障检测器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]图1所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器的电路原理框图。图2所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中控制器的电路原理图。图3所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中状态检测器的电路原理图。图4所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中交流电机驱动器的电路原理图。图5所示为本实用新型一实施例提供的隔离开关智能控制器中故障检测器的电路原理图。请一并参阅图1至图5。
[0023]本实施例提供的隔离开关智能控制器，包括输入设备、控制器1、交流电机驱动器2以及故障检测器3。输入设备包括合闸按键和分闸按键。控制器I电性连接输入设备，接收输入设备的输入信息，并根据该输入信息输出相应的控制信号至交流电机驱动器2。交流电机驱动器2电性连接控制器1，包括第一继电器K1、第二继电器K2以及为交流电机供电的交流电源SI。第一继电器Kl和第二继电器K2的控制端分别电性连接控制器1，接收控制器I输出的控制信号来改变输出至交流电机的电流方向，驱动交流电机实现正反转。故障检测器3被配置为检测交流电机的故障信号，包括电流互感器CT、半波整流器、滤波器、比较器A以及基准信号源。电流互感器采集交流电机的输出电流，经半波整流器以及滤波器处理后输出至比较器A的正向输入端，比较器A的反相输入端电性连接基准信号源，比较器A输出比较结果至控制器I。
[0024]进一步的，隔离开关智能控制器还包括状态检测器4。状态检测器4包括第一光电耦合器Ul和直流电源，第一光电耦合器Ul中二极管的阴极为检测信号输入端，阳极接直流电源，三极管的发射极接地，集电极接高电平，且集电极输出信号至控制器I。于本实施例中，状态检测器4的数量有三个，其中第一状态检测器41用于检测隔离开关的分位信号，第二状态检测器42用于检测隔离开关的合位信号，第三状态检测器43用于检测联锁开关的合位信号。且为方便用户从开关外观察到隔离开关的状态，设置显示器来指示隔离开关的状态。
[0025]于本实施例中，控制器I包括单片机U2以及基极与单片机相连接的第一三极管Ql和第二三极管Q2，第一三极管Ql和第二三极管Q2的集电极分别输出至交流电机驱动器2。于本实施例中，单片机的型号为ATMEGA8，共有32个引脚。其中单片机U2的第10引脚与分闸按键电性连接，而单片机的11引脚与合闸按键电性连接。
[0026]具体而言:若隔离开关处于闭合状态，则第二状态检测器42中第一光电耦合器Ul的二极管的阴极输入低电平，二极管导通，第二光电耦合器Ul处于工作状态，第二状态检测器42输出低电平至控制器I。相应的，第一状态检测器41则输出高电平至控制器I。此时，控制器I将根据外部输入信号来实现控制。
[0027]具体情况如下:若用户按下合闸按键，控制器I的第10引脚(检测分闸按键)检测到高电平信号，与第一状态检测器41输出的电信号一致。而单片机U2的第11引脚(检测合闸按键)将检测到低电平信号，与第二状态检测器42输出至单片机的信号状态一致。因此，单片机U3不输出任何信号至交流电机驱动器2。
[0028]若用户按下分闸按键，则此时单片机的第10引脚将检测到低电平信号，与第一状态检测器41输出的电信号相反。而第11引脚检测到的是高电平信号，与第二状态检测器42输出的电信号相反。此时，单片机U2输出高电平信号至第一三极管Ql,Ql导通，交流电机驱动器2中的第一继电器Kl导通，交流电机转动，实现分闸。
[0029]相同的，当隔离开关处于开启状态时，第一状态检测器41输出低电平至单片机U2，而第二状态检测器42输出高电平至单片机U2。当合闸按键按下时，单片机U2的第10引脚(检测分闸按键)将检测到高电平信号，与第一状态检测器41输出至单片机U2的信号相反。而第11引脚(检测合闸按键)检测到的是低电平信号，与第二状态检测器42输出至单片机U2的信号相反。控制器I输出高电平至第二三极管Q2，Q2导通，交流电机驱动器2中的第二继电器K2导通，交流电机反转，实现合闸。
[0030]于本实施例中，为防止隔离开关因故障而出现无状态信号的现象发生(如隔离开关停在中途)，设置输入设备包括复位按键来进一步提高隔离开关的稳定性。于本实施例中复位按键与单片机U2的24脚相连。一旦复位按键被按下，单片机U2的24脚输出复位信号至交流电机驱动器2。交流电机驱动器2驱动交流电机转动，从而使得停在中途的隔离开关恢复到分闸状态。
[0031]此外，为防止误操作等原因带来的安全事故，设置第三状态检测器43来检测联锁开关的状态。只有联锁开关闭合，第三状态检测器43输出低电平至单片机U2。控制器I才会根据外部输入信号来输出相应的控制信号至交流电机驱动器2。一旦联锁开关打开，即第三状态检测器43输出高电平至单片机U2，控制器I不输出任何信号至交流电机驱动器2，有效防止各种误操作。
[0032]为防止交流电机在工作过程中出现故障，设置故障检测器3实时检测交流电机的输出电流。电流互感器CT将交流电机输出的大电流变比小电流会输出至由两个二极管所组成的半波整流器，整流后经电容滤波后输出至比较器A的反相输入端，而比较器A的正向输入端输入由三个固定电阻R3、R4以及R6和一个可变电阻R5所组成的可调基准信号源。该可调基准信号源可改善齿轮等机械结构对交流电机工作电流的影响。于本实施例中，比较器A的型号为LM358，电流互感器CT的型号为HKCT21EM。然而，本实用新型对此不作任何限定。
[0033]具体工作原理:一旦交流电机出现故障(如堵转)，使得交流电机的输出电流增力口，经电流互感器CT变比后的电流值仍处于安培级，其值将远远大于可调基准信号源S3，此时比较器A输出低电平信号至单片机U2。单片机U2根据该低电平信号输出控制信号至第一三极管Ql和第二三极管Q2。第一三极管Ql和第二三极管Q2截止，第一继电器Kl和第二继电器K2处于断开状态，即交流电源SI与交流电机断开，交流电机停止工作。有效防止因电机故障而引起的设备损坏。
[0034]于本实施例中，隔离开关智能控制器还包括报警模块5，包括第三三极管Q3以及报警器H。第三二极管Q3的基极电性连接控制器1，当故障检测器3检测到故障信号后，控制器I输出报警信号至报警模块5。提示用户交流电机出现故障，提高设备的检修效率。
[0035]于本实施例中，第一继电器Kl和第二继电器K2的两端并联有起保护作用的第一二极管Dl和第二二极管D2。当第一继电器Kl和第二继电器K2从吸合状态转换到断开状态时将产生电压很高的电动势。该电动势很容易击穿第一三极管Ql和第二三极管Q2。而增加第一二极管Dl和第二二极管D2可将该高压电动势转换为电流的形式中和掉。于本实施例中第一二极管Dl和第二二极管D2为快恢复二极管。第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第三三极管Q3的型号为S9013。然而，本实用新型对此不作任何限定。
[0036]于本实施例中为更好的显示隔离开关的状态，隔离开关智能控制器还包括显示器。显示器电性连接控制器2，状态检测器4检测到的隔离开关以及电源等设备的工作状态。
[0037]综上所述，控制器I根据输入设备输入的信号输出相应的控制信号至驱动交流电机的第一继电器Kl或第二继电器K2。第一继电器Kl或第二继电器K2的闭合将使得交流电源为交流电机供电，交流电机驱动齿轮带动隔离开关，实现隔离开关的分位动作和合位动作。进一步的，为有效防止交流电机发生故障，设置故障检测器3实时检测交流电机的输出电流，一旦交流电机出现故障而使得输出电流过大，控制器I立即输出控制信号，关闭第一继电器Kl和第二继电器K2，交流电机停止工作。通过电信号控制来实现隔离开关状态的改变，与传统的手动控制相比，具有自动化程度高，更加的省时省力以及控制安全性强等优点。
[0038]进一步的，为了能更加方便直观的显示隔离开关的状态，防止重复操作，设置用于检测隔离开关以及联锁开关状态的状态检测器4。状态检测器4将隔离开关以及联锁开关的状态反馈至控制器I。控制器I将该反馈信号和输入设备的输入信号进行比较后再输出控制信号至交流电机驱动器2，避免出现重复操作。且隔离开关状态的显示使得用户在开关柜外即可观察到隔离开关的状态，使用更加方便。
[0039]虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
【权利要求】
1.一种隔离开关智能控制器，其特征在于，包括: 输入设备，包括合闸按键和分闸按键； 控制器，电性连接所述输入设备，接收所述输入设备的输入信息，并根据该输入信息输出相应的控制信号至交流电机驱动器； 交流电机驱动器，电性连接所述控制器，包括第一继电器、第二继电器以及为交流电机供电的交流电源，所述第一继电器和第二继电器的控制端分别电性连接所述控制器，接收控制器输出的控制信号来改变输出至交流电机的电流方向，驱动交流电机实现正反转； 故障检测器，被配置为检测交流电机的故障信号，包括电流互感器、半波整流器、滤波器、比较器以及基准信号源，电流互感器采集交流电机的输出电流，经半波整流器以及滤波器处理后输出至比较器的正向输入端，比较器的反相输入端电性连接基准信号源，比较器输出比较结果至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述隔离开关智能控制器包括状态检测器，所述状态检测器包括第一光电耦合器和直流电源，第一光电耦合器中二极管的阴极为检测信号输入端，阳极接直流电源，三极管的发射极接地，集电极接高电平，且集电极输出信号至控制器。
3.根据权利要求2所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述隔离开关智能控制器还包括显示器，被配置为显示状态检测器检测到的隔离开关的状态信号。
4.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述控制器包括单片机以及基极与所述单片机相连接的第一三极管和第二三极管，所述第一三极管和第二三极管的集电极分别输出至交流电机驱动器。
5.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述基准信号源为可调基准信号源。
6.根据权利要求5所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述可调基准信号源为由固定电阻和可变电阻所组成的分压网络。
7.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述第一继电器和第二继电器的两端并联有起保护作用的第一二极管和第二二极管。
8.根据权利要求1所述的隔离开关智能控制器，其特征在于，所述隔离开关智能控制器还包括报警模块，包括第三三极管以及报警器，第三三极管电性连接所述控制器，当故障检测器检测到故障信号后，控制器输出报警信号至报警模块。
【文档编号】H02J13/00GK204030561SQ201420267845
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】毛程亮 申请人:浙江纪元电力自动化科技有限公司