自动开关柜的制作方法

本发明实施例涉及供配电技术领域，具体涉及一种自动开关柜。

背景技术：

现有配电成套设备中的操作，比如小车，也就是隔离开关，验电及接地刀闸的操作，需要通知运维操作人员到变配电现场就地手动操作。需要极大的人力成本，并且效率低，且在误拉、误合、误入间隔等重大安全隐患。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种自动开关柜，以提高自动化水平。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，本申请提出了一种自动开关柜，所述开关柜包括：真空断路器、小车、接地刀闸、控制单元、小车传动机构和接地刀闸传动机构及闭锁联动机构；

所述小车传动机构，用于驱动小车实现推进或者后退；

所述接地刀闸传动机构，用于驱动所述接地刀闸合闸或者分闸；

所述控制单元，用于接收远端的控制指令；以及根据所述控制指令对所述真空断路器、小车传动机构和接地刀闸传动机构发送控制指令，以控制真空断路器、小车及接地刀闸的分合；从而实现所述开关柜的工作状态的转换。

进一步地，所述自动开关柜的工作状态包括：运行、热备用、冷备用和检修；

当所述工作状态为运行时，所述接地刀闸分闸；小车位于第一位置；真空断路器闭合；

当所述工作状态为热备用时，所述接地刀闸分闸；小车位于第一位置；真空断路器断开；

当所述工作状态为冷备用时，所述接地刀闸分闸；小车位于第二位置；真空断路器断开；

当所述工作状态为检修时，接地刀闸合闸、小车位于第二位置；真空断路器断开。

进一步地，所述小车传动机构包括：驱动电机；

所述小车的驱动电机正向旋转时，驱动小车前进；

所述小车的驱动电机反向旋转时，驱动小车后退。

进一步地，所述小车传动机构还包括：离合器；

当所述离合器处于连动状态时，所述小车传动机构处于远程控制模式；

当所述离合器处于不连动状态时，所述小车传动机构处于手动操作模式。

进一步地，所述驱动电机为减速电机。

进一步地，所述接地刀闸传动机构包括：

直线电机和直线电机推杆；所述直线电机推杆的一端通过关节轴承连接有传动链接杆的第一端；所述传动连接杆的第二端连接所述接地刀闸；当所述直线电机通电向第一方向运动时，驱动所述直线电机推杆向远离所述接地刀闸的方向运动，所述直线电机推杆拉动所述传动链接杆，所述传动连接杆拉动所述接地刀闸合闸；

当所述直线电机向第二方向运动时，驱动所述直线电机推杆向靠近所述接地刀闸的方向运动，所述直线电机推杆推动所述传动链接杆，所述传动连接杆推动所述接地刀闸，所述接地刀闸分闸。

进一步地，还包括退出限位开关和推入限位开关；

所述退出限位开关和推入限位开关分别连接了所述直线电机的电源，用于控制所述直线电机通断电；当所述退出限位开关或推入限位开关闭合时，所述直线电机通电，当所述退出限位开关或推入限位开关断开时，所述直线电机断电；

所述直线电机推杆的另一端设置有行程定位铁；

当所述行程定位铁运动到所述退出限位开关的位置，触发所述退出限位开关由闭合变为断开；从而使得直线电机断电；

当所述行程定位铁运动到所述推入限位开关的位置，触发所述退出限位开关由闭合变为断开；从而使得直线电机断电。

进一步地，还包括监测装置，用于对开关柜内部的接地刀闸、小车进行状态监测；以及将监测的结果发送给远端。

进一步地，所述监测装置为红外广角摄像头，用以检测接地刀闸的发热以及开合闸状态；以及小车的位置；以及把检测的图像和热数据发送给远程控制端。

本发明具有如下优点：

1.接受指令后不受信号干扰独立完成整个操作过程；

2.操作信号指令简洁明了，值班监控员只需发出单一操作指令，开关柜即时完成全部操作任务；

3.避免了由人工操作引起的误拉、误合、误入间隔等重大安全事故；

4.降低了停、送电操作时间(停、送电操作可在1分钟内完成)；

提高了安全性、可靠性，节省了人力成本，具有巨大的实用价值和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种自动开关柜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自动开关柜运行状态结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种自动开关柜检修状态结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种自动开关柜的正视图；

图5为本发明实施例提供的一种控制原理图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

智能电网技术的基本特征是开关设备的信息化、自动化和互动化，但是现有的中压或者高压配电成套设备整体自动化水平低，隔离开关、验电及接地刀闸等操作，要通知运维操作人员到变配电现场就地手动操作。降低了效率，又增加了人力成本。高压开关柜内部的主要电气原件是真空断路器，辅助的原件包括接地刀闸，小车，也就是隔离开关；接地刀闸包括合闸和断开两种状态；小车包括插入隔离开关和拔出隔离开关两种状态；当线路故障，需要将开关柜进入检修状态时，现有中压配电设备技术中只能通知维护人员感到现场，由人力到现场手工操作完成。人员赶到现场浪费时间，并且手工调试，操作存在重大安全隐患，效率也低。

基于此，本申请提出了一种自动开关柜，参见附图1所示的自动开关柜的结构示意图，所述开关柜包括：真空断路器、小车、接地刀闸、控制单元、小车传动机构和接地刀闸传动机构及闭锁联动机构；

所述小车传动机构，用于驱动小车实现推进或者后退；

所述接地刀闸传动机构，用于驱动所述接地刀闸合闸或者分闸；

所述控制单元，用于接收远端的控制指令；以及根据所述控制指令对所述真空断路器、小车传动机构和接地刀闸传动机构发送控制指令，以控制真空断路器、小车及接地刀闸的分合；从而实现所述开关柜的工作状态的转换。

其中，接地开关可以选用jn15-12型接地开关。

本申请的开关柜，把人工操作改成了自动操作；避免了现有技术中由人工操作引起的安全隐患，提高了安全性、可靠性，节省了人力成本，具有巨大的实用价值和经济效益。本申请的自动开关柜可以用于智能变电站、无人值班变电站及工矿企业电力系统配电中，通断、控制或保护等作用。

其中，所述自动开关柜的工作状态包括：运行、热备用、冷备用和检修；

当所述工作状态为运行时，所述接地刀闸分闸；小车位于第一位置；真空断路器闭合；

当所述工作状态为热备用时，所述接地刀闸分闸；小车位于第一位置；真空断路器断开；

当所述工作状态为冷备用时，所述接地刀闸分闸；小车位于第二位置；真空断路器断开；

当所述工作状态为检修时，接地刀闸合闸、小车位于第二位置；真空断路器断开。

工作状态的顺序为：运行、热备用、冷备用、检修。

可以控制相邻的两个工作状态的相互转换，比如从热备用到冷备用，或者从冷备用到热备用。从检修到运行，或者从运行到检修。相邻的两个工作状态之间采用机械+电气双闭锁来进行，以提高安全性。实现开关柜全自动化操作，即自动完成：4种工作状态12种工作模式的转换操作。

参见附图3所示的检修状态的示意图和附图2所示的运行状态的示意图，

所述小车传动机构包括：驱动电机；

所述小车的驱动电机正向旋转时，驱动小车前进；小车前进到第一位置，如图2所示的位置；

所述小车的驱动电机反向旋转时，驱动小车后退；小车后退到第二位置，如图3所示的位置。

所述小车传动机构还包括：离合器；

当所述离合器处于连动状态时，所述小车传动机构处于远程控制模式；

当所述离合器处于不连动状态时，所述小车传动机构处于手动操作模式。

可以设置离合器的状态，使得实现两种模式自由切换。

优选地，所述驱动电机为减速电机。

其中，齿轮减速电机节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，能耗低，性能优越，减速机效率高达95％以上；优质段钢材料制造，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理；经过精密加工的定型产品，寿命长。

参见附图3，所述接地刀闸传动机构包括：直线电机和直线电机推杆；所述直线电机推杆的一端通过关节轴承连接有传动链接杆的第一端；所述传动连接杆的第二端连接所述接地刀闸；当所述直线电机通电向第一方向运动时，驱动所述直线电机推杆向远离所述接地刀闸的方向运动，所述直线电机推杆拉动所述传动链接杆，所述传动连接杆拉动所述接地刀闸合闸；

当所述直线电机向第二方向运动时，驱动所述直线电机推杆向靠近所述接地刀闸的方向运动，所述直线电机推杆推动所述传动链接杆，所述传动连接杆推动所述接地刀闸，所述接地刀闸分闸。

还包括退出限位开关和推入限位开关；

所述退出限位开关和推入限位开关分别连接了所述直线电机的电源，用于控制所述直线电机通断电；当所述退出限位开关或推入限位开关闭合时，所述直线电机通电，当所述退出限位开关或推入限位开关断开时，所述直线电机断电；

所述直线电机推杆的另一端设置有行程定位铁；

当所述行程定位铁运动到所述退出限位开关的位置，触发所述退出限位开关由闭合变为断开；从而使得直线电机断电；

当所述行程定位铁运动到所述推入限位开关的位置，触发所述退出限位开关由闭合变为断开；从而使得直线电机断电。

还包括监测装置，用于对开关柜内部的接地刀闸、小车进行状态监测；以及将监测的结果发送给远端。

优选地，所述监测装置为红外广角摄像头，用以检测接地刀闸的发热以及接地刀闸的开合闸状态；以及小车的位置图像；把检测到的图像和热数据发送给远程控制端。

图4为前视图，开关柜还包括闭锁装置。闭锁装置包括直线轴承、闭锁链杆。在柜体外侧表面还设置了多个运行状态的指示灯；还设置了多功能的电流表、综自保护器、以及带电检测器。

下面介绍以下本申请的控制单元，参见附图5所示的控制原理图；

控制单元包括：接收单元和状态单元；所述接收单元和状态单元连接；

接收单元，用于接收远端发送的信号指令；

状态单元，用于根据所述信号指令控制真空断路器、小车和接地刀闸以实现所述开关柜的工作状态的切换；所述开关柜的状态包括：运行、热备用、冷备用和检修。

状态单元包括以下的一种或几种：运行单元、热备用单元、冷备用单元和检修单元；

所述接收单元包括第一接收单元、第二接收单元、第三接收单元和第四接收单元；

所述第一接收单元连接所述运行单元；其中，包括端点1、2；

所述第二接收单元连接所述热备用单元；其中，包括端点3、4；

所述第三接收单元连接所述冷备用单元；其中，包括端点5、6；

所述第四接收单元连接所述检修单元。其中，包括端点7、8；

所述运行单元至少包括：运行保持回路和合闸回路；

所述运行保持回路包括串联的运行继电器k1、运行继电器k1的常开触点k1-2和小车内部的常闭触点qf1-1；

当所述运行继电器k1得电时，常开触点k1-2从断开变为闭合，小车内部的常闭触点qf1-1保持闭合时，运行保持回路使能；

所述合闸回路包括串联的真空断路器的合闸线圈、接地刀闸的常闭触点gd1-3和限位开关的常闭触点sq1-2；

当所述接地刀闸的常闭触点gd1-3、所述限位开关的常闭触点sq1-2和真空断路器的合闸线圈带电时，合闸回路使能，所述真空断路器合闸。

所述热备用单元至少包括：热备用保持回路和分闸回路；

所述热备用保持回路包括串联的：热备用继电器k2、热备用继电器k2的常开触点k2-2和小车里的常开触点qf1-2；

当所述热备用继电器k2得电，热备用继电器k2的常开触点k2-2从断开变为闭合时，以及小车里的常开触点qf1-2闭合时，热备用保持回路使能；

所述分闸回路包括串联的真空断路器的分闸线圈和第一并联单元组；

所述并联单元组包括并联的热备用继电器k2的常开触点k2-4、冷备用继电器k3的常开触点k3-4和检修继电器k4的常开触点k4-4、和退出继电器的常开触点km2-2；

当所述真空断路器的分闸线圈得电时，以及所述k2-4、k3-4、k4-4和km2-2中的任何一个闭合时，所述分闸回路使能，所述真空断路器分闸。

所述冷备用单元至少包括：小车退出回路、小车传动电机回路和小车推进回路；

所述小车传动电机回路包括小车传动电机m1、正向控制的退出继电器km2的常开触点和反向控制的推进继电器km1的常开触点；

当所述退出继电器km2的常开触点闭合时，所述电机反向旋转；驱动小车退出；

当所述推进继电器km1的常开触点闭合时，所述电机正向旋转，驱动小车推进；

所述小车退出回路包括串联的：小车驱动电机的退出继电器km2、限位开关的常闭触点sq2-1、小车里的常开触点qf1-5、第二并联单元组；

所述第二并联单元组包括：并联的冷备用继电器k3的常开触点k3-6和检修继电器k4的常开触点k4-6；

当所述限位开关的常闭触点sq2-1保持闭合，小车里的常开触点qf1-5从打开变为闭合；以及所述常开触点k3-6和所述常开触点k4-6中任意一个闭合时，使得退出继电器km2的线圈得电，从而驱动小车退出到第一位置；

小车推进回路包括串联的：推进继电器km1、限位开关sq1-1的常闭触点、小车里的常闭触点qf1-3、接地刀闸的常闭触点gd1-5、第三并联单元；

所述第三并联单元包括并联的运行继电器的常开触点k1-6和冷备用继电器的常开触点k2-8；

当所述运行继电器的常开触点k1-6和冷备用继电器的常开触点k2-8中任何一个闭合时，该推进回路导通，使得km1得电，使得小车推进。

所述检修单元至少包括：

检修保持回路、接地刀闸分闸回路、接地刀闸传动电机回路和接地刀闸合闸回路；

所述检修保持回路包括串联的：检修继电器k4、检修继电器k4的常开触点k4-2和接地刀闸常闭触点gd1-1；

当所述检修继电器得电，检修继电器k4的常开触点k4-2从断开变为闭合时，所述检修保持回路使能；

接地刀闸分闸回路包括串联的：传动电机的推进继电器km4、限位开关的常闭触点sq4-1和第四并联单元；

所述第四并联单元包括并联的运行继电器k1的常开触点k1-6、热备用继电器常开触点k2-8和冷备用继电器的常开触点k3-8；

当所述运行继电器k1的常开触点k1-6、热备用继电器常开触点k2-8和冷备用继电器的常开触点k3-8中任何一个闭合时，所述传动电机的推进继电器km4得电，传动电机转动，接地刀闸分闸；

接地刀闸传动电机回路，包括串联的：接地刀闸传动电机m2和分闸继电器km4的常开触点和合闸继电器km3的常开触点；

当所述分闸继电器km4的常开触点闭合时，所述接地刀闸传动电机正向旋转，驱动接地刀闸分闸；

当所述合闸继电器km3的常开触点闭合时，所述接地刀闸传动电机反向旋转，驱动接地刀闸合闸；

接地刀闸合闸回路至少包括串联的：检修继电器k4的常开触点、小车里的常闭触点qf1-7、限位开关的常闭触点sq2-3、限位开关的常闭触点sq3-1、常闭触点dxn-1、合闸继电器km3；

当所述检修继电器k4的常开触点闭合，合闸继电器km3得电时，接地刀闸合闸。

状态单元还包括电源单元，所述接收单元还包括第五接收单元；所述电源单元连接所述第五接收单元。

下面举例介绍一下状态转换的过程：

由热备用转运行：当3、4接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k1继电器接收指令闭合→常开触点k1-2闭合→dg1-3→qs1-2→rq合闸线圈启动→qf1-1断开，k1失压复位→合闸成功进入运行状态；

由冷备用转运行：当3、4接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k1继电器接收指令闭合→常开触点k1-2闭合→常开触点k1-4闭合→km1闭合→m1正向运转进入热备用→sq1-1断开→dg1-3→qs1-2→rq合闸线圈启动→qf1-1断开，继电器k1失压复位→合闸成功进入运行状态；

由检修转运行：当3、4接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k1继电器接收指令闭合→常开触点k1-2闭合→常开触点k1-6闭合→继电器c4的触点闭合→m2反向运转进入冷备用→继电器km1的触点闭合→m1正向运转进入热备用→sq1-1断开→dg1-3→qs1-2→rq合闸线圈启动→qf1-1断开，k1失压复位→合闸成功，进入运行状态；

由运行转热备用：当5、6接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k2继电器接收指令闭合→常开触点k2-2闭合→常开触点k2-4闭合→tq分闸线圈启动→qf1-2断开，k2失压复位→分闸成功进入热备用状态；

由运行转冷备用：当7、8接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k3继电器接收指令闭合→常开触点k3-2闭合→常开触点k3-4闭合→tq分闸线圈启动→常开触点k3-6闭合→继电器km2的触点闭合→电机m1反向运转开关小车后退→qs1-3断开→k3失压复位→小车后退到位进入冷备用状态；

由运行转检修：当9、10接收到远端发送的信号时，导通高电平，从而k4继电器接收指令闭合→常开触点k4-2闭合→常开触点k4-4闭合→tq分闸线圈启动→常开触点k4-6闭合→继电器km2的触点闭合→m1反向运转进入冷备用→常开触点k4-8闭合→继电器km3的触点闭合→m2电机正向运转，接地刀闸合闸→gd1-1断开→继电器k4失压复位，进入检修状态。

产品特点：

安全自动装置

开关柜内装有安全可靠的联锁装置，满足五防的要求。仪表室门上装有提示性的带电显示器，提示高压回路带电情况；

真空开关合闸时以机械+电气方式锁死小车(隔离开关)传动机构、锁死接地开关直线电机传动杆，防止带负荷误动小车使小车无法移动；

分闸后解除小车(隔离开关)传动机构闭锁，开关转入冷备用状态运行时，解除接地开关直线电机传动闭锁；当真空开关处于分闸、小车(隔离开关)处于冷备用、电缆出线处带电显示装置验无压解除接地开关电气闭锁，接地开关才能进行合闸操作；防止带电误合接地开关及防止接地开关处在闭合状态时误把小车推至热备用位置；仅当接地开关处于合闸位置时，才能打开后封板进行维护；

线路故障时转入检修状态后可远程断开检修开关的控制电源，防止任何非正常情况下的误合、误动现象；

加装红外高清摄像头，安装在接地刀闸附近，对设备进行过程监控，并将图像发送到监控后台；红外摄像头还可以采样设备的热数据，如接地刀闸位置，桩头过热及小车运行位置等。

开关柜设备技术参数表：

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。