一种变电站防误闭锁装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种变电站防误闭锁装置，包括上部分和下部分，下部分包括接地桩和五防锁具；上部分包括定位孔、限位凸轮、行程档杆、微动开关、数据传输线、信号灯、远程模块和接地桩；上、下两部分可拆卸；上、下两个部分可以单独使用；通过行程档杆上的限位凸轮和微动开关来检测接地桩是否挂接有接地线，并以信号灯显示；远程模块包括传感器、微处理器和无线通信模块；远程模块传感器检测接地线的挂接状态并通过无线通信模块传输到手持终端或后台系统。能够有效防止误操作，避免人身和电网事故的发生。
【专利说明】
一种变电站防误闭锁装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及变电站检修操作领域，具体涉及防误闭锁接地粧。
【背景技术】
[0002]电力系统运行的安全可靠事关国民经济的各个层面，其中变电站的安全可靠运行又是重中之重。电力系统、变电站的安全运行是要求在运行中保障设备和人身的安全。当变电检修时，为了保护操作人员安全，均需要采用临时接地线的技术，将临时接地线挂接到一端埋入地下的接地粧上，用于当漏电时将电流导入地下，保证工人安全。这种临时接地线是变电检修和操作维护部门用于保护人身和设备安全的重要工具。接地线遗漏现场或使用不当，可能造成带地线合闸或人身伤害事故恶性事故。
[0003]预防带地线合闸恶性误操作事故、预防地线接触不良导致的无保护事故是接地线使用的主要防误内容。比如现场在操作临时接地线时，现有的微机调度防误监视终端模拟传票后，操作人员取走许可的接地线，按照电脑钥匙显示的步骤打开接地粧锁具后，若操作人员将接地线遗留在现场并未装设，因接地线已取走，打开接地粧锁具的步骤也已通过，电脑钥匙回传操作任务后，系统将误认为接地线己装设。变电倒闸操作票及变电第一种工作票上需注明装设接地线处接地线的编号，若某次操作需装设2组及以上的接地线，实际操作时，操作人员将其他组别的接地线错误地装设到本步操作需装设接地线的接地粧上系统无法识别，默认本步操作正确已完成。
[0004]电力系统中的五防是指:①防止误分、合断路器;②防止带负荷分、合隔离开关;③防止带电挂(合)接地线(接地开关)；④防止带接地线(接地开关)合断路器(隔离开关)；⑤防止误入带电间隔。电气“五防”功能的实现成了电力安全生产的重要措施之一。随着电网的不断发展，技术的不断更新，防误装置得到不断改进和完善。防误装置的设计原则是:凡有可能引起误操作的高压电气设备，均应装设防误装置和相应的防误电气闭锁回路。
[0005]常规防误闭锁方式主要有:机械闭锁，程序锁，电气联锁和电磁锁。这些闭锁方式在防误工作中发挥了积极作用，经过多年的使用和运行考验，各种传统闭锁方式的优缺点均已充分显示。
[0006]1、机械闭锁是在开关柜或户外闸刀的操作部位之间用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求。机械闭锁在操作过程中无需使用钥匙等辅助操作，可以实现随操作顺序的正确进行，自动地步步解锁。在发生误操作时，可以实现自动闭锁，阻止误操作的进行。机械闭锁可以实现正向和反向的闭锁要求，具有闭锁直观，不易损坏，检修工作量小，操作方便等优点。
[0007]然而机械闭锁只能在开关柜内部及户外闸刀等的机械动作相关部位之间应用，与电器元件动作间的联系用机械闭锁无法实现。对两柜之间或开关柜与柜外配电设备之间及户外闸刀与开关(其他闸刀)之间的闭锁要求也鞭长莫及。所以在开关柜及户外闸刀上，只能以机械闭锁为主，还需辅以其他闭锁方法，方能达到全部五防要求。
[0008]2、程序锁(或称机械程序锁)是用钥匙随操作程序传递或置换而达到先后开锁操作的要求。其最大优点是钥匙传递不受距离的限制，所以应用范围较广。程序锁在操作过程中有钥匙的传递和钥匙数量变化的辅助动作，符合操作票中限定开锁条件的操作顺序的要求，与操作票中规定的行走路线完全一致，所以也容易为操作人员所接受。程序锁在使用中所暴露的问题是:①某些程序锁功能简单，只能在较简单的接线方式下采用，由于不具备横向闭锁功能，在复杂的接线方式下根本不能采用;②具有较灵活闭锁方式的程序锁虽然能满足复杂的接线，但在闭锁方案中必须设置母线倒排锁，使得操作过程十分复杂;③在大容量的变电站中，隔离开关分合闸采用按钮控制电动机正反转，而程序锁对按钮无法进行程序控制;④程序锁也需要众多的程序钥匙，由于安装不规范、生产工艺及材料差等问题，使程序锁易被氧化锈蚀、发生卡涩，致使一定时间内失去闭锁功能;⑤倒闸操作中，分、合两个位置的精度无法保证;⑥程序锁使用时，必须从头开始，中间不能间断。所以程序锁现在已不米用。
[0009]3、电气闭锁是通过电磁线圈的电磁机构动作，来实现解锁操作，在防止误入带电间隔的闭锁环节中是不可缺少的闭锁元件。电气闭锁的优点是操作方便，没有辅助动作，但是在安装使用中也存在以下几个突出问题:①一般来说电磁锁单独使用时，只有解锁功能没有反向闭锁功能。需要和电气联锁电路配合使用才能具有正反向闭锁功能;②作为闭锁元件的电磁锁结构复杂，电磁线圈在户外易受潮霉坏，绝缘性能降低，增加了直流系统的故障率;③需要敷设电缆，增加额外施工量;④需要串入操作机构的辅助触点。根据运行经验，辅助触点容易产生接触不良而影响动作的可靠性;⑤在断路器的控制开关上，一般都缺少闭锁措施。
[0010]微机防误闭锁装置，自上世纪90年代初，微机技术就进入了防误闭锁领域。微机防误闭锁装置是一种采用计算机技术，用于高压开关设备防止电气误操作的装置。经过10多年来的发展，微机防误闭锁装置已逐渐成熟，并已在电力系统中广泛推广。微机防误系统通过软件将现场大量的二次闭锁回路变为电脑中的五防闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化，并可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能，应该说是电气设备防误闭锁技术的最新技术和飞跃。
[0011]微机防误闭锁系统一般由防误主机、电脑钥匙、遥控闭锁控制单元、机械编码锁、电气编码锁及智能锁具等功能元件组成，完全满足电气设备“五防”功能的要求。系统建立闭锁逻辑数据库，将现场大量的二次电气闭锁回路变为计算机中的防误闭锁规则库，防误主机使用规则库对模拟预演操作进行闭锁逻辑判断，记录符合防误闭锁规则的模拟预演操作步骤，生成实际操作程序。防误主机按照实际操作程序，根据设备闭锁方式的不同采用以下三种方式进行解锁操作:I)电脑钥匙解锁;2)通过遥控闭锁控制单元等直接控制智能锁具解锁;3)通过通讯接口对监控系统执行解锁。
[0012]运行人员按照防误主机及电脑钥匙的提示，依次对设备进行操作。对不符合程序的操作，设备拒绝解锁，操作无法进行，从而防止误操作的发生。通过跟踪现场设备的实际状态、接收电脑钥匙的回传信息，防误主机对当前操作进行确认后，进行下一步操作，直到操作任务结束。
[0013]专利文献CN102255393 B中公开了一种接地线挂接防误闭锁系统及其方法，主要包括接地线挂接感应器、接地线电子标识牌、接地线信号采集单元、接地线管理终端、接地线信号五防接口机和调度(集控站)防误监视终端。本发明方法利用本发明系统，通过发明的装置及程序软件，进行接地线挂接状态检测和挂接防误闭锁，能够实现接地线使用状态和挂接状态的检测、存储、分析、显示、查询和闭锁信号输出功能；可以广泛应用于发电厂、变电站、配电所等设备检修场所的接地线管理与挂接防误闭锁，保障电气设备和工人安全。但该系统结构较为复杂，不易操作。
[0014]专利文献CN102130508 A中公开了一种基于无线网络的变电站接地线智能化管理系统，系统包括:设置于安全工具柜内的用于对接地线进行闭锁的地线闭锁器，地线闭锁器由接地线管理主机控制，所述接地线管理主机与五防主机连接;设置于现场的无线接地粧，接地线连接于地线头上，所述地线头、无线接地粧及地线闭锁器上均设置有RFID识别码片，所述地线头与所述无线接地粧的连接与断开状态通过无线路由器、网络控制器反馈至所述五防主机。该系统不仅可以完全杜绝接地线误操作有关的事故，而且提高变电站接地线管理水平与操作效率。但是其无线通信结构复杂，使整个系统变得复杂，不易实现。
[0015]在“五防”要求中，有关接地线的防误要求有:(1)防止带电挂(合)接地线(接地刀闸)；(2)防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关)。变、配电站内接地线的挂设地点应事先明确设定，通常是在需要挂接地线的适当地点焊接一定数量的地线粧，接地线的接地端装在地线粧上。地线粧与变、配电站内的接地网通过接地引下线可靠连接。对地线粧的安全可靠做好防误，是正确挂、拆接地线的重要保证，是防止带接地线合闸送电等恶性事故发生的关键所在。目前接地线装设均采用，在事先确定地点装设固定接地粧加锁方法，通过微机五防进行防误闭锁操作，此方法存在弊端，在实际应用中经常发生由于地线未拆除或装设错误，造成的人身和电网事故。
【发明内容】
[0016]基于以上的背景，针对目前变电站五防出现的问题，本发明提出了一种变电站防误闭锁装置，包括上部分和下部分，下部分包括接地粧和五防锁具；上部分包括定位孔、限位凸轮、行程档杆、微动开关、数据传输线、信号灯、远程模块和接地粧;上下两部分可拆卸；上、下两个部分可以单独使用;通过行程档杆上的限位凸轮和微动开关来检测接地粧是否挂有地线，并以信号灯显示;远程模块包括传感器、微处理器和无线通信模块;远程模块传感器检测接地线的挂接状态并通过无线通信模块传输到手持终端或后台系统。
[0017]进一步的，所述上部分外部设置有封装外壳。
[0018]进一步的，所述封装外壳上设置有解锁、闭锁把手，控制行程档杆的上下行程。
[0019]进一步的，信号灯为LED灯。
[0020]进一步的，接地粧挂接地线时，信号灯发出闪烁的红光；
进一步的，防误闭锁装置配有机械解锁钥匙。
[0021 ]进一步的，所述无线通信模块通过WiFi传输信号。
[0022]进一步的，所述无线通信模块内部设置有S頂卡槽，通过GSM传输信号。
[0023]进一步的，所述远程模块还包括GPS定位模块，用于监测接地线的位置。
[0024]本发明的有益效果为:提出了一种防误闭锁式接接地粧装置，增强了防误操作的可靠性，能有效防止带电挂接地线和带接地线合闸送电，为电力生产提供了安全保障。通过行程档杆上的限位凸轮和微动开关来检测接地粧是否挂有地线，并以信号灯红光闪烁显示，对运维人员起到警示作用，同时也查找接地线位置。该装置上下两个部分可以自由拆卸，在不需要进行电气闭锁的场合，其下半部分可以单独使用。该装置还配有机械解锁钥匙，在特殊情况下使用。该装置加装远程模块用于无线传输信息和控制，可以通过WiFi和GSM等无线通信方式传输信号，来监测接地线位置和地粧的状态，该装置还可以包括GPS定位装置，用于定位防误闭锁装置和接地线，并将这些信息传输给手持终端和后台系统。
【附图说明】
[0025]图1为现有技术中接地粧结构示意图；
图2为本发明实施例防误闭锁装置结构示意图；
图3为本发明防误闭锁装置上部分内部结构示意图；
图4为本发明防误闭锁装置上部分外部结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0027]实施例1
如图1所示为现有的用于变电站五防的接地粧，图中I为五防锁具，2为接地粧。
[0028]图2所示为本发明提出的防误闭锁装置的结构示意图，图中I为五防锁具，2是定位孔，3为限位凸轮，4为行程档杆，5为微动开关，6为数据传输线，7为信号灯，8为远程模块，9为接地粧。防误闭锁装置，包括上部分和下部分，下部分包括接地粧和五防锁具I;上部分包括定位孔2、限位凸轮3、行程档杆4、微动开关5、数据传输线6、信号灯7、远程模块8和接地粧9。
[0029]上下两部分可自由拆卸；上、下两个部分可以单独使用；由于该装置上下两个部分可以自由拆卸，在不需要进行电气闭锁的场合，其下半部分可以单独使用，这时其作用同图1中的常规接地粧。该装置还配有机械解锁钥匙，在特殊情况下使用。
[0030]接地线通过定位孔安装在防误闭锁装置上，接地线安装后具有红色信号灯不停闪烁，进行提示，对运维人员起到警示作用，同时也方便人员查找到接地线位置。通过行程档杆上的限位凸轮和微动开关来检测接地粧是否挂有地线，并以信号灯显示。当防误闭锁装置上安装有接地线时，接地线通过行程档杆和限位凸轮以及微动开关连接至接地粧。由于限位凸轮是间隔一定距离设置在行程档杆上的，防误闭锁装置内部安装有电池，当限位凸轮与微动开关接触时，可以触发内部电路连接，使信号灯发出红色闪烁信号，对运维人员起到警示作用，同时也方便人员查找到接地线位置。五防锁具原本是锁孔式安装，本发明中提出的防误闭锁装置使用行程挡杆+锁孔闭锁式安装，该方法增加了闭锁功能，并且在行程挡杆推拉的过程中进行了限位节点检测，实现了闭锁功能。在行程挡杆处增加限位节点和微动开关用来检测接地粧是否挂有地线，并以闪光信号灯显示。
[0031]如图3和图4所示，防误闭锁装置上部分设置有封装防误闭锁装置的外壳，以有效的防止户外进水。如图4中所示，封装外壳上设置有解锁、闭锁把手，用于控制行程档杆的上下行程移动。同时外壳上设置有透明玻璃窗口，用于信号灯的闪烁灯光传出。
[0032]本发明提出的防误闭锁装置上加装有远程模块以实现提醒和远程控制功能。远程模块包括远程模块包括传感器、微处理器和无线通信模块;传感器通过感应防误闭锁装置中的信号灯的电压信号，当信号灯电路有电压信号时，即防误闭锁装置挂接有接地线。通过传感器可以判断接地线的挂接状态并通过无线通信模块传输到手持终端或后台系统。无线通信模块内部安装有WiFi模块，通过WiFi传输信号到手持终端和后台系统，实现移动终端监测的功能。
[0033]接地粧五防锁具编入后台机五防系统中完成防误操作。由厂家按照五防逻辑进行编码，并写入智能变电站五防操作系统中，实现五防闭锁功能。
[0034]实施例2
实施例2与实施例1的不同在于无线通信模块采用GSM传输信号，无线通信模块内部设置有SIM卡槽，安装S頂手机卡，通过GSM传输信号。采用GSM信号传输，无需额外的信号源，信号传输距离源，可以与手机直接通信，兼容性强。
[0035]GSM属于第2代(2G)蜂窝移动通信技术。GSM是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。
[0036]GSM 900MHz频段双工间隔为45MHz，有效带宽为25MHz，124个载频，每个载频8个信道。GSM900:上行(MHz)890-915;下行(MHz)935-960(GSM最先实现的频段，也是使用最广的频段)。
[0037]GSM 1800MHz频段双工间隔为95MHz，有效带宽为75MHz，374个载频，每个载频8个信道。
[0038]GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸:巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以上至数十公里。实际使用的最长距离GSM规范支持到35公里。还有个扩展蜂窝的概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。
[0039]无线通信模块可以采用西门子公司出产的TC35系列无线模块。微处理器可以采用STC89C52RC作为系统控制器。STC89C52RC运行消耗功率低，运行速度快，并拥有ISP/IAP可编程器，无需外置编程器，使用便捷。该芯片具有高抗静电(ESD保护、脉冲干扰影响低、宽电压、适用温度范围大等特点，因此STC89C52单片机在众多的众多嵌入式控制有着广泛的应用，它能让应用系统有了很高的可变动性，这时无论升级还是维护都有很大的便利。
[0040]防误闭锁装置的远程模块还包括GPS定位模块，用于防误闭锁装置和接地线的定位，方便检修人员查找防误闭锁装置的位置，即便于找到接地线的位置，还可以实时监测接地线的位置。
[0041]新型智能接地粧通过基于无线通信模块监测接接地粧位置和接地线状态。此无线通信模块为西门子公司出产的TC35系列无线通信模块+微处理器组成。本系统由一部手持终端、西门子TC35系列模块、处理器、外围传感器、闪光灯组成。
[0042]以上所述实施例描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种变电站防误闭锁装置，其特征在于，包括上部分和下部分，下部分包括接地粧和五防锁具;上部分包括定位孔、限位凸轮、行程档杆、微动开关、数据传输线、信号灯、远程模块和接地粧;上、下两部分可拆卸;上、下两个部分可以单独使用;通过行程档杆上的限位凸轮和微动开关来检测接地粧是否挂接有接地线，并以信号灯显示;远程模块包括传感器、微处理器和无线通信模块;远程模块传感器检测接地线的挂接状态并通过无线通信模块传输到手持终端或后台系统。2.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述上部分外部设置有封装外壳。3.根据权利要求2所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述封装外壳上设置有解锁、闭锁把手，控制行程档杆的上下行程。4.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述信号灯为LED灯。5.根据权利要求4所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述防误闭锁装置挂接接地线时，所述信号灯发出闪烁的红光。6.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述防误闭锁装置配有机械解锁钥匙。7.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述无线通信模块通过WiFi传输信号。8.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述无线通信模块内部装设有S頂卡，通过GSM传输信号。9.根据权利要求1所述的防误闭锁装置，其特征在于，所述远程模块还包括GPS定位模块，用于监测接地线的位置。
【文档编号】H02J13/00GK106026400SQ201610512387
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】金轲, 许冰, 张利, 齐晓中, 汤会增, 杨峰
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司检修公司