用于刀闸的保护装置及刀闸系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供了一种用于刀闸的保护装置及刀闸系统，其中，该用于刀闸的保护装置包括：相序判别模块，所述相序判别模块的三个输入端分别与刀闸的电机电源的三相电输出端并联，用于实时采集所述电机电源的三相输出电压，根据采集的电压判断所述电机电源的相序；输出控制模块，所述输出控制模块的输入端与所述相序判别模块的输出端连接，所述输出控制模块的输出端子串接在刀闸的控制回路上，用于在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为负相序时，切断所述控制回路。该方案可以避免刀闸在外部电源负相序电压的作用下进行分合闸操作，进而避免刀闸出现电机堵转现象，减少连杆机构或电机的损坏。
【专利说明】
用于刀闸的保护装置及刀闸系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种用于刀闸的保护装置及刀闸系统。
【背景技术】
[0002] 刀闸机构在变电站运行中起的作用是建立可靠绝缘间隙，使设备或线路与电源形 成明显断开点，以保证设备和人身安全。分合刀闸主要靠刀闸电机的正反转实现。当刀闸分 合到位后，刀闸位置接点动作切断控制回路，进而使电机操作回路断开，保护刀闸机械连杆 不被损坏。当刀闸机构外接电源变成负序并执行分合闸操作时，虽然控制回路已经被断开， 但因为相序错误引起电机反转，机构仍将继续执行已经分合到位的分合闸指令，进而导致 刀闸电机堵转，严重的可引起电机或机械连杆的损坏。
[0003] 对此，在现有技术中，对刀闸机构加装行程开关，并将行程开关的位置接点串接于 控制回路中，能在刀闸机构分合闸到位时自动切断控制回路。但是，当外部电源相序发生改 变时，刀闸若是在分位执行合闸操作，既有的行程开关能切断分闸控制回路，但实际刀闸电 机反转刀闸机构仍将执行分闸操作，进而还会引起电机堵转或者连杆机构损坏。
[0004] 在现有技术中，还对刀闸电机电源加装过流保护，当刀闸在分合闸到位时继续执 行分合闸指令引起电机堵转时，操作回路中的过电流会引起过流保护动作进而切断操作回 路。但是，电机堵转是因为刀闸自身存在机械闭锁，机械闭锁可能引起连杆机构的损坏；同 时电机堵转引起的过电流对刀闸电机的寿命也有影响。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型实施例提供了一种用于刀闸的保护装置，以解决现有技术中由于刀闸 机构外接电源变成负相序导致的电机堵转的技术问题。该装置包括:相序判别模块，所述相 序判别模块的三个输入端分别与刀闸的电机电源的三相电输出端并联，用于实时采集所述 电机电源的三相输出电压，根据采集的电压判断所述电机电源的相序;输出控制模块，所述 输出控制模块的输入端与所述相序判别模块的输出端连接，所述输出控制模块的输出端子 串接在刀闸的控制回路上，用于在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为负相序 时，切断所述控制回路。
[0006] 在一个实施例中，所述相序判别模块，包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻以及电 感，其中，所述第一电阻的一端为所述相序判别模块的第一个输入端，所述第一电阻的另一 端与所述电感的一端连接，所述第一电阻和所述电感的连接点为所述相序判别模块的第一 个输出端，所述电感的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述电感和所述第二电阻的连 接点为所述相序判别模块的第二个输入端，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端 连接，所述第二电阻和所述第三电阻的连接点为所述相序判别模块的第二个输出端，所述 第三电阻的另一端为所述相序判别模块的第三个输入端，在所述电机电源的相序为正相序 时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差为零，在所述电机电 源的相序为负相序时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差不 为零。
[0007] 在一个实施例中，所述输出控制模块，包括:继电器线圈和限流电阻，其中，所述继 电器线圈的一端作为所述输出控制模块的第一个输入端，与所述相序判别模块的第一个输 出端连接，所述继电器线圈的另一端与所述限流电阻的一端连接，所述限流电阻的另一端 作为所述输出控制模块的第二个输入端，与所述相序判别模块的第二个输出端连接;所述 继电器线圈中常闭动作接点的两个输出端子串接在刀闸的控制回路的电源相线上，在所述 相序判别模块判断所述电机电源的相序为正相序时，所述继电器线圈没有电流通过，所述 常闭动作接点闭合，保持所述控制回路导通;在所述相序判别模块判断所述电机电源的相 序为负相序时，所述继电器线圈有电流通过，所述常闭动作接点打开，切断所述控制回路。
[0008] 在一个实施例中，还包括:第四电阻和指示灯，所述输出控制模块，还包括:常开动 作接点，其中，所述常开动作接点的一个输出端子串接在刀闸的控制回路的电源相线上，所 述常开动作接点的另一个输出端子与指示灯串联，所述第四电阻的一端与所述指示灯串 联，所述第四电阻的另一端串接在刀闸的控制回路的电源零线上，在所述相序判别模块判 断所述电机电源的相序为正相序时，所述继电器线圈没有电流通过，所述常开动作接点打 开，保持所述控制回路导通，所述指示灯不亮;在所述相序判别模块判断所述电机电源的相 序为负相序时，所述继电器线圈有电流通过，所述常开动作接点闭合，切断所述控制回路， 所述指不灯壳。
[0009] 在一个实施例中，所述相序判别模块，还用于实时采集所述电机电源的三相输出 电压，根据采集的电压判断所述电机电源是否缺相;所述输出控制模块，还用于在所述相序 判别模块判断所述电机电源为缺相时，切断所述控制回路。
[0010]本实用新型实施例还提供了一种刀闸系统，以解决现有技术中由于刀闸机构外接 电源变成负相序导致的电机堵转的技术问题。该刀闸系统包括:上述任一种用于刀闸的保 护装置。
[0011 ]在本实用新型实施例中，通过相序判别模块实时采集刀闸的电机电源的输出电 压，并根据采集的电压实时判断电机电源的相序，在电机电源的相序为负相序时，及时通过 输出控制模块切断刀闸的控制回路，避免刀闸在外部电源负相序电压的作用下进行分合闸 操作，进而避免刀闸出现电机堵转现象，减少连杆机构或电机的损坏。
【附图说明】
[0012] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
[0013] 图1是现有技术中的一种刀闸的结构示意图；
[0014] 图2是本实用新型实施例提供的一种加装用于刀闸的保护装置后的刀闸的结构示 意图；
[0015] 图3是本实用新型实施例提供的一种用于刀闸的保护装置的结构示意图；
[0016] 图4是本实用新型实施例提供的一种正序电源相量示意图；
[0017] 图5是本实用新型实施例提供的一种负序电源相量示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附 图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解 释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0019] 具体实施时，现有技术中的刀闸结构如图1所示，正常刀闸的分合闸操作靠行程开 关的限位接点来控制。图1是简单的刀闸分合闸控制回路101和操作回路102图。在控制回路 101中，Kl是合闸接点、K2是分闸接点；SLl和SL2为刀闸行程开关的接点，当刀闸处于分位 时，SLl导通SL2断开，当刀闸处于合位时，SL2导通SLl断开;线圈KMl和KM2分别串接于合分 闸的控制回路1中，其输出在控制回路中的接点KMl和KM2主要完成控制回路中合分闸回路 的保持，而输出在操作回路102中的接点KMl和KM2主要用来选择接入刀闸的电机的相序;SB 为停止操作按键，串接在控制回路101中。以合闸操作为例，当测控装置收到合闸指令时，Kl 接点闭合，控制回路101中的线圈KMl带电后操作回路102中接点KMl闭合直接将正相序的电 源引入刀闸电机进行合闸操作，控制回路101中的接点KMl闭合则起到合闸回路保持的作 用，当合闸到位后，行程开关的限位接点SLl打开，切断控制回路，控制回路101中的线圈KMl 不带电，进而操作回路102中KMl接点打开将刀闸电机电源切断，同时控制回路101中的KMl 接点打开不再保持合闸回路。分闸操作与合闸操作类似，操作回路中的KM2接点将外接正序 电源转变为负序，电机带电后反转，以完成分闸操作。
[0020] 但是，发明人发现，若刀闸操作回路外接电源相序变成负序，假设刀闸处于分位执 行合闸指令，则操作回路102中KMl接点闭合，会直接给刀闸电机施加负序电压引起电机反 转，这样刀闸机构在分闸已到位的情况下继续分闸，而控制回路101中的KMl接点会使控制 回路101持续导通，此时刀闸机构的机械闭锁会使电机堵转，引起操作回路102中过电流，情 况严重时将会使电机烧毁或者机械连杆损坏。因此，发明人提出上述用于刀闸的保护装置， 以避免刀闸在外部电源负相序电压的作用下进行分合闸操作，进而避免刀闸出现电机堵转 现象。
[0021] 具体的，在本实用新型实施例中，提供了一种用于刀闸的保护装置，如图2、3所示， 该用于刀闸的保护装置，包括：
[0022]相序判别模块301，所述相序判别模块的三个输入端（即如图3所示的X、Y和Z)分别 与刀闸的电机电源的三相电输出端（即如图2所示的Α、Β和C)并联，用于实时采集所述电机 电源的三相输出电压，根据采集的电压判断所述电机电源的相序；
[0023]输出控制模块302,所述输出控制模块的输入端(如图3所示的M和Ν)与所述相序判 别模块的输出端连接，所述输出控制模块的输出端子(如图3所示的1、2、3和4)串接在刀闸 的控制回路上，用于在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为负相序时，切断所述 控制回路。
[0024]由图2、3所示可知，在本实用新型实施例中，通过相序判别模块实时采集刀闸的电 机电源的输出电压，并根据采集的电压实时判断电机电源的相序，在电机电源的相序为负 相序时，及时通过输出控制模块切断刀闸的控制回路，避免刀闸在外部电源负相序电压的 作用下进行分合闸操作，进而避免刀闸出现电机堵转现象，减少连杆机构或电机的损坏。 [0025]具体实施时，如图3所示，所述相序判别模块301，包括：第一电阻3011、第二电阻 3012、第三电阻3013以及电感3014，其中，所述第一电阻3011的一端为所述相序判别模块的 第一个输入端（即X输入端），所述第一电阻的另一端与所述电感的一端连接，所述第一电阻 和所述电感的连接点为所述相序判别模块的第一个输出端（即M端），所述电感的另一端与 所述第二电阻的一端连接，所述电感和所述第二电阻的连接点为所述相序判别模块的第二 个输入端（即Y输入端），所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻 和所述第三电阻的连接点为所述相序判别模块的第二个输出端（即N端），所述第三电阻的 另一端为所述相序判别模块的第三个输入端（即Z输入端），在所述电机电源的相序为正相 序时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差为零，在所述电机 电源的相序为负相序时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差 不为零。
[0026]具体的，参考图2和图3,外部电源的A、B、C三相由上述用于刀闸的保护装置的电源 输入端子X、Y、Z引入装置内部的相序判别模块。相序判别模块主要由第一电阻R3011、第二 电阻R3012、第三电阻R3013以及电感L3014组成，所述第一电阻3011、所述第二电阻3012以 及所述第三电阻3013的阻值与所述电感3014的电感值均满足以下关系式:i? = ;R(即 第一电阻3011、第二电阻3012以及第三电阻3013的电阻值)是电阻值，L是电感值，ω是角速 度，j是虚数单位。Μ、Ν端子则作为相序判别模块的输出端，反应外接电源（即电机电源）相
端子之间的电压差不为零。相应的电压相位关系可参考图5。可以得出，当外接电源为正相 序时，Μ、Ν两端之间的电压差为零；当外接电源为负相序时，Μ、Ν两端之间的电压差大小为 0.87U。因此，监测Μ、Ν两端的电压即可以准确反应外部电源的相序是正相序还是负相序。
[0028]具体实施时，为了实现根据电机电源的相序来控制刀闸控制回路的导通，在本实 施例中，如图3所示，所述输出控制模块302,包括:继电器线圈3021和限流电阻3022,其中， 所述继电器线圈3021的一端作为所述输出控制模块的第一个输入端（即M端），与所述相序 判别模块的第一个输出端连接，所述继电器线圈3021的另一端与所述限流电阻3022的一端 连接，所述限流电阻3022的另一端作为所述输出控制模块的第二个输入端（即N端），与所述 相序判别模块的第二个输出端连接;所述继电器线圈3021中常闭动作接点K的两个输出端 子(如图3所示的1、2)串接在刀闸的控制回路的电源相线(如图2所示的L线)上，在所述相序 判别模块判断所述电机电源的相序为正相序（即Μ、Ν两端之间的电压差为零)时，所述继电 器线圈3021没有电流通过，所述常闭动作接点K闭合，保持所述控制回路导通;在所述相序 判别模块判断所述电机电源的相序为负相序（即Μ、Ν两端之间的电压差不为零)时，所述继 电器线圈3021有电流通过，所述常闭动作接点K打开，切断所述控制回路。
[0029] 具体实施时，如图2、3所示，上述用于刀闸的保护装置还包括:第四电阻104和指示 灯103,所述输出控制模块302,还包括:常开动作接点K'，其中，所述常开动作接点K'的一个 输出端子(可以是如图3所示的3)串接在刀闸的控制回路的电源相线(如图2所示的L)上，所 述常开动作接点K'的另一个输出端子(可以是如图3所示的4)与指示灯103串联，所述第四 电阻104的一端与所述指示灯103串联，所述第四电阻的另一端串接在刀闸的控制回路的电 源零线（如图2所示的N)上，在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为正相序时，所 述继电器线圈3021没有电流通过，所述常开动作接点K'打开，保持所述控制回路导通，所述 指示灯103不亮;在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为负相序时，所述继电器线 圈3021有电流通过，所述常开动作接点K'闭合，切断所述控制回路，所述指示灯103亮，表示 禁止操作。
[0030] 具体实施时，上述用于刀闸的保护装置还用于检测电机电源的缺相现象，在本实 施例中，例如，所述相序判别模块301，还用于实时采集所述电机电源的三相输出电压，根据 采集的电压判断所述电机电源是否缺相;所述输出控制模块302,还用于在所述相序判别模 块判断所述电机电源为缺相时，切断所述控制回路。具体的，相序判别模块301判断电机电 源是否缺相的原理与相序判断过程相似，在M、N两端之间的电压差为零时，表明电机电源不 缺相且相序为正相序，此时输出控制模块302中继电器线圈没有电流通过，常闭动作接点K 闭合，保持控制回路导通，同时，常开动作接点K'打开，保持控制回路导通，指示灯103不亮； 在M、N两端之间的电压差不为零时，表明电机电源缺相或相序为负相序，此时输出控制模块 302中继电器线圈有电流通过，常闭动作接点K打开，切断控制回路，同时，常开动作接点K' 闭合，切断控制回路，指示灯103亮。
[0031] 具体实施时，在本实施例中，还提供了一种刀闸系统，该刀闸系统包括上述任一种 用于刀闸的保护装置。
[0032] 在本实用新型实施例中，通过相序判别模块实时采集刀闸的电机电源的输出电 压，并根据采集的电压实时判断电机电源的相序，在电机电源的相序为负相序时，及时通过 输出控制模块切断刀闸的控制回路，避免刀闸在外部电源负相序电压的作用下进行分合闸 操作，进而避免刀闸出现电机堵转现象，减少连杆机构或电机的损坏。
[0033] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于刀闸的保护装置，其特征在于，包括： 相序判别模块，所述相序判别模块的三个输入端分别与刀闸的电机电源的三相电输出 端并联，用于实时采集所述电机电源的三相输出电压，根据采集的电压判断所述电机电源 的相序； 输出控制模块，所述输出控制模块的输入端与所述相序判别模块的输出端连接，所述 输出控制模块的输出端子串接在刀闸的控制回路上，用于在所述相序判别模块判断所述电 机电源的相序为负相序时，切断所述控制回路。2. 如权利要求1所述的用于刀闸的保护装置，其特征在于，所述相序判别模块，包括:第 一电阻、第二电阻、第三电阻以及电感，其中， 所述第一电阻的一端为所述相序判别模块的第一个输入端，所述第一电阻的另一端与 所述电感的一端连接，所述第一电阻和所述电感的连接点为所述相序判别模块的第一个输 出端，所述电感的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述电感和所述第二电阻的连接点 为所述相序判别模块的第二个输入端，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连 接，所述第二电阻和所述第三电阻的连接点为所述相序判别模块的第二个输出端，所述第 三电阻的另一端为所述相序判别模块的第三个输入端，在所述电机电源的相序为正相序 时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差为零，在所述电机电 源的相序为负相序时，所述相序判别模块的第一个输出端和第二个输出端之间的电压差不 为零。3. 如权利要求2所述的用于刀闸的保护装置，其特征在于，所述输出控制模块，包括:继 电器线圈和限流电阻，其中， 所述继电器线圈的一端作为所述输出控制模块的第一个输入端，与所述相序判别模块 的第一个输出端连接，所述继电器线圈的另一端与所述限流电阻的一端连接，所述限流电 阻的另一端作为所述输出控制模块的第二个输入端，与所述相序判别模块的第二个输出端 连接； 所述继电器线圈中常闭动作接点的两个输出端子串接在刀闸的控制回路的电源相线 上，在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为正相序时，所述继电器线圈没有电流 通过，所述常闭动作接点闭合，保持所述控制回路导通;在所述相序判别模块判断所述电机 电源的相序为负相序时，所述继电器线圈有电流通过，所述常闭动作接点打开，切断所述控 制回路。4. 如权利要求3所述的用于刀闸的保护装置，其特征在于，还包括:第四电阻和指示灯， 所述输出控制模块，还包括:常开动作接点，其中， 所述常开动作接点的一个输出端子串接在刀闸的控制回路的电源相线上，所述常开动 作接点的另一个输出端子与指示灯串联，所述第四电阻的一端与所述指示灯串联，所述第 四电阻的另一端串接在刀闸的控制回路的电源零线上，在所述相序判别模块判断所述电机 电源的相序为正相序时，所述继电器线圈没有电流通过，所述常开动作接点打开，保持所述 控制回路导通，所述指示灯不亮;在所述相序判别模块判断所述电机电源的相序为负相序 时，所述继电器线圈有电流通过，所述常开动作接点闭合，切断所述控制回路，所述指示灯5. 如权利要求1至4中任一项所述的用于刀闸的保护装置，其特征在于，所述相序判别 模块，还用于实时采集所述电机电源的三相输出电压，根据采集的电压判断所述电机电源 是否缺相； 所述输出控制模块，还用于在所述相序判别模块判断所述电机电源为缺相时，切断所 述控制回路。6.-种刀闸系统，其特征在于，包括:权利要求1至5中任一项所述的用于刀闸的保护装 置。
【文档编号】H02H7/097GK205544227SQ201620361393
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】张硕, 孟超, 张帆, 姜昌胜, 王丰, 刘苗, 李烜, 黄天啸, 王沛然, 辛光明, 张思琪, 王晓斐, 王业胜
【申请人】华北电力科学研究院有限责任公司, 国家电网公司, 国网湖北省电力公司天门市供电公司, 北京圣泰洋电器有限公司, 国网冀北电力有限公司电力科学研究院