一种智能化开关柜一键式顺序控制系统的制作方法

本实用新型涉及开关设备技术领域，特别是涉及一种智能化开关柜一键式顺序控制系统。

背景技术：

开关设备是电能分配的重要组成部分之一，在现代电网工程建设中发挥着重要作用。中低压开关设备广泛应用于供配电领域，是电力系统中电力设备控制，线路开闭控制和保护的重要设备。其操作的安全性,稳定性和可靠性将直接影响用户电源的质量。

近年来，变电站投入使用的数量逐年增加，变电站内设备操作的复杂程度与日俱增，加大了相关运维人员的工作量，现有的控制方法己不能满足电网开发和运行维护的要求。因此，为了保证开关柜的正常运行与用户的供电质量，开关柜的运行状态实时监控与智能化控制改造势在必行。

智能化开关柜一键式顺序控制技术可以在运行前自动检查设备的运行状态，开关柜操作智能化，降低了维护人员的工作强度，对变电站设备的稳定运行具有深远而重要的意义。

“一键顺控”为变电站倒闸操作的一种操作模式,可实现操作项目软件预制、操作任务模块式搭建、设备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作步骤一键启动、操作过程自动顺序执行。而“双确认”为设备远方操作时,至少应有两个非同样原理或非同源指示发生对应变化，且所有这些指示均已同时发生对应变化,才能确认该设备已操作到位。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，采用“位置遥信判据+遥测判据”，通过两个非同样原理的指示发生对应变化来判断设备是否操作到位。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，包括依次连接的一键顺控主机、智能组件和智能感知环，所述智能感知环包括设备供电模块、系统主控模块、红外测距模块、负荷感知模块、压力感知模块、温度采集模块、无线通讯模块，所述红外测距模块用于监测断路器梅花触头的插入深度，所述负荷感知模块用于监测断路器流过的电流值，所述压力感知模块用于监测梅花触头的压力，所述温度采集模块用于监测断路器的温度，所述系统主控模块用于采集断路器梅花触头的插入深度、流过的电流值、压力、温度通过所述无线通讯模块输送至智能组件；所述智能组件包括手车工作位置继电器、断路器合闸状态继电器、比较单元和驱动单元，所述比较单元用于比较断路器梅花触头的插入深度和深度设定值的大小，比较断路器流过的电流值和电流设定值的大小；当断路器梅花触头的插入深度大于深度设定值时，所述驱动单元用于驱动所述手车工作位置继电器动作；当梅花触头流过的电流值大于电流设定值时，所述驱动单元用于驱动所述断路器合闸状态继电器动作。

进一步的，所述设备供电模块连接所述系统主控模块，包括取电环、取电回路和超级电容。

进一步的，所述取电环采用坡莫合金材料。

进一步的，所述红外测距模块包括依次连接的红外测距单元和插入深度计算单元，所述红外测距单元用于测量智能感知环到静触头铜排的距离，所述插入深度计算单元用于根据智能感知环到静触头铜排的距离、静触头的外形尺寸和智能感知环的安装位置计算得到梅花触头的插入深度。

进一步的，所述负荷感知模块包括依次连接的磁阻元件和负荷计算单元，所述磁阻元件用于检测梅花出头处电磁场强度信号，所述负荷计算单元用于根据电磁场强度信号计算得到梅花触头流过的电流值。

进一步的，所述压力感知模块包括依次连接的陶瓷压力传感器和压力计算单元，所述陶瓷压力传感器用于检测梅花触头弹簧的压力模拟信号，所述压力计算单元用于将所述压力模拟信号转化成数字信号。

进一步的，所述温度采集模块包括依次连接的感温元件和温度处理单元，所述感温元件用于检测梅花触头的温度信号，所述温度处理单元用于将温度信号转化成温度值。

进一步的，所述智能感知环安装在断路器的梅花触头上。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，采用了“位置遥信判据+遥测判据”，通过两个非同样原理的指示发生对应变化来判断设备是否操作到位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提出的一种智能化开关柜一键式顺序控制系统的结构框图；

图2为本实用新型提出的取电回路的电气原理图；

图3为本实用新型提出的负荷感知模块的原理框图。

图中：1、智能感知环；11、设备供电模块；111、取电环；112、取电回路；113、超级电容；12、系统主控模块；13、红外测距模块；131、红外测距单元；132、插入深度计算单元；14、负荷感知模块；141、磁阻元件；142、负荷计算单元；15、压力感知模块；151、陶瓷压力传感器；152、压力计算单元；16、温度采集模块；161、感温元件；162、温度处理单元；17、无线通讯模块；2、智能组件；21、手车工作位置继电器；22、断路器合闸状态继电器；23、比较单元；24、驱动单元；3、一键顺控主机。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1-3所示，本实用新型的一种具体实施方式提供了一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，包括依次连接的一键顺控主机3、智能组件2和智能感知环1，所述智能感知环1包括设备供电模块11、系统主控模块12、红外测距模块13、负荷感知模块14、压力感知模块15、温度采集模块16、无线通讯模块17，所述红外测距模块13用于监测断路器梅花触头的插入深度，所述负荷感知模块14用于监测断路器流过的电流值，所述压力感知模块15用于监测梅花触头的压力，所述温度采集模块16用于监测断路器的温度，所述系统主控模块12用于采集断路器梅花触头的插入深度、流过的电流值、压力、温度通过所述无线通讯模块17输送至智能组件2；所述智能组件2包括手车工作位置继电器21、断路器合闸状态继电器22、比较单元23和驱动单元24，所述比较单元23用于比较断路器梅花触头的插入深度和深度设定值的大小，比较断路器流过的电流值和电流设定值的大小；当断路器梅花触头的插入深度大于深度设定值时，所述驱动单元24用于驱动所述手车工作位置继电器21动作；当梅花触头流过的电流值大于电流设定值时，所述驱动单元24用于驱动所述断路器合闸状态继电器22动作。

其中，所述设备供电模块11连接所述系统主控模块12，包括取电环111、取电回路112和超级电容113。

在此，取电回路112上电瞬间稳压管d5对取电回路实现启动保护和短路电流冲击双重保护，当输入电压超过设定值6.2v时，稳压管d5直接导通，将后级电路短路，保护后级电路免受损坏。当启动输入电压小于设定值6.2v电路正常启动，当整流小母线电压超过设定值4.48v时，电容c8接入电路，对整流波形作进一步滤波；当整流小母线电压超过设定值4.76v时,将后备超级电容接入电源主回路；当整流小母线电压超过设定值5.28v时，q8导通，将q8之前充电回路短路，后级电路由c7、c8提供电源，当整流小母线电压小于5.28v,q8截止，整流回路对后续电路充电。

其中，所述取电环111采用坡莫合金材料。

选用的坡莫合金做磁性材料配合本实用新型独有取电回路112设计，实现了低电流取能(最小5a启动)和大电流保护技术以及防御短时短路电流冲击的功能。

其中，所述红外测距模块13包括依次连接的红外测距单元131和插入深度计算单元132，所述红外测距单元131用于测量智能感知环1到静触头铜排的距离，所述插入深度计算单元132用于根据智能感知环1到静触头铜排的距离、静触头的外形尺寸和智能感知环1的安装位置计算得到梅花触头的插入深度。

在此，红外测距模块13启动信号：

1、定义断路器试验位置信号a、工作位置信号b,可以采用a下降沿信号作为智能感知环测距的启动信号，采用b的上升沿与b信号相或延迟5s作为智能感知环测距的结束信号。

2、如果出现a&b为1的信号，智能组件2提示断路器不在正确位置，延迟5s作为智能感知环1测距的结束信号,a&b信号出现下降沿，b信号的上升沿，启动智能感知环1测距的启动信号，采用b的上升沿与b信号相或延迟5s作为智能感知环1测距的结束信号。

3、一键顺控主机3发送顺控指令后，红外测距模块13启动智能感知环1测距的启动信号；采用b的上升沿与b信号相或延迟5s作为智能感知环1测距的结束信号。

其中，所述负荷感知模块14包括依次连接的磁阻元件141和负荷计算单元142，所述磁阻元件141用于检测电磁场强度信号，所述负荷计算单元142用于根据电磁场强度信号计算得到断路器流过的电流值。

在此，所述磁阻元件141依据磁阻效应检测电磁场强度信号。磁阻效应是指某些金属或半导体材料在磁场中其电阻随磁场增加而升高的现象，同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。在达到稳态时，某一速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加，这种现象称为磁阻效应。磁阻效应测量的准确度可到0.01％。

其中，所述压力感知模块15包括依次连接的陶瓷压力传感器151和压力计算单元152，所述陶瓷压力传感器151用于检测梅花触头的压力模拟信号，所述压力计算单元152用于将所述压力模拟信号转化成压力值。

可对断路器梅花触头弹簧进行检测，提前预警因弹簧老化引发的事故。

其中，所述温度采集模块16包括依次连接的感温元件161和温度处理单元162，所述感温元件161用于检测梅花触头的温度信号，所述温度处理单元162用于将温度信号转化成温度值。

可对断路器温度进行检测，提前预警因老化引发升温的事故。

其中，所述智能感知环1安装在断路器的梅花触头上。

检修时可跟随断路器手车移出开关柜，方便了日常维修。

上述的一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，工作过程如下：

所述红外测距模块13监测梅花触头的插入深度，所述负荷感知模块14监测梅花触头流过的电流值，所述压力感知模块15监测梅花触头的压力，所述温度采集模块16监测梅花触头的温度，所述系统主控模块12采集断路器梅花触头的插入深度、流过的电流值、压力、温度通过所述无线通讯模块17输送至智能组件2；当断路器梅花触头的插入深度大于深度设定值时，所述智能组件2驱动所述手车工作位置继电器21动作，为一键顺控主机3提供遥测判据；当梅花触头流过的电流值大于电流设定值时，所述智能组件2驱动所述断路器合闸状态继电器22动作，为一键顺控主机3提供遥测判据。

一键顺控主机3，断路器分合闸确认“位置遥信判据+遥测判据”：选取断路器合闸状态辅助点常开信号作为第一判据；由负荷感知模块14监测梅花触头流过的电流值经智能组件2驱动断路器合闸状态继电器22辅助触点常开信号作为第二判据。手车工作位置确认“位置遥信判据+遥测判”据：选取断路器工作位置辅助点常开信号作为第一判据；由红外测距模块13监测梅花触头的插入深度经智能组件2驱动手车工作位置继电器21辅助触点常开信号作为第二判据。采用“位置遥信判据+遥测判据”，通过两个非同样原理的指示发生对应变化来判断设备是否操作到位。采用智能感知环1，当断路器手车进出开关柜或断路器分合闸操作时，主动更新手车工作位置继电器21和断路器合闸状态继电器22实时状态。解决了原有开关柜一键顺控确认信号采集需要等待顺控主机发送顺控指令开始采集第二判据状态的缺陷。

综上，本实用新型所提供的一种智能化开关柜一键式顺序控制系统，采用了“位置遥信判据+遥测判据”，通过两个非同样原理的指示发生对应变化来判断设备是否操作到位。

以上对本实用新型所提供的一种智能化开关柜一键式顺序控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。