专利名称：判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器的制作方法
技术领域：
判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器技术领域[0001]本实用新型涉及电力开关合闸位置探测设备，特别是高压开关柜中刀闸开关实际合闸位置的激光探测显示器。
背景技术：
[0002]高压柜是电力传输的的重要设备，安全是首要问题，尽管三令五申，警钟长鸣，但误操作情况仍时有发生。近年在天津和四川眉山出现的带地刀合闸与带电合地刀，就是极其严重的恶性事故。[0003]探究原因——机械故障，分闸不到位，却还错误指示，并进行带电合地刀等错误操作所造成。[0004]现以四川眉山镇江变电站事故为列，做具体情况介绍。[0005]事故简述3月12日9时53分，四川眉山镇江变电站运行人员按眉山地调命令“拉开1号电容器9611刀闸”后，检查刀闸操作把手和刀闸分合闸指示均在分闸位置，但未认真检查刀闸触头位置。10时06分，地调又电话命令，对IOkVl号电容器961开关补做安全措施。10时22分，镇江变电站当值人员在作“合上1号电容器96110接地刀闸”时，发现有卡涩现象并向值班负责人进行了汇报，值班负责人到现场也未对9611刀闸实际位置进行认真核实，便同意继续操作，导致三相接地短路。同时，造成IOkVl号电容器961开关后柜门弹开并触及# II主变IOkV侧A相母线桥，# II主变差动保护动作，202开关、102开关、 902开关跳闸，IlOkV II母、IOkV II段母线失压及961开关、961刀闸及后柜门损坏，柜内CT 绝缘损坏，961间隔控制电缆损坏。[0006]事故原因分析[0007]1U0KV电容器开关柜9611刀闸传动轴弯曲变形，9611刀闸分闸未到位，操作联锁机构不能正常闭锁接地刀闸，造成带电合96110#接地刀闸，是造成此次事故发生的直接原因。[0008]2、当值运行人员违反倒闸操作规定，未认真检查9611刀闸操作后的实际位置，仅凭分合指示来判断刀闸位置，是造成此次事故的主要原因。[0009]3,961开关柜于2007年投运，存在带电显示装置设置不合理等安全隐患。是造成此次事故的潜在原因。[0010]以上的事故调查分析，为我们作出了重要提示——机械在结构和指示上都有可能出错，操作人员因只能通过观察孔狭窄、远距离地观察刀闸位置，确实别扭又困难，加重了忽视观察的因果关系。[0011]此类问题，不仅眉山有，在其它发电厂、变电站也不同程度的存在。如内江电业局今年就发生了两起合闸不到位的情况，经检测分析，也是由于拐臂松动，缺乏力量，使金属头没有推入静触头的卡槽中，这样，接触电阻增大，温度急剧升高，同时造成三相不平衡等故障现象产生。[0012]通过这些故障的记录分析，给我们提出了一个严肃课题一能不能找到更好的办法4来对高压柜进行监视，提高自动化水平，减少运行和操作事故的发生。[0013]经分析考虑，决定采用电气监测手段，一方面能够自动判断刀闸操作后的实际位置，弥补机械结构仅随外部操作，不管内部执行情况而给出刀闸到位信号的不足；另一方面将测量结果引到柜面上显示，解决操作者隔窗相望的困难。实用新型内容[0014]本实用新型的目的是提供一种判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，通过电气监测手段以防止高压柜误操作事故的发生。[0015]本实用新型的目的是这样实现的一种判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，包括，[0016]激光发射电路主要由2赫兹频率振荡器以及多个激光管组成；[0017]光敏接收电路光敏管的个数与激光发射电路中多个激光管的个数相同，每个光敏管顺次串接一个发光二极管和一个电阻后接于直流供电回路中；[0018]所述多个激光管与多个光敏管分别等间距地设置在电力刀闸的动触头绝缘瓷瓶运动轨迹的左、右两侧，且相邻两个激光管以及相邻两个光敏管的间距不大于电力刀闸的动触头绝缘瓷瓶的直径。[0019]上述激光发射电路结构为变压器Bl初级绕组接入220V交流电的回路中串接有开关Kl和保险BX1，变压器Bl次级绕组两端分别接于整流器D1-4的两个输入端，整流器 D1-4的正、负输出端之间串接有电容Cl，整流器D1-4的正输出端接于三端集成稳压器ICl 的输入端，ICl的正输出端接于六非门集成块IC2的14脚，ICl的负输出端以及IC2的7脚均接于整流器D1-4的负输出端，IC2的4脚与6脚之间顺次串接有电容C2、电阻R2和电位器W1，电位器Wl的中间抽头接于IC2的6脚，IC2的8脚串接电阻R3后接于复合三极管 BG1-2的基极，BG1-2的集电极串接继电器Jl后接于ICl的正输出端，BG1-2的发射极接于整流器D1-4的负输出端，ICl的正输出端顺次串接电位器W2和电阻R5后接整流器D1-4的负输出端，电位器W2的中间抽头串接继电器Jl的常开接点Jl-I后接于四个激光管Jgl-4 的正极，四个激光管Jgl-4的负极分别串接电阻R6、R7、R8和R9后接于ICl的负输出端，稳压二极管D5的正极接于电位器W2的中间抽头，D5的负极接于ICl的负输出端；所述光敏接收电路中有四个光敏管Gml-4和对应的四个发光二极管Fg3-6以及四个电阻R11-R14， 四个光敏管Gml-4分别顺次串接发光二极管Fg3-6以及电阻R11-R14后接入直流供电回路中。[0020]上述激光发射电路中还有电源指示电路发光二极管Fgl和电阻Rl顺次串接在整流器D1-4的正、负输出端之间。[0021]上述变压器Bl次级绕组电压为7. 5V ；所述激光管型号为JG2B，所述光敏管型号为 3DU7，三端集成稳压器ICl型号为WY7806，六非门集成块IC2型号为74LS04，继电器J型号为 JRC-21。[0022]还具有相互连接的输出插座CZl和输入插座CZ2，CZ1正端和接地端分别接于电位器W2中间抽头和整流器D1-4负输出端；所述光敏接收电路中有四个光敏管Gml-4和对应的四个发光二极管Fg3-6以及四个电阻Rll-14，CZ2正端顺次串接一个光敏管和对应的一个发光二极管以及一个电阻后接于CZ2接地端。[0023]上述光敏接收电路中还有直流电源指示电路发光二极管Fg2和电阻RlO串接在输入插座CZ2两端之间。[0024]还具有相互对应连接的8针脚输出插座以3和8针脚输入插座CZ4 ；CZ3的4、5、 6、7脚分别接于光敏管Gml-4与发光二极管Fg3_6的结点，以3的8脚接于输入插座CZ2接地端，以3的2、3脚分别接于开关Kl的两端；还具有柜面显示电路8针脚输入插座CZ4的 4、5、6、7脚分别顺次串接发光二极管FgS-Il以及电阻R16-R19后接于CZ4的8脚接地端。[0025]上述光敏接收电路中还有试验灯排SYl ；试验灯排SYl连接在8针脚输出插座以3 的1脚与输入插座CZ2的正端之间；所述柜面显示电路中还有开关K2、开关K3、发光二极管 Fg7以及电阻R15 开关K2连接在8针脚输入插座CZ4中与220V电源开关Kl并联的2脚与3脚之间，开关K3连接在CZ4的1脚与8脚之间，CZ4的1脚顺次连接发光二极管Fg7和电阻R15后接于CZ4的8脚接地端。[0026]本实用新型的有益效果是针对机械故障、面板错误指示和人员缺失观察而引起的带地刀合间或带电合地刀等恶性事故，研制了本激光发射、光敏接收和柜面显示模块构成的倒闸操作监测器，能够有效地判断刀闸被操作后所处的实际位置，成功地解决了引发上述故障的问题，将有效地防止误操作事故的再度出现，同时针对检修和无人值班情况，做了控制器件的合理设置，使预试判断功能和使用寿命都大为增强，故仪器更加先进完善，是颇值得推广的实用、安全、防护性仪器。[0027]本实用新型的特点和优点将结合具体实施方式
加以具体阐述。
[0028]图1是镇江变电站IOkV主接线图。[0029]图2是本实用新型的硬件结构框图。[0030]图3-1、图3-2和图3-3分别是本设备的激光发射电路图、光敏接收电路图和柜面显示电路图。[0031]图4是激光管(发射)和光敏管(接收)在三相刀闸两侧柜壁上的安装示意图。[0032]图5是高压柜柜面显示示意图。
具体实施方式
[0033]从图2中可见，本仪器在电源公用下，还分为激光发射、光敏接收和柜面显示三大块。[0034]第一大块包括频率振荡器、闪动控制器和激光发射器，即形成了闪动发射的激光源。[0035]第二大块包括光敏接收器、调节转换器，本部分完成激光穿透接收和显示调节功能。[0036]第三大块主要为柜面显示器，它将激光发射、接收、整理后的信号呈现出来，并告知运行人员当前刀闸的实际位置，由此判断有无故障存在。[0037]第三大块还具有使用和试验控制功能，可对仪器运行状态进行选择。[0038]图3-1示出，激光发射电路结构为变压器Bl初级绕组接入220V交流电的回路中串接有开关Kl和保险BX1，变压器Bl次级绕组两端分别接于整流器D1-4的两个输入端，整接有电容Cl，整流器D1-4的正输出端接于三端集成稳压器ICl的输入端，ICl的正输出端接于六非门集成块IC2的14脚，ICl的负输出端以及IC2 的7脚均接于整流器D1-4的负输出端，IC2的4脚与6脚之间顺次串接有电容C2、电阻R2 和电位器W1，电位器Wl的中间抽头接于IC2的6脚，IC2的8脚串接电阻R3后接于复合三极管BG1-2的基极，BG1-2的集电极串接继电器Jl后接于ICl的正输出端，BG1-2的发射极接于整流器D1-4的负输出端，ICl的正输出端顺次串接电位器W2和电阻R5后接整流器 D1-4的负输出端，电位器W2的中间抽头串接继电器Jl的常开接点Jl-I后接于四个激光管 Jgl-4的正极，四个激光管Jgl-4的负极分别串接电阻R6、R7、R8和R9后接于ICl的负输出端，稳压二极管D5的正极接于电位器W2的中间抽头，D5的负极接于ICl的负输出端；光敏接收电路中有四个光敏管Gml-4和对应的四个发光二极管Fg3-6以及四个电阻R11-R14， 四个光敏管Gml-4分别顺次串接发光二极管Fg3-6以及电阻R11-R14后接入直流供电回路中。激光发射电路中还有电源指示电路发光二极管Fgl和电阻Rl顺次串接在整流器D1-4 的正、负输出端之间。图3-1示出激光发射电路。220V交流电经开关K1、保险BXl和变压器Bl降压，变压器副边电压经整流器D1-4构成的桥式电路整流，发光二极管Fgl和电阻Rl 分压，做电源指示，电容Cl滤波，三端集成稳压器ICl稳压，再经六非门集成块IC2与电容 C2、电阻R2、电位器Wl构成的RC环型振荡器，输出2赫兹频率，该频率经电阻R3传送给复合三极管BG1-2，BG1-2的导通截止，使继电器Jl完成同步运作。[0039]电位器W2中间抽头，对稳压器ICl输出的5V电源进行调节分压，并再经稳压二极管D5将电压稳定在3V，以适应Jgl-4激光管的工作范围。R5是防止电位器调节到头成零阻值，产生正负电源短路而设置的保护电阻，R6-R9电阻是对各支路(4支路)中激光光源的强弱做个体细调。[0040]当电源符合要求，激光管启动工作，又在继电器常开结点Jl-I的通断控制下，发射出闪动激光光束。[0041 ] 请见图3-1和图3-2，在交直流转换后，经电位器W2和稳压二极管D5的共同作用， 由输出插座CZl和输入插座CZ2接通3V电压，还具有相互连接的输出插座CZl和输入插座 CZ2，CZ1正端和接地端分别接于电位器W2中间抽头和整流器D1-4负输出端；CZ2正端顺次串接光敏管Gml、发光二极管Fg3和电阻Rll后接于CZ2接地端，光敏管Gm2_4和分别串联的发光二极管Fg4-6相同连接工作。[0042]图3-2示出，光敏接收电路光敏管的个数与激光发射电路中多个激光管的个数相同，每个光敏管顺次串接一个发光二极管和一个电阻后接于直流供电回路中；[0043]多个激光管与多个光敏管分别等间距地设置在刀闸开关的动触头2绝缘瓷瓶运动轨迹的左、右两侧，且相邻两个激光管以及相邻两个光敏管的间距不大于刀间开关的动触头2绝缘瓷瓶的直径。光敏接收电路中还有直流电源指示电路发光二极管Fg2和电阻 RlO串接在输入插座CZ2两端之间。[0044]光敏管Gml-4分别和激光管Jgl_4 —一对应，使之激光管发出的光束在无遮拦时， 能准确照射在对应的光敏管上。光敏管在自然光线下电阻值达到几十千欧，象开关断离，故各发光管不会工作；但当接收到较强的激光束时，电阻值将下降到几十甚至几欧姆，犹如开关接通，使各串联的发光管点亮。[0045]以上，发光二极管Fg3_6的亮熄为刀闸所在位置起到了监测作用，因刀闸运动在7哪个位置，将挡住该段激光束的通过，由此，所对应的光敏管得不到激光照射将关闭，故串联在同一支路的发光管会熄灭。而各光敏管的亮与熄，正好给予倒间操作是否到位做出监测、判断。具体判断模式在后续使用方法中还会作详细介绍。[0046]图3-2中另设有一排强光型发光二极管组成的试验灯排SY1，它是在没有或不全激光照射时，起各发光支路调试与验证用的。[0047]图3-2中还设有8针脚输出插座CZ3，根据后续板块工作电路和操作控制的需要， 我们将交流220V电源、试验灯排SY1、发光并联支路及地线汇集在一起，经1一8针脚插座和对应电缆送出。[0048]柜面显示电路[0049]图3-2和图3-3示出，还具有相互对应连接的8针脚输出插座以3和8针脚输入插座CZ4 ；CZ3的4、5、6、7脚分别接于光敏管Gml_4与发光二极管Fg3_6的结点，CZ3的8 脚接于输入插座CZ2接地端，CZ3的2、3脚分别接于220V电源开关Kl的两端；还具有柜面显示电路8针脚输入插座CZ4的4、5、6、7脚分别顺次串接发光二极管FgS-Il以及电阻 R16-R19后接于CZ4的8脚接地端。光敏接收电路中还有试验灯排SYl ；试验灯排SYl连接在8针脚输出插座CZ3的1脚与输入插座CZ2的正端之间；所述柜面显示电路中还有开关 K2、开关K3、发光二极管Fg7以及电阻R15 开关K2连接在8针脚输入插座CZ4中与220V 电源开关Kl并联的2脚与3脚之间，开关K3连接在CZ4的1脚与8脚之间，CZ4的1脚顺次连接发光二极管Fg7和电阻R15后接于CZ4的8脚接地端。[0050]在图3-3中，从光电接收器输出插座CD来的1 一8针脚信号，对应从输入插座CZ4 中进入，1脚试验灯信号和8脚地线接开关K3两端，控制试验灯排SYl的开启；CZ4的2、3 脚接开关K2，与Kl并联控制交流电220V电压的通断；4、5、6、7脚分别接发光管FgS-Il与串联电阻R15-18的显示支路。[0051]通过图3-b和图3-c可见，在光电接收器和柜面显示器中的发光二极管的各显示电路是相互并联的，所以，它们在刀闸操作过程中，将同熄同亮。只是功能不一样，Fg3-6是在接收器中起调试辅助作用，FgS-11则是在开关柜的板面上，起观察识别作用，让其知道操作前后刀闸所在的位置，并用以判断是否正常工作。[0052]元器件表电路中所用元器件请见列表[0053]仪器主要元器件表[0054]
权利要求1 一种判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，包括，激光发射电路主要由2赫兹频率振荡器以及多个激光管组成；光敏接收电路光敏管的个数与激光发射电路中多个激光管的个数相同，每个光敏管顺次串接一个发光二极管和一个电阻后接于直流供电回路中；所述多个激光管与多个光敏管分别等间距地设置在电力刀闸的动触头(2 )绝缘瓷瓶运动轨迹的左、右两侧，且相邻两个激光管以及相邻两个光敏管的间距不大于电力刀间的动触头(2)绝缘瓷瓶的直径。
2.根据权利要求1所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，所述激光发射电路结构为变压器Bl初级绕组接入220V交流电的回路中串接有开关Kl和保险 BX1，变压器Bl次级绕组两端分别接于整流器D1-4的两个输入端，整流器D1-4的正、负输出端之间串接有电容Cl，整流器D1-4的正输出端接于三端集成稳压器ICl的输入端，ICl 的正输出端接于六非门集成块IC2的14脚，ICl的负输出端以及IC2的7脚均接于整流器 D1-4的负输出端，IC2的4脚与6脚之间顺次串接有电容C2、电阻R2和电位器Wl，电位器 Wl的中间抽头接于IC2的6脚，IC2的8脚串接电阻R3后接于复合三极管BG1-2的基极， BG1-2的集电极串接继电器Jl后接于ICl的正输出端，BG1-2的发射极接于整流器D1-4的负输出端，ICl的正输出端顺次串接电位器W2和电阻R5后接整流器D1-4的负输出端，电位器W2的中间抽头串接继电器Jl的常开接点Jl-I后接于四个激光管Jgl-4的正极，四个激光管Jgl-4的负极分别串接电阻R6、R7、R8和R9后接于ICl的负输出端，稳压二极管D5的正极接于电位器W2的中间抽头，D5的负极接于ICl的负输出端；所述光敏接收电路中有四个光敏管Gml-4和对应的四个发光二极管Fg3-6以及四个电阻R11-R14，四个光敏管Gml_4 分别顺次串接发光二极管Fg3-6以及电阻R11-R14后接入直流供电回路中。
3.根据权利要求2所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，所述激光发射电路中还有电源指示电路发光二极管Fgl和电阻Rl顺次串接在整流器D1-4的正、负输出端之间。
4.根据权利要求3所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，所述变压器Bl次级绕组电压为7. 5V ；所述激光管型号为JG2B，所述光敏管型号为3DU7，三端集成稳压器ICl型号为WY7806，六非门集成块IC2型号为74LS04，继电器J型号为JRC-21。
5.根据权利要求4所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，还具有相互连接的输出插座CZl和输入插座CZ2，CZl正端和接地端分别接于电位器W2中间抽头和整流器D1-4负输出端；所述光敏接收电路中有四个光敏管Gml-4和对应的四个发光二极管Fg3-6以及四个电阻Rll-14，CZ2正端顺次串接一个光敏管和对应的一个发光二极管以及一个电阻后接于CZ2接地端。
6.根据权利要求5所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，所述光敏接收电路中还有直流电源指示电路发光二极管Fg2和电阻RlO串接在输入插座CZ2 两端之间。
7.根据权利要求6所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，还具有相互对应连接的8针脚输出插座以3和8针脚输入插座CZ4 ；CZ3的4、5、6、7脚分别接于光敏管Gml-4与发光二极管Fg3-6的结点，以3的8脚接于输入插座CZ2接地端，以3的2、 3脚分别接于开关Kl的两端；还具有柜面显示电路8针脚输入插座CZ4的4、5、6、7脚分别顺次串接发光二极管FgS-Il以及电阻R16-R19后接于CZ4的8脚接地端。
8.根据权利要求7所述的判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，其特征是，所述光敏接收电路中还有试验灯排SYl ；试验灯排SYl连接在8针脚输出插座以3的1脚与输入插座CZ2的正端之间；所述柜面显示电路中还有开关K2、开关K3、发光二极管Fg7以及电阻 R15 开关K2连接在8针脚输入插座CZ4中与220V电源开关Kl并联的2脚与3脚之间，开关K3连接在CZ4的1脚与8脚之间，CZ4的1脚顺次连接发光二极管Fg7和电阻R15后接于CZ4的8脚接地端。
专利摘要一种判断电力刀闸实际位置的激光探测显示器，包括激光发射电路主要由2赫兹频率振荡器以及多个激光管组成；光敏接收电路光敏管的个数与激光发射电路中多个激光管的个数相同，每个光敏管顺次串接一个发光二极管和一个电阻后接于直流供电回路中；多个激光管与多个光敏管分别等间距地设置在电力刀闸的动触头绝缘瓷瓶运动轨迹的左、右两侧，且相邻两个激光管以及相邻两个光敏管的间距不大于电力刀闸的动触头绝缘瓷瓶的直径。本实用新型能有效判断刀闸被操作后所处的实际位置并在柜面上加以显示，避免了带地刀合闸或带电合地刀等误操作事故，提高了电力设备运行的安全性。
文档编号H01H9/16GK202255288SQ20112038615
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者王宇, 程崯, 粟和林 申请人:四川省电力公司内江电业局