专利名称：高压开关柜三工位操动机构状态指示仪及其状态指示方法
技术领域：
本发明涉及一种用于指示高压开关柜三工位操动机构工作状况的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪。
背景技术：
目前，现代传感技术、微机处理技术、状态监测和故障诊断技术都已在高压开关设备领域得到了广泛应用，出现了各具特色的智能型高压开关设备。美国通用公司研制出的额定电压为5.5 26kV、额定电流为65 175A的高压限流熔断器，不但尺寸小、额定电流大、分断能力强，还能够智能控制熔断器的时间一电流特性。日本富士公司在原来的真空断路器上添加了过电流继电器、检测用电流互感器以及各种传感器，使断路器具备了自诊断功能及传输功能，构成了集监视、通信、控制和保护为一体的智能单元，从而强化了断路器的功能，提高了可靠性。ABB公司近期推出的高压开关柜智能化集中控制/保护单元，将控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来，使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能，集中控制/保护单元具有限流、过电压和欠电压、过热以及接地故障等多种保护功能，并能根据需要任意组合。集中控制/保护单元还具有智能诊断能力，能对其所监测到的数据进行分析和处理、进行故障预测、判断开关的剩余使用寿命和计算出维修期限。最近十年，我国高压开关行业主要是以企业自行开发设计为主，同时吸收国外先进技术进行二次开发，sf6和真空开关已成为行业高、中压设备的主导产品，基本实现了行业产品无油化。行业主要产品的技术参数接近或达到国际同类产品水平，高压开关产品基本满足用户要求，但还不能完全满足市场需求，一些重要的市场急需的高新技术产品和部分关键材料，目前仍然主要依赖进口，目前国内智能化高压开关设备仍被国外ABB、日本富士、美国通用和法国MG等公司垄断。我国高压开关市场需求情况:
(I)按照人均发电装机容量计算高压开关仍有30年持续发展期2020年我国发电装机容量预期达到9.6亿kw，但2020年我国人口约为14.4亿，届时，我国人均发电装机容量也只达到2001年的世界平均水平(0.6kw/人)，与发达国家相比，差距仍然很大。如果按照经济学家的观点，我国人均发电装机容量达到lkw，才是进入用电小康社会的话，还需要增加10亿kw装机容量。若按每年平均新增装机容量3000万kw计算，则需要30多年时间，这就意味着我国高压开关行业还有30多年持续发展时期。(2)电网建设前景广阔将大大拉动对高压开关的需求
由于我国2020年以前的能源结构仍以煤为主，煤电约占总发电量的70%，水电约占18%，其他能源(核电、气电、风电等)占10%左右。作为我国的两大主要能源:煤电和水电大都分布在华北、西北、西南。而用电负荷中心却在东南沿海工业发达地区，因此，发展长距离输电装备和技术、建设一个高可靠的全国供电网络势在必行。根据电力规划，我国正在进行西电东送的北、中、南三个通道的建设，全国西电东送的送电规模2005年约为2500万kw，2010年5500万kw，2020年增加到I亿kw以上。另外，还有以三峡电网为支撑的总干通道，从而实现南北互供，跨区联网。据“十一五”电力工业初步发展规划，全国将新建330千伏及以上交流线路3.6万公里，变电容量1.8亿千伏安。另外，国家已开始在西北330千伏电网之上建设750千伏电网，预计到2020年，西北地区将建成750千伏输电线路3000 5500公里，变电容量2000万千伏安左右。到2010年，全国330千伏及以上交、直流线路将达到12万公里，变电容量达到4.8亿千伏安。iH^一五”期间还将拟建直流输电工程，线路总长4800公里，输电容量1236万千瓦。2011 2020年，还将规划建设直流工程11项，到2020年我国直流输电工程规划共建22项，直流输电总容量将超过6000万千瓦。同时要求尽可能快地实现直流设备的自主化、国产化,逐步做到自主咨询研究、自主设计成套、自主制造供应、自主建设调试,积极做好更高一级电压的直流设备制造的前期工作。±500kv直流成套设备、智能化设备、高可靠性(少、免维护)设备同属我国高压开关设备“十五”、“十一五”期间三大技术进步的重要标志。电网建设与发展将带动高压、超高压输电交、直流开关设备的发展。(3)其他行业的发展需求为高压开关行业开辟了新市场到2010年，京哈、京沪、京广、陇海等4条南北、东西铁路主干线将全面实现电气化和大区联网，“十一五”末期电气化铁道里程将达到2.6万公里以上，另外，在建的青藏电气化铁路所需的高原电器，“西气东输”、“南水北调”中的大泵和冶金、煤炭等行业的专用电器设备等都与高压开关设备行业有密切关系。所以，本发明设计的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，可以实时监测开关的状态，对提高高压开关柜的安全性，具有非常重要的作用，对推动我国高压开关产业的发展具有非常重要的意义，且市场前景广阔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何利用安装在接地开关和隔离开关上的位移传感器获得接地开关和隔离开关的位置信号，实时了解接地开关和隔离开关的工作状态及动作次数，三工位，即三种状态为:(I)接地开关在合位、隔离开关在分位；(2)隔离开关在合位、接地开关在分位；(3)接地开关在分位、隔离开关在分位。为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，包括接地开关位移传感器、隔离开关位移传感器、开关量输入电路、按键电路、微处理器、接地开关状态指示电路、隔离开关状态指示电路、接地开关动作计数电路、隔离开关动作计数电路、开关量输出电路、电源电路和工作状态指示电路，所述接地开关位移传感器的输出端与微处理器的输入端连接，隔离开关位移传感器的输出端与微处理器的输入端连接，开关量输入电路的输出端与微处 理器的输入端连接，按键电路的输出端与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与接地开关状态指示电路的输入端连接，微处理器的输出端与隔离开关状态指示电路的输入端连接，微处理器的输出端与接地开关动作计数电路的输入端连接，微处理器的输出端与隔离开关动作计数电路的输入端连接，微处理器的输出端与开关量输出电路的输入端连接，电源电路的输出端与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与工作状态指示电路的输入端连接。接地开关位移传感器和隔离开关位移传感器分别安装在接地开关和隔离开关的操动机构上，接地开关操动机构可以带动接地开关位移传感器移动，隔离开关操动机构可以带动隔离开关位移传感器移动，根据接地开关位移传感器和隔离开关位移传感器分别移动的位移反映接地开关和隔离开关动作位置，根据接地开关位移传感器和隔离开关位移传感器移动次数确定接地开关在和隔离开关的寿命。接地开关状态指示电路包括第一发光条，第一发光条的输入端与微处理器连接，第一发光条全亮表示接地开关在分位，全灭表示接地开关在合位，一部分亮表示接地开关在中间某一位置；隔离开关状态指示电路包括第二发光条，第二发光条的输入端与微处理器连接，隔离开关状态指示电路的第二发光条全亮表示隔离开关在合位，全灭表示隔离开关在分位，一部分亮表不隔离开关在中间某一位置；
接地开关动作计数电路和隔离开关动作计数电路分别通过数码管或液晶屏显示接地开关和隔离开关的动作次数，以便了解接地开关和隔离开关的机械寿命。工作状态指示电路通过第三发光管指示接地开关和隔离开关是在正常工作位，还是机构在非正常工作位卡死，第三发光管的输入端与微处理器连接。开关量输出电路采用继电器接点输出，将接地开关和隔离开关的位置信息送到机器外部，开关量输出电路包括接地开关继电器、隔离开关继电器、接地开关输出接线端子和隔离开关输出接线端子，所述接地开关继电器的触点与接地开关输出接线端子相连，隔离开关继电器的触点与隔离开关输出接线端子相连。开关量输入电路米用高低电平信号输入。本发明的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪的状态指示方法，包括以下步骤:
1)由接地开关位移传感器、隔离开关位移传感器采集接地开关和隔离开关位置状态信息，并将信息输入到微处理器；
2)微处理器对接地开关和隔离开关位置状态数据进行处理，当接地开关和隔离开关在中间位置停留超过30秒时，微处理器将报警信息输出至工作状态指示电路，工作状态指示电路的第三发光管闪烁，同时开关量输出电路的接地开关继电器或隔离开关继电器的常开点闭合，当开关量输入电路的开关接点闭合时报警解除，当开关量输入电路的开关接点断开时，正常报警；
3)当隔离开关由分位到合位，到位后开关量输出电路的隔离开关继电器常闭接点变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭；当隔离开关由合位到分位，到位后开关量输出电路的隔离开关继电器常闭变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭；
4)当接地开关由分位到合位，到位后开关量输出电路的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭；当接地开关由合位到分位，到位后开关量输出电路的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭。本发明所达到的有益效果:(I)本发明的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，位置传感器安装在接地开关和隔离开关的操动机构上，随着隔离开关和接地开关运动，可以实时采集隔离开关和接地开关的位置信息。(2)本发明的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，采用发光条直观地显示隔离开关和接地开关位置状态，且可记忆动作次数。
图1为实施例1的闻压开关柜二工位操动机构状态指不仪原理 图2为实施例1的接地开关位移传感器和隔离开关位移传感器位置示意图。
具体实施例方式见图1、图2，本实施例的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，包括接地开关位移传感器1、隔离开关位移传感器2、开关量输入电路3、按键电路4、微处理器5、接地开关状态指示电路6、隔离开关状态指示电路7、接地开关动作计数电路8、隔离开关动作计数电路9、开关量输出电路10、电源电路11和工作状态指示电路12。接地开关位移传感器I和隔离开关位移传感器2分别安装在接地开关和隔离开关的操动机构上，接地开关操动机构可以带动接地开关位移传感器I移动，隔离开关操动机构可以带动隔离开关位移传感器2移动，根据接地开关位移传感器I和隔离开关位移传感器2分别移动的位移反映接地开关和隔离开关动作位置。接地开关状态指不电路6包括第一发光条,第一发光条的输入端与微处理器5连接，第一发光条全亮表示接地开关在分位，全灭表示接地开关在合位，一部分亮表示接地开关在中间某一位置；隔离开关状态指示电路7包括第二发光条，第二发光条的输入端与微处理器5连接，隔离开关状态指示电路7的第二发光条全亮表示隔离开关在合位，全灭表示隔离开关在分位，一部分亮表不隔离开关在中间某一位置；第一发光条或第二发光条为直线形或圆弧形，由多个排在一起的发光二极管组成，反映接地开关和隔离开关的位置状态。接地开关动作计数电路8和隔离开关动作计数电路9分别采用数码管或液晶屏显示接地开关和隔离开关的动作次数，以便了解接地开关和隔离开关的机械寿命。工作状态指示电路12通过第三发光管指示接地开关和隔离开关是在正常工作位，还是机构在非正常工作位卡死，第三发光管的输入端与微处理器5连接。开关量输出电路10米用继电器接点输出，将接地开关和隔尚开关的位置信息送出去，继电器触点电流/电压为1A/125V，线圈电压为5-12VDC。开关量输入电路3米用高低电平信号输入。本发明的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪的状态指示方法，包括以下步骤:
1)由接地开关位移传感器、隔离开关位移传感器采集接地开关和隔离开关位置状态信息，并将信息输入到微处理器；
2)微处理器对接地开关和隔离开关位置状态数据进行处理，当接地开关和隔离开关在中间位置停留超过30秒时，微处理器将报警信息输出至工作状态指示电路，工作状态指示电路12的第三发光管闪烁，同时开关量输出电路10的接地开关继电器或隔离开关继电器的常开点闭合，当开关量输入电路3的开关接点闭合时报警解除，当开关量输入电路3的开关接点断开时，正常报警；
3)当隔离开关由分位到合位，到位后开关量输出电路10的隔离开关继电器常闭接点变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭；当隔离开关由合位到分位，到位后开关量输出电路10的隔离开关继电器常闭变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭；
4)当接地开关由分位到合位，到位后开关量输出电路10的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭；当接地开关由合位到分位，到位后开关量输出电路10的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭。还包括复位的步骤:在接地开关分闸时，接地开关由合位到分位，接地开关到位后开关量输出电路10的接地开关继电器触点由常闭变常开，当开关量输出电路10的接地开关继电器触点出现故障，外接使开关量输出电路10的接地开关继电器触点强行接通，按键电路4的复位开关具有带自锁的按键，按键触点并联在开关量输出电路10的接地开关继电器常开点两端；
只有当隔离开关由合位到分位后接地开关才能动作，反之只有当接地开关由合位到分位后隔离开关才能动作，当接地开关或隔离开关有一个在合位时，另一开关禁止动作；如果接地开关或隔离开关两个都在分位时可合任意一个；
为增加开关到位后用于驱动操动机构的电机能准确制动，在接地开关或隔离开关合到位及分到位后增加微调功能，开关量输出电路10的接地开关继电器或隔离开关继电器在操动机构驱动电机的最后一转的4/5时动作及调节零点，隔离开关及接地开关合到位或分到位，开关量输出电路10的接地开关继电器或隔离开关继电器动作点分别单独设置微调时间，微调时间设为±150ms，接地开关或隔离开关两开关由合到位及分到位的调节时间也可以分别单独调节微调时间。以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，包括接地开关位移传感器(I)、隔离开关位移传感器(2)、开关量输入电路(3)、按键电路(4)、微处理器(5)、接地开关状态指示电路(6)、隔离开关状态指示电路(7)、接地开关动作计数电路(8)、隔离开关动作计数电路(9)、开关量输出电路(10)、电源电路(11)和工作状态指示电路(12)，所述接地开关位移传感器(I)的输出端与微处理器(5)的输入端连接，隔离开关位移传感器(2)的输出端与微处理器(5)的输入端连接，开关量输入电路(3)的输出端与微处理器(5)的输入端连接，按键电路(4)的输出端与微处理器(5)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与接地开关状态指示电路(6)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与隔离开关状态指示电路(7)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与接地开关动作计数电路(8)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与隔离开关动作计数电路(9)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与开关量输出电路(10)的输入端连接，电源电路(11)的输出端与微处理器(5)的输入端连接，微处理器(5)的输出端与工作状态指示电路(12)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，接地开关位移传感器(I)和隔离开关位移传感器(2)分别安装在接地开关和隔离开关的操动机构上，接地开关操动机构带动接地开关位移传感器(I)移动，隔离开关操动机构带动隔离开关位移传感器(2)移动。
3.根据权利要求2所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，接地开关状态指不电路(6)包括第一发光条，第一发光条的输入端与微处理器(5)连接,第一发光条全亮表示接地开关在分位，全灭表示接地开关在合位，一部分亮表示接地开关在中间某一位置；隔离开关状态指示电路(7)包括第二发光条，第二发光条的输入端与微处理器(5)连接，隔离开关状态指示电路(7)的第二发光条全亮表示隔离开关在合位，全灭表示隔离开关在分位，一部分亮表示隔离开关在中间某一位置。
4.根据权利要求1所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，接地开关动作计数电路(8)和隔离开关动作计数电路(9)的动作次数通过数码管或液晶屏显/Jn ο
5.根据权利要求1所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，工作状态指示电路(12)通过第三发光管指示接地开关和隔离开关是在正常工作位还是在非正常工作位卡死，第三发光管的输入端与微处理器(5)连接。
6.根据权利要求1所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，开关量输出电路(10)包括接地开关继电器、隔离开关继电器、接地开关输出接线端子和隔离开关输出接线端子，所述接地开关继电器的触点与接地开关输出接线端子相连，隔离开关继电器的触点与隔离开关输出接线端子相连。
7.根据权利要求1所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪，其特征在于，开关量输入电路(3)采用高低电平信号输入。
8.高压开关柜三工位操动机构状态指示仪的状态指示方法，包括以下步骤: 1)由接地开关位移传感器、隔离开关位移传感器采集接地开关和隔离开关位置状态信息，并将信息输入到微处理器； 2)微处理器对接地开 关和隔离开关位置状态数据进行处理，当接地开关和隔离开关在中间位置停留超过30秒时，微处理器将报警信息输出至工作状态指示电路，工作状态指示电路(12)的第三发光管闪烁，同时开关量输出电路(10)的接地开关继电器或隔离开关继电器的常开点闭合，当开关量输入电路(3)的开关接点闭合时报警解除，当开关量输入电路(3)的开关接点断开时，正常报警； 3)当隔离开关由分位到合位，到位后开关量输出电路(10)的隔离开关继电器常闭接点变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭；当隔离开关由合位到分位，到位后开关量输出电路(10)的隔离开关继电器常闭接点变常开，同时隔离开关继电器另一接点由常开变常闭； 4)当接地开关由分位到合位，到位后开关量输出电路(10)的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭；当接地开关由合位到分位，到位后开关量输出电路(10)的接地开关继电器常闭接点变常开，同时接地开关继电器另一接点由常开变常闭。
9.根据权利要求8所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪的状态指示方法，其特征在于，还包括复位的步骤:在接地开关分闸时，接地开关由合位到分位，接地开关到位后开关量输出电路的接地开关继电器触点由常闭变常开，当开关量输出电路的接地开关继电器触点出现故障，外接使开关量输出电路的接地开关继电器触点强行接通，按键电路的复位开关具有带自锁的按键，按键触点并联在开关量输出电路的接地开关继电器常开点两端。
10.根据权 利要求8所述的高压开关柜三工位操动机构状态指示仪的状态指示方法，其特征在于，只有当隔离开关由合位到分位后接地开关才能动作，反之只有当接地开关由合位到分位后隔离开关才能动作，当接地开关或隔离开关有一个在合位时，另一开关禁止动作；如果接地开关或隔离开关两个都在分位时可合任意一个。
全文摘要
本发明公开了高压开关柜三工位操动机构状态指示仪及其状态指示方法，指示仪包括分别与微处理器相连的接地开关位移传感器、隔离开关位移传感器、开关量输入电路、按键电路、微处理器、接地开关状态指示电路、隔离开关状态指示电路、接地开关动作计数电路、隔离开关动作计数电路、开关量输出电路、电源电路、工作状态指示电路。本发明可以实时采集隔离开关和接地开关的位置信息。
文档编号H01H9/16GK103151196SQ20131006709
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者张金波, 鲁帅, 范凯, 高军志, 霍署琴 申请人:河海大学常州校区