一种变电站隔离开关防止电气误操作装置的制作方法

1.本实用新型属于电力系统变电站电气操作领域，尤其是一种变电站隔离开关防止电气误操作装置。


背景技术：

2.电力系统变电站内的隔离开关的操作需要按照特定的逻辑顺序进行操作，不同变电站主接线下有着不同的操作逻辑，若隔离开关操作顺序错误，将造成电力系统带接地点送电、或带负荷断隔离开关的恶性误操作，这类恶性误操作轻则设备烧毁，重则造成人生伤亡或电网失稳事故。
3.目前变电站内的可电动操作的隔离开关设备防误操的电气闭锁功能，是由控制电缆接入闭锁电路的方式实现，该方式是由各处隔离开关敷设控制电路，最终将各电路连接在一起，以实现一个隔离开关的电气防误操的闭锁功能，使用控制电缆接线方法存在问题有：
4.1、闭锁信息不能共享，闭锁信息依靠控制电缆传递，无法实现多个装置共享闭锁信息，实现一个闭锁逻辑，需要敷设一根控制电缆接取隔离开关的位置触点通过电缆接线的形式来实现，需要实现多个逻辑就要敷设多根控制电缆，多次接取同一个隔离开关的位置触点实现；
5.2、控制电缆接线松动导致闭锁功能失效，使用二次接线实现电路上的闭锁逻辑，当控制电缆接线松动、错误时隔离开关开关将失去电气闭锁功能，如果修改隔离开关闭锁逻辑需改变二次接线，施工难度大；
6.3、闭锁逻辑需要大量控制电缆接线实现，当被闭锁的隔离开关受多个其它设备状态闭锁时需要敷设大量的控制电缆实现功能，回路将变得较为繁杂，不利于设备维护；
7.4、闭锁状态不直观，隔离开关的闭锁状态显示不直观，需专业人员检查隔离开关状态并查看闭锁电路状态才能明确闭锁逻辑是否正常。


技术实现要素：

8.针对变电站内，可电动操作隔离开关的电气防止误操，由控制电缆接线实现闭锁功能的技术手段存在着，闭锁信息不能共享、控制电缆接线松动导致闭锁功能失效、闭锁逻辑需要依靠大量控制电缆接线实现、闭锁状态不直观的问题，本实用新型提出一种变电站隔离开关防止电气误操作装置。
9.本实用新型在隔离开关就近采集隔离开关位置状态，并根据设定好的闭锁逻辑输出接点闭锁信息，以实现隔离开关的电气防止误操作的闭锁功能，最终减少隔离开关电气防误操的控制电缆的使用量，并且隔离开关闭锁状态直观可见，各隔离开关闭锁信息可供给多个装置共享，让隔离开关闭锁功能更改或扩展更加容易简单。
10.本实用新型的技术方案具体如下：
11.一种变电站隔离开关防止电气误操作装置，包括接口电路，光通信接口、开关量采
集单元、开出量输出模块、逻辑判断单元与接口电路连接；
12.开关量采集单元由光电隔离元件配置信号处理电路组成，外部隔离开关位置辅助接点控制光电隔离元件的发光、熄灭，开关量采集单元采集隔离开关位置的数字状态，并把采集到的信息传递给逻辑判断单元进行逻辑判断；
13.逻辑判断单元依据采集的开关量状态，根据设定好的逻辑进行判断，根据判断结果输出闭锁、解锁信息；
14.通过开关量输出单元闭锁或解锁受控隔离开关的电气操作回路，同时将采集的开关量位置、判断的结果通过光纤通信接口传递给其它装置和图形显示单元。
15.进一步地，变电站隔离开关防止电气误操作装置还包括若干信号灯和电源，若干信号灯与接口电路连接，电源与接口电路连接。
16.进一步地，至少一个变电站隔离开关防止电气误操作装置安装于隔离开关机构箱内。
17.进一步地，图形显示单元显示正常、异常、解锁、闭锁的图形化信息；光通信接口与图形显示单元连接，接收闭锁信息，通过接口电路传递给逻辑判断单元，同时通过接口电路接收逻辑判断单元传递来的闭锁信息，通过发送端口发送信息。
18.进一步地，开关量输出单元接收逻辑判断的结果，开关量输出单元将输出触点串接于隔离开关的电气操作回路中。
19.进一步地，包括四个指示灯，依次为运行、异常、闭锁、解锁，四个指示灯颜色不同，正常时运行灯亮、异常灯熄灭。
20.进一步地，变电站隔离开关防止电气误操作装置还设置有调试接口，调试接口与接口电路连接，调试计算机与调试接口相连，调试计算机向变电站隔离开关防止电气误操作装置写入、读取闭锁逻辑、调取装置的状态，变电站隔离开关防止电气误操作装置输出小型密封继电器常闭式空接点，串联接入隔离开关的电动操作回路中，输出闭锁触点打开切断隔离开关的电气操作回路，以实现隔离开端的电气闭锁，小型密封继电器由逻辑判断单元控制，逻辑判断为闭锁时，控制输出继电器触点打开切断隔离开关的电气操作回路，逻辑判断为解锁时，控制输出继电器触点闭合让隔离开关的电气操作回路解锁，具备电操功能。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果具体如下：
22.1、本实用新型通过就地采集信息，组网共享信息的技术，避免隔离隔离开关电气防误操需要依靠大量控制电缆接线的问题，节约了控制电缆的使用量；
23.2、本实用新型将电路上复杂繁琐的电路都集成，外围接口电路只有少量开入、开出电路、其它由通信、电源电路实现，简化了闭锁电路繁杂度，使隔离开关的电气控制电路简化，提高了设备维护工作的效率；
24.3、本实用新型避免了因为二次接线不牢固造成的闭锁失效，提高了设备的安全性能。
25.4、本实用新型使得变电站隔离开关的闭锁信息同一在图形显示单元上，图形化显示，隔离开关的闭锁、解锁状态图形化直观显示，一目了然，便于监视隔离开关的电气闭锁状态。
附图说明
26.图1是本实用新型的装置的结构框图；
27.图2是本实用新型的主接线示意图；
28.图3是本实用新型的图形显示单元进行信息交互的示意图；
29.图4是本实用新型的方法的流程图；
30.图5是本实用新型的装置的结构示意图；
31.其中，1.正常运行指示灯；2.异常指示灯；3.闭锁指示灯；4.解锁指示灯；5.调试接口；6.光纤通信接口；7.220v电源输入接口；8.开关量输入接口；9.开关量输出接口；1m：1段母线； 2m：2段母线；1mgd：1段母线接地开关；2mgd：2段母线接地开关；1g：1母侧隔离开关；2g：2母侧隔离开关；1gd：断路器靠母线侧接地开关；2gd：断路器靠线路侧接地开关；3g：线路侧隔离开关；3gd：线路接地开关；qf：断路器。
具体实施方式
32.下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
34.如图1所示，本实施例的变电站隔离开关防止电气误操作装置，包括接口电路，光通信接口、开关量采集单元、开出量输出模块、逻辑判断单元与接口电路连接。
35.开关量采集单元由光电隔离元件配置信号处理电路组成，外部隔离开关位置辅助接点控制光电隔离元件的发光、熄灭，采集隔离开关位置的数字状态，并把采集到的信息传递给逻辑判断单元进行逻辑判断。
36.逻辑判断单元依据采集的开关量状态传递来信息状态，进行逻辑判断，输出闭锁、解锁信息。
37.通过开关量输出单元闭锁或解锁受控隔离开关的电气操作回路，同时将采集的开关量位置、判断的结果通过光纤通信接口传递给其它就地装置和图形显示单元。
38.本实施例的装置对外采用光电隔离技术采集隔离开关的位置开关量状态，通过通信接口接收隔离开关位置状态、闭锁、解锁、自检信息，同时通过通信接口发送本身的隔离开关位置状态、装置的闭锁、解锁、自检信息，装置根据采集到的隔离开关位置、闭锁、解锁、闭锁信息进行逻辑判断，逻辑判断由采集的信息进行程序判断后输出，其判断结果控制开
出模块输出触点的闭合、断开。
39.将输出触点串接于隔离开关的电气操作回路中，当逻辑判断为解锁时开出触点闭合，受控隔离开关电操回路导通，此时解锁隔离开关电气操作，隔离开关可电操，当逻辑判断为闭锁时，串接于隔离开关电操电路的开出触点打开断开电操电路，隔离开关电操被闭锁不能被电操。同时逻辑判断结果还将点亮相应信号指示灯实现隔离开关闭锁、解锁状态的直观可视化，装置外观如图5所示。
40.如图5所示，本实施例的变电站隔离开关防止电气误操作装置包括壳体，壳体中设有处理器，处理器与调试接口5、开关量输出接口9(作为开关量输出单元)、光纤通信接口6(作为通信接口单元)、220v电源输入接口7、开关量输入接口8(作为开入量采集单元)、指示灯连接；调试接口、开关量输出接口、光纤通信接口、电源输入接口、开关量输入接口设于壳体一侧；图形显示单元与控制器连接；图形显示单元显示正常、异常、解锁、闭锁的图形化信息。指示灯包括正常运行指示灯1、异常指示灯2、闭锁指示灯3、解锁指示灯4，四个指示灯依次为绿色、黄色、红色、绿色。
41.本实施例以金属材质作为外壳，设计电路板将上述单元并集成在金属外壳中，采用接口电路连接各单元，实现各部件之间的信息交换。
42.如图3所示，本实施将两个上述装置安装于隔离开关机构箱内，通过光纤通信网络与图形显示单元进行信息交互，光纤通信网络作为通信部分，由光缆、和光交换机组成，光交换机由直流220v提供装置电源，光交换机连接各就地装置和图形显示单元，实现设备之间的数据交换。
43.图形显示单元，硬件由具备光纤通信功能的计算机构成，软件上按照与变电站一次主接线图一致的形式设计外观界面，同时采用与就地闭锁单元同一的通信协议，实现图形单元与各就地闭锁的单元的通信，根据采集到的隔离开关位置状态、各闭锁单元的正常、异常、解锁、闭锁状态，将信息转换成隔离开关合闸、分闸的图形显示，以及将各防止电气误操作装置的正常、异常、解锁、闭锁图形化显示。
44.图形显示单元可以人为操作发出控制命令，控制各闭锁单元进行解锁，闭锁输出。
45.如图4所示，本实施例的基于上述装置的方法，按以下进行：
46.开关量采集单元采集隔离开关位置状态，通过处理器进行数据存储和共享；逻辑判断单元依据采集的开关量状态传递来信息状态，进行逻辑判断，输出闭锁、解锁信息；通过开关量输出单元闭锁或解锁受控隔离开关的电气操作回路，同时将采集的开关量位置、判断的结果传递给其它就地装置和图形显示单元；其中，逻辑判断为异常时，隔离开关电气闭锁，逻辑判断为正常时，进一步判断是否解锁，若需要，则解除隔离开关闭锁，不需要，则隔离开关电气闭锁。
47.装置安装于隔离开关机构箱内，设置运行(绿色)、异常(黄色)、闭锁(红色)、解锁(绿色)四个指示灯，装置正常时，运行(绿色)点亮、异常(黄色)灯熄灭，装置自检故障时输出告警信息和告警触点、并输出闭锁量去闭锁隔离开关电气操作，同时装置运行(绿色)灯熄灭、异常(黄色)灯点亮、闭锁(红色)灯点亮。
48.装置通由通信口及自身开关量采集到的信息量判断受控隔离开关在被闭锁状态时，闭锁 (红色)灯点亮、解锁(绿色)灯熄灭；判断受控隔离开关无闭锁时，闭锁(红色)灯点熄灭、解锁(绿色)灯点亮。
49.装置设有光纤通信接口，用于装置组成网络后信息的传递；调试接口与接口电路连接，调试计算机与调试接口相连，调试计算机向装置写入、读取闭锁逻辑、调取装置的状态。输出小型密封继电器常闭式空接点通过2.5平方毫米的绝缘电缆线串联接入隔离开关的电动操作回路中，当输出闭锁触点打开切断隔离开关的电气操作回路，以实现隔离开端的电气闭锁，小型密封继电器首逻辑判断单元控制，当逻辑判断为闭锁时，控制输出继电器触点打开切断隔离开关的电气操作回路，当逻辑判断为解锁时，控制输出继电器触点闭合让隔离开关的电气操作回路解锁，具备电操功能。
50.电源输入为直流220v输入，输出3～5v直流电压通过接口电路供为逻辑模块、通信接口提供工作电源、输出12v直流电压通过接口电路供给开关量采集、开关量输出、信号灯输出模块作为工作电源。
51.开关量采集单元由光电隔离元件配置信号处理电路组成，由外部隔离开关位置辅助接点控制光电隔离元件的发光，熄灭采集到隔离开关的位置的数字状态，并通过接口电路把采集到的信息传递给逻辑判断模块进行逻辑判断。
52.通信接口由具备光纤通信功能的收、发端口及信号转换电路实现，收到其它装置发送来的闭锁信息后通过接口电路传递给逻辑判断模块，同时通过接口电路接收逻辑判断模块传递来的闭锁信息，通过发送端口向其它闭锁装置发送信息。
53.逻辑判断单元由性能稳定的单片机写入按照主接线制定好的闭锁判断程序，依据采集的开关量状态和其它装置传递来信息状态，进行逻辑判断，输出闭锁、解锁信息通过开关量输出模块去闭锁或解锁受控隔离开关的电气操作回路，同时将采集的开关量位置、判断的结果通过光纤通信接口传递给其它就地装置和图形显示单元。
54.图2为其中某一种主接线示意图。闭锁逻辑可以根据需求进行改变，将相应逻辑写入逻辑判断模块是现有技术，本实施例以主接线示意图2制定闭锁逻辑为：
55.(1)隔离开关1g采集一段母线接地开关1mgd、隔离开关1gd、断路器qf位置信息，当一段母线接地开关1mgd或隔离开关1gd或断路器qf在合闸位置时判断为隔离开关1g 被闭锁，当一段母线接地开关1mgd与隔离开关1gd与断路器qf都在分闸位置时判断为隔离开关1g解锁；
56.(2)隔离开关2g采集二段母线接地开关2mgd、隔离开关1gd、断路器qf位置信息，当二段母线接地开关2mgd或隔离开关1gd或断路器qf在合闸位置时判断为隔离开关2g 被闭锁，当二段母线接地开关2mgd与隔离开关1gd与断路器qf都在分闸位置时判断为 2g解锁；
57.(3)接地开关1gd采集隔离开关1g、隔离开关2g、断路器qf位置信息，当隔离开关1g或隔离开关2g或断路器qf在合闸位置时判断为接地开关1gd被闭锁，当隔离开关 1g与隔离开关2g与断路器qf都在分闸位置时判断为接地开关1gd解锁；
58.(4)接地开关2gd采集隔离开关3g、断路器qf位置信息，当隔离开关3g或断路器 qf在合闸位置时判断为隔离开关3g被闭锁，当隔离开关3g与断路器qf都在分闸位置时判断为隔离开关3g解锁；
59.(5)隔离开关3g采集断路器qf、接地开关2gd、接地开关3gd位置信息、线路电压，当断路器qf或接地开关2gd或接地开关3gd在合闸位置时或线路有压时，判断为隔离开关3g被闭锁，当断路器qf与接地开关2gd与接地开关3gd在都在分闸位置以及线路无压时，判断为隔离开关3g解锁；
60.(6)接地开关3gd采集隔离开关3g位置信息、线路电压，当隔离开关3g在合闸位置时或线路有压时，判断为接地开关3gd被闭锁，当隔离开关3g在分闸位置时以及线路无压时判断为接地开关3gd解锁；
61.(7)一段母线接地开关1mgd采集连接于一段母线上所有隔离开关位置信息，当任意一个连接于一段母线隔离开关处于合闸位置时判断为1mgd被闭锁，当所有连接于一段母线隔离开关都处于分闸位置时判断为1mgd解锁；
62.(8)二段母线接地开关2mgd采集连接于二段母线上所有隔离开关位置信息，当任意一个连接于二段母线隔离开关处于合闸位置时判断为2mgd被闭锁，当所有连接于二段母线隔离开关都处于分闸位置时判断为2mgd解锁。
63.开关量输出单元由接口电路和逻辑判断单元连接，接收逻辑判断的结果，开关量输出模块将输出触点串接于隔离开关的电气操作回路中，当逻辑判断为解锁时开出触点闭合，受控隔离开关电操回路导通，此时解锁隔离开关电气操作，隔离开关可电操，当逻辑判断为闭锁时，串接于隔离开关电操电路的开出触点打开断开电操电路，隔离开关电操被闭锁不能被电操。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。