空气开关安全装置及空气开关安全设备的制作方法

1.本发明涉及变电站安全领域，特别是涉及一种空气开关安全装置及空气开关安全设备。


背景技术：

2.随着变电技术的发展，目前最常见的变电技术设备为电力系统中的变电站。变电站端子箱中的空气开关作为变电站设备中重要组成，因此保证变电站端子箱空气开关按要求通断对于变电站设备安全稳定至关重要。
3.现有变电站设备停电操作完成后，为保障工作现场工作安全，需要将相关的空气开关断开，但由于工作人员技能水平不到位等因素，空气开关存在长期误合或断开等与要求状态不一致的风险，对变电站设备、电网、人身造成伤害。


技术实现要素：

4.基于此，针对上述问题，有必要提供一种空气开关安全装置及空气开关安全设备。
5.为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种空气开关安全装置，包括：
7.防护模块，设置于空气开关上方，用于隔离所述空气开关，以防止所述空气开关产生误触发动作；
8.状态提示模块，与所述防护模块连接，用于在所述防护模块与所述空气开关相对位置异常时，生成提示信号以提示所述防护模块状态异常。
9.在其中一个实施例中，还包括：
10.控制模块，分别与所述防护模块、所述状态提示模块连接，用于在接收到所述提示信号时，控制所述防护模块与所述空气开关相对位置处于预设正常范围。
11.在其中一个实施例中，所述防护模块包括：
12.隔离罩，设置于所述空气开关上方并与所述空气开关保持于预设距离范围内，用于隔离所述空气开关；
13.固定件，分别与所述空气开关、所述隔离罩连接，用于固定所述空气开关与所述隔离罩。
14.在其中一个实施例中，所述隔离罩背离所述空气开关的一侧设有提示面板，所述提示面板用于提示所述空气开关的安全作业信息。
15.在其中一个实施例中，所述固定件用于将所述空气开关的一端与所述隔离罩的一端连接，及将所述空气开关的另一端与所述隔离罩的另一端连接；其中：
16.所述状态提示模块，还用于在所述空气开关的一端与对应的所述隔离罩的一端相对移动后的相对距离超出阈值时，判定所述防护模块与所述空气开关相对位置异常。
17.在其中一个实施例中，所述状态提示模块包括：
18.信号生成单元，与所述防护模块连接，用于在所述防护模块与所述空气开关相对
位置异常时，生成所述空气开关状态异常信号；
19.提示单元；
20.触发单元，分别与所述信号生成单元、所述提示单元连接，用于在接收到所述空气开关状态异常信号时控制所述提示单元输出所述提示信号。
21.在其中一个实施例中，所述状态提示模块还包括：
22.通断控制单元，分别与所述信号生成单元、所述提示单元、所述触发单元连接，用于控制所述信号生成单元、所述提示单元、所述触发单元在所述空气开关安全装置中的投用状态。
23.在其中一个实施例中，所述信号生成单元包括：
24.行程开关，与所述防护模块连接，用于在所述防护模块与所述空气开关相对位置异常时，调整行程位移以生成所述空气开关状态异常信号。
25.在其中一个实施例中，所述触发单元包括：
26.第一保护子单元，与所述信号生成单元连接，用于根据所述空气开关状态异常信号生成第一保护动作；
27.第二保护子单元，与所述第一保护子单元连接，用于根据所述空气开关状态异常信号生成第二保护动作；
28.第三保护子单元，分别与所述第一保护子单元、所述第二保护子单元连接，根据所述第一保护动作、所述第二保护动作控制所述提示单元输出所述提示信号。
29.一种空气开关安全设备，包括：
30.如上述的空气开关安全装置；及
31.空气开关。
32.上述的空气开关安全装置及空气开关安全设备，通过设置于空气开关上方的防护模块用于隔离空气开关，以防止空气开关产生误触发动作；与防护模块连接的状态提示模块在防护模块与空气开关相对位置异常时，生成提示信号以提示防护模块状态异常，实现对空气开关通断状态进行有效监测，进而保证变电站设备安全稳定。
附图说明
33.图1为一个实施例中的一种空气开关安全装置的结构图；
34.图2为一个实施例中的一种空气开关安全装置的结构图；
35.图3为一个实施例中防护模块的具体结构图；
36.图4为一个实施例中防护模块的具体结构主视图；
37.图5为一个实施例中防护模块的具体结构左视图；
38.图6为一个实施例中防护模块的具体结构俯视图；
39.图7为一个实施例中状态提示模块的具体结构图；
40.图8为一个实施例中触发单元的具体结构图；
41.图9为一个实施例中状态提示模块的具体电路结构图；
42.图10为一个实施例中状态提示模块的具体电路结构图。
具体实施方式
43.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
45.参阅图1，为一个实施例中的一种空气开关安全装置的结构图。如图1所示，该空气开关安全装置包括防护模块100、状态提示模块200。
46.防护模块100，设置于空气开关上方，用于隔离空气开关，以防止空气开关产生误触发动作。
47.可选地，空气开关是变电站现场端子箱内的空气开关；防护模块100是临时或长时间固定在空气开关上，并与空气开关保持相对位置关系并构成安全防护区域的防护罩体结构，用于隔离保护空气开关，防止现场工作人员因误操作触发空气开关而造成变电站设备及人身损失。
48.状态提示模块200，与防护模块100连接，用于在防护模块100与空气开关相对位置异常时，生成提示信号以提示防护模块100状态异常。
49.可选地，状态提示模块200是变电站现场端子箱内的空气开关断开或者闭合状态的提示报警结构或电路。具体地，当固定在空气开关上的防护模块100正常打开时，即防护模块100与空气开关之间的相对位置关系保持在安全防护区域范围内，状态提示模块200不产生提示报警信号；当固定在空气开关上的防护模块100未经允许取下或者异常取下时，即防护模块100与空气开关之间的相对位置关系超出预设安全防护区域范围，状态提示模块200产生提示报警信号，该提示报警信号用于提示防护模块100与空气开关之间的相对位置关系处于异常状态。
50.本实施例中的空气开关安全装置，通过设置于空气开关上方的防护模块用于隔离空气开关，以防止空气开关产生误触发动作；与防护模块连接的状态提示模块在防护模块与空气开关相对位置异常时，生成提示信号以提示防护模块状态异常，实现对空气开关通断状态进行有效监测，进而保证变电站设备安全稳定。
51.参阅图2，为一个实施例中的一种空气开关安全装置的结构图。如图2所示，该空气开关安全装置包括防护模块100、状态提示模块200，还包括控制模块300。
52.防护模块100，设置于空气开关上方，用于隔离空气开关，以防止空气开关产生误触发动作。
53.状态提示模块200，与防护模块100连接，用于在防护模块100与空气开关相对位置异常时，生成提示信号以提示防护模块100状态异常。
54.控制模块300，分别与防护模块100、状态提示模块200连接，用于在接收到提示信号时，控制防护模块100与空气开关相对位置处于预设正常范围。
55.可选地，控制模块300是对空气开关断开或者闭合状态进行安全保护的控制结构；预设正常范围是指在保证防护模块100隔离空气开关以防止空气开关产生误触发动作情况
下，防护模块100与空气开关之间的相对位置关系变化范围。具体地，当固定在空气开关上的防护模块100未经允许取下或者异常取下时，即防护模块100与空气开关之间的相对位置关系超出预设安全防护区域范围，状态提示模块200产生提示报警信号，该提示报警信号用于提示防护模块100与空气开关之间的相对位置关系处于异常状态，与状态提示模块200连接的控制模块300在接收到来自状态提示模块200的提示报警信号时，控制防护模块100与空气开关的相对位置关系从异常状态调整为预设正常范围。
56.参阅图3，为一个实施例中防护模块的具体结构图。如图3所示，该防护模块包括隔离罩120、固定件140。
57.隔离罩120，设置于空气开关上方并与空气开关保持于预设距离范围内，用于隔离空气开关。
58.固定件140，分别与空气开关、隔离罩120连接，用于固定空气开关与隔离罩120。
59.可选地，隔离罩120是设置在变电站现场端子箱内的空气开关上方，并与空气开关保持在预设距离范围内，实现对空气开关的隔离保护作用，防止现场工作人员因误合空气开关而对变电站设备与工作人员造成损害。
60.固定件140，可以是用于将变电站现场端子箱内的空气开关固定于特定位置的固定结构。
61.在一个实施例中，隔离罩背离空气开关的一侧设有提示面板，提示面板用于提示空气开关的安全作业信息。
62.可选地，提示面板是质地轻巧的透明塑料，且能从外侧直接透过该透明塑料观测内部空气开关状态；安全作业信息是空气开关安全操作指引，可以是刻在指示面板正面背离空气开关一侧的提示标语“禁止合闸，有人工作”。
63.参阅图4，为一个实施例中防护模块的具体结构主视图；参阅图5，为一个实施例中防护模块的具体结构左视图；参阅图6，为一个实施例中防护模块的具体结构俯视图。
64.在一个实施例中，如图4所示，为了保证空气开关与防护模块之间充分隔离，即将空气开关全部遮挡在防护模块内部区域，按照现场端子箱空气开关的大小设计防护模块的正面尺寸即隔离罩正面尺寸。可选地，将防护模块的正面尺寸设计为45mm*45mm。
65.在一个实施例中，如图4、图5及图6所示，防护模块100上下两端向靠近空气开关的一侧各有一段延伸部分，延伸部分由连接杆110相连，连接杆110中上部分为锯齿状，用于连接固定件140。上端延伸部分150下端配置电路盒130，用于放置状态提示模块及接触器等，可选地，电路盒130长、宽、高尺寸设计为17mm*35mm*25mm。根据现场空气开关的大小及电路设计的要求，延伸部分的尺寸为上端延伸部分151延伸40mm，宽5mm；下部延伸部分152延伸5mm，宽5mm。
66.在其中一个实施例中，固定件140用于将空气开关的一端与隔离罩120的一端连接，及将空气开关的另一端与隔离罩120的另一端连接；其中：状态提示模块，还用于在空气开关的其中一端与对应的隔离罩120的其中一端相对移动后的相对距离超出阈值时，判定防护模块与空气开关相对位置异常。
67.可选地，固定件140是用于将防护模块100固定在空气开关上的卡扣，卡扣包括上方卡扣141、下方卡扣142。在一个实施例中，由于上方设置有状态提示模块及接触器等，故上侧卡扣设计为固定卡扣；下方卡扣142设计为移动卡扣，可以根据现场空气开关的大小进
行调节。下方卡扣142内侧设置毛糙面，方便固定。当防护模块100放置在空气开关上，上方卡扣141与空气开关上方接触，用手指将下方卡扣142向上按紧，通过锯齿状连接杆，将卡扣固定，防止卡扣下滑，最终将防护罩固定在空气开关上。此外，为增加卡扣的摩擦力，卡扣设计为平面卡扣。在一个实施例中，如图5、图6所示，根据现场空气开关的尺寸，上方卡扣141、下方卡扣142尺寸设计为：45mm*30mm。
68.需注意下方卡扣与隔离罩连接。下方卡扣向上移动时，隔离罩同时随着卡扣向上移动。使用时上卡扣接触空气开关上方，在下卡扣下方施加向上作用力，下卡扣连同隔离罩向上移动，直至卡住空开且装置内行程开关有一定相对位置隔离空间。通过连接杆中的锯齿状设计，增大卡扣与连接杆的摩擦力，使卡扣不易松动，将空气开关固定在上下卡扣之间。
69.其中，空气开关的一端与对应的隔离罩的一端相对移动后的相对距离超出阈值，可以是防护模块的隔离罩的上方与空气开关上方的相对移动后的相对距离超出预设阈值，也可以是防护模块的隔离罩的下方与空气开关下方的相对移动后的相对距离超出预设阈值，还可以是防护模块的隔离罩的上方、下方与空气开关上方、下方的相对移动后的相对距离均超出预设阈值。
70.参阅图7，为一个实施例中状态提示模块的具体结构图。如图7所示，该状态提示模块包括信号生成单元710、提示单元720、触发单元730。
71.信号生成单元710，与防护模块连接，用于在防护模块与空气开关相对位置异常时，生成空气开关状态异常信号。
72.可选地，信号生成单元710与防护模块连接的行程开关；用于在防护模块与空气开关之间的相对位置关系处于异常状态时，行程开关改变断开或者闭合状态，调整行程位移以生成空气开关状态异常信号。
73.提示单元720。
74.可选地，提示单元720与信号生成单元710连接，包括灯光信号提示结构，还包括声音信号提示结构。
75.触发单元730，分别与信号生成单元710、提示单元720连接，用于在接收到空气开关状态异常信号时控制提示单元输出提示信号。
76.可选地，如图8所示，触发单元包括第一保护单元732、第二保护单元734、第三保护单元736。
77.其中，第一保护子单元732，与信号生成单元连接，用于根据空气开关状态异常信号生成第一保护动作；第二保护子单元734，与第一保护子单元732连接，用于根据空气开关状态异常信号生成第二保护动作；第三保护子单元736，分别与第一保护子单元732、第二保护子单元734连接，根据第一保护动作、第二保护动作控制提示单元输出提示信号。
78.可选地，第一保护单元732是电压继电器，第一保护动作是指电压继电器两端产生电压，电压继电器励磁进行继电启动；第二保护单元734是时间继电器，第二保护动作是指时间继电器两端产生电压，时间继电器励磁进行继电启动；第三保护单元736是中间继电器，第三保护动作是指中间继电器两端产生电压，中间继电器励磁进行继电启动。
79.在一个实施例中，在变电站现场，当防护模块未经正常运行取下时，即防护模块与空气开关之间的相对位置关系异常时，防护模块中的行程开关触点压力消失，行程开关位
移复位，行程开关未接入保护电路，而电压继电器两端产生电压，电压继电器励磁继电；电压继电器继电后，时间继电器两端也产生电压，时间继电器励磁进行继电启动以是时间继电器控制的延迟断开的节点控制断开；此外，电压继电器继电后，中间继电器两端也产生电压，中间继电励磁继电后，中间继电器节点导通，以控制提示单元中的灯光信号提示结构、声音信号提示结构开始发出报警提示信号。
80.在一个实施例中，状态提示模块包括信号生成单元、提示单元、触发单元，还包括保护单元。
81.可选地，保护单元是状态提示模块即提示报警结构或电路中的连接片。当防护模块中的隔离罩因现场作业需求正常取下时，值班人员或者控制模块将连接片放置在提示报警结构上方，将行程开关回路短接，再调整隔离罩与空气开关之间的相对位置关系，此时电压继电器两端短接，继电器不进行继电保护动作，因此提示单元中的灯光信号提示结构、声音信号提示结构不会发出报警提示信号；当防护模块中的隔离罩需重新投用时，值班人员或者控制模块将连接片从提示报警结构上方取下，电压继电器的电压将取决于行程开关的通断，即隔离罩与空气开关之间的相对位置关系决定行程开关的通断，构成状态提示模块。可选地，保护单元下方设置磁铁结构，用于实现连接片与提示报警结构充分、有效连接。
82.参阅图9，为一个实施例中状态提示模块的具体电路结构图。如图9所示，该变电站现场端子箱内的空气开关断开或者闭合状态的提示报警结构或电路，该提示报警结构包括电压继电器qdj、第一断路器mcb1、行程开关xckg、连接片kp、电阻r、电压源u。
83.其中，电压源u、电阻r、电压继电器qdj、第一断路器mcb1串联连接构成回路，行程开关xckg与电压继电器qdj并联连接，连接片kp与行程开关并联连接。
84.参阅图10，为一个实施例中状态提示模块的具体电路结构图。如图10所示，该状态提示模块包括电压继电器qdj、中间继电器zjj、时间继电器sjj、灯光信号提示结构ld、声音信号提示结构sound、第二断路器mcb2、第三断路器mcb3。
85.其中，电压继电器qdj开关部分的一端与外部输入电源一端连接，电压继电器qdj开关部分的另一端与中间继电器zjj线圈部分的一端连接，中间继电器zjj线圈部分的另一端与时间继电器sjj开关部分的一端连接，时间继电器sjj开关部分的另一端与外部输入电源的另一端连接，中间继电器zjj开关部分与电压继电器qdj开关部分连接并联；时间继电器sjj线圈部分的一端与外部输入电源的一端连接，时间继电器sjj线圈部分的另一端与电压继电器qdj的一端连接；第二断路器mcb2的一端、第三断路器mcb3的一端、中间继电器zjj的一端共接，第二断路器mcb2的另一端与灯光信号提示结构ld的一端连接，第三断路器mcb3的另一端与声音信号提示结构sound的一端连接，灯光信号提示结构ld的另一端、声音信号提示结构sound的另一端、外部输入电源的一端共接。
86.在一个实施例中，一种空气开关安全设备，包括：如上述实施例中的安全开关安全装置；及空气开关。
87.变电站现场端子箱中的空气开关主要包括以下几类空气开关：1、断路器、隔离开关的控制电源空气开关；2、电压互感器端子箱中保护、计量、测量等二次电压空气开关；3、照明电源、加热电源、风机电源等辅助电源空气开关。在变电站设备停电操作完成后，为保障工作现场工作安全，需要将相关的空气开关断开，否则可能对设备、电网、人身造成伤害。为了避免产生误合空气开关的风险，值班员在许可工作票前，会在相关空气开关上悬挂“禁
止合闸，有人工作！”标识牌。该种标识牌通过绳子悬挂在空气开关上，主要存在以下不足：1、标识牌通过绳子悬挂在空气开关上，由于空气开关外部较为光滑，存在标识牌易脱落的情况；2、标识牌悬挂在空气开关下方，未有效遮盖空气开关，在班组管理不到位的情况下，依然存在工作班人员直接操作空气开关的风险；3、标识牌无防取下装置，班组管理不到位的情况，人员可能取下空气开关悬挂的标识牌，导致空气开关失去安全措施。
88.本实施例中提供的空气开关安全设备，通过卡扣将安全开关安全装置固定在空气开关上，防止安全措施脱落，避免标识牌易脱落的情况；通过防护模块的防护罩体结构设计，可将空气开关完全保护在该安全开关安全装置中，防止人员误合空气开关；通过状态提示模块设计，当其他人员非正常运行取下该安全开关安全装置时，该安全开关安全装置会自动发出报警提示信号，而当工作完成后，恢复安全措施时，通过连接片的安装，可使安全开关安全装置安全取下而不报警，防止人员在工作中随意变更安全开关安全设备的断开或闭合情况；从而在变电站设备停电操作完成后，实现对空气开关通断状态进行有效监测，即空气开关安全设备可有效保障工作现场中空气开关的安全防护，进而保证变电站设备安全稳定。
89.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
90.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。