一种断路器操作机构箱的制作方法

本发明涉及操作机构箱，尤其涉及一种断路器操作机构箱。

背景技术：

电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的依赖程度也越来越高。为了实现电网的可靠、安全、经济、高效等众多效益，大力建设智能电网是目前以至于未来电力系统的主要发展方向。而断路器作为电力系统中最重要的控制元件，其智能化对推动整个电网的智能化起着至关重要的作用。

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器的操作机构箱是独立于断路器本体外的对断路器进行操作的机械操动装置，其主要任务是将其他形式的能量转换成机械能，使断路器准确地进行分合闸操作。

在断路器的智能化方面的研究很少，尤其是高压断路器方面，其发明改进大多数集中在机械以及元器件上面，更多的依赖于新材料，新技术的出现，从结构或者材料性能方面对断路器动作性能、成本进行优化，并没有真正的将网络通信、处理器等技术与断路器做到有机的结合，实现断路器真正的智能化控制。

目前常规的断路器操作机构箱，是通过大量电缆将机构箱内的大量信号连接至断路器附近的汇控柜中完成操作回路、联闭锁回路等，将外部电信号接入，经由大量常规的机械辅助开关和辅助继电器相配合的控制回路后，作用于合闸、跳闸线圈，控制断路器的分合闸动作。

由于整个控制和信号反馈的过程中，信号的传输会经过大量的电缆、端子、继电器等元器件，影响了断路器的可靠性。大量的电缆增加了接线和调试的工作量。统计结果表明，断路器二次回路的故障是断路器故障的重要因素。目前在汇控柜中安装的智能终端等设备，并没有减少断路器对外的电缆信号，回路可靠性也没有得到本质性的提高。

因此，目前亟待出现一种断路器操作机构箱，将断路器的二次控制回路与计算机控制技术、网络通信技术进行有机的结合，简化机构箱内的二次电气控制回路，从而提高断路器的可靠性。

技术实现要素：

本发明提供了一种断路器操作机构箱，其目的之一在于解决目前常规断路器的二次控制回路与操作机构箱本体分离，信号通过大量电缆传输，信号因转换环节过多致使断路器可靠性降低的问题。

本发明提供一种断路器操作机构箱，包括：通信模块、控制模块、跳闸机构、合闸机构、储能装置，以及为所述通信模块和所述控制模块供电的电源模块；

所述通信模块接收命令，并将接收命令对应的信号上传至所述控制模块，所述控制模块输出合闸允许信号、合闸动作信号、跳闸允许信号、跳闸动作信号、储能允许信号、储能动作信号中的一个或多个信号，各个信号相互配合或独立的控制所述跳闸机构、合闸机构、储能装置动作。

在本发明一具体实施例中，所述通信模块包括N个通讯接口，所述N为自然数。

在本发明一具体实施例中，所述控制模块包括M个处理器，所述M为自然数。

在本发明一具体实施例中，所述的M个处理器中的任一个处理器可以连接至所述N个通信接口中的任一个或者多个接口。

在本发明一具体实施例中，所述的跳闸机构接收所述M个处理器发出的1至x个跳闸允许信号或跳闸动作信号，所述1至x个跳闸允许信号或跳闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至x个跳闸允许信号和跳闸动作信号均输出有效状态时，所述跳闸机构内的跳闸线圈带动所述跳闸机构完成跳闸动作，所述x为自然数。

在本发明一具体实施例中，所述的合闸机构接收所述M个处理器发出的1至y个合闸允许信号或合闸动作信号，所述1至y个合闸允许信号或合闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至y个合闸允许信号和合闸动作信号均输出有效状态时，所述合闸机构内的合闸线圈带动所述合闸机构完成跳闸动作，所述y为自然数。

在本发明一具体实施例中，所述储能装置接收所述的M个处理器发出的1至z个储能允许信号或储能动作信号，所述z为自然数，所述1至z个储能允许信号或储能动作信号做逻辑与处理，当所述1至z个储能允许信号和储能动作信号均为有效状态时，所述储能装置内的储能电机动作，带动所述储能装置储能，所储能量用于断路器分闸和合闸动作。

在本发明一具体实施例中，还包括开关位置指示装置，所述的开关位置指示装置能够指示开关当前处于分闸或者合闸位置，并提供开关的位置指示信号，

所述控制模块根据所述开关位置指示装置发送的信号以及所述通信模块发送的信号进行信号输出。

在本发明一具体实施例中，还包括储能监视装置，所述的储能监视装置与所述储能装置配合，反应所述储能装置的储能情况；

所述控制模块根据所述储能监视装置发送的信号以及所述通信模块发送的信号进行信号输出。

本发明的技术方案具有以下优点：本发明将断路器操作所需的各种信息，由装在断路器设备内的控制模块直接处理，使断路器通过其操作机构箱就能够独立地执行各项控制功能，而不依赖于外部的控制柜和大量电缆，这将大大简化断路器的二次回路，提高变电站二次系统的可靠性和安全性。同时，对于整个断路器的安装调试过程也会变得简单，因为其控制单元在其机构箱内，调试时不需要外部的大量接线工作，这可以减少厂内调试工作量和现场的施工调试工作量，也将更有利于设备的运输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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实现方式。

图1为本发明断路器操作机构箱示意图；

图2a和图2b为本发明通信接口的两种实施例示意图；

图3为本发明信号冗余处理方案的实施例示意图；

图4为本发明控制模块与跳闸机构、合闸机构、储能装置之间信号连接示意图；

图5为本发明分/合闸机构一实施例示意图；

图6为本发明分/合闸机构另一实施例示意图；

图7a和图7b为本发明分/合闸机构再一实施例示意图；

图8a和图8b为本发明分/合闸机构再一实施例示意图；

图9a和图9b为本发明储能装置一实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种断路器操作机构箱，包含电源模块11、通信模块12、控制模块13、跳闸机构14、合闸机构15、储能装置16、开关位置指示装置17以及储能监视装置18。其中，所述电源模块11为所述通信模块12、所述控制模块13提供工作电源。

本发明所述通信模块12包括N个冗余的通信接口，所述N为自然数。所述通信接口可以采用电气的通信接口，如RS485、RS422、10/100/1000Base-T网络接口；或者光纤通信接口，如10/100/1000Base-Fx光纤以太网接口等。外部信号可以由电气总线或者光纤总线接入所述通信模块12的通信接口，同时所述机构箱内的信号也可以通过所述通信接口对外传输。

图2为所述通信模块12的两种实施例。参见图2a，所述通信模块12包含冗余的n个通信接口与通信介质一一对应。参见图2b，所述通信模块12包含冗余的n个通信接口共用通信介质，通信信号进入机构箱后，以电的方式同时连接至各个通信接口。

本发明所述控制模块13包含M个冗余的处理器，所述M为自然数。参见图1，所述N个通信接口连接至所述M个处理器。当所述通信接口为1个时，M个处理器共用1个通信接口；当通信接口为多个时，所述M个处理器分别与其中任意(一个或者多个)通信接口连接。

图3为所述通信模块12含2个通信接口、所述控制模块13含2个处理器的方案的实施例。2个通信接口各自提供数据给对应的处理器，处理器各自提供独立的命令输出给后续的控制回路，所述开关位置指示装置17以及储能监视装置18提供监视信号给处理器。

本发明中所述跳闸机构14、合闸机构15、储能装置16由所述控制模块13输出的控制信号进行控制。

参见图4，控制模块13包M个处理器，所述M个处理器任意连接到N个通信接口中的1个或者多个，实现通信接口和处理器的冗余。所述M个处理器通过所连接的通信接口接收跳闸、合闸、储能动作命令，采集由开关位置指示装置17以及所述储能监视装置18等机构内元件提供的状态信号中的一个或多个信号。经M个处理器分别处理综合后，每个处理器可以输出合闸允许信号、合闸动作信号、跳闸允许信号、跳闸动作信号、储能允许信号、储能动作信号中的一个或多个信号，各个信号可以相互配合或独立控制所述操作机构箱内的跳闸回路、合闸回路、储能回路的通断，从而控制断路器的动作。

所述跳闸机构14经所述M个处理器发出的1至x个跳闸允许信号或跳闸动作信号控制完成跳闸动作，x为自然数。多个跳闸允许信号或跳闸动作信号来自所述M个处理器中的一个或多个处理器，当这些跳闸允许信号和跳闸动作信号均处于有效状态时跳闸回路导通，驱动跳闸线圈，实现所述跳闸机构14的动作。所述有效状态即对应的处理器驱动信号处于该状态时表示所述跳闸机构14需要动作。

所述合闸机构15与所述跳闸机构14类同，亦是将M个处理器发出的1至y个合闸允许信号或合闸动作信号输入到所述合闸机构15，y为自然数。合闸允许信号和合闸动作信号均有效时，合闸回路导通，驱动合闸线圈，进而实现所述合闸机构15合闸机构动作。

图5～图8为所述控制模块13给出的跳/合闸信号控制跳/合闸机构的跳圈/合圈的部分实施例。

参见图5，由两个信号经过“与”逻辑对跳/合闸机构的跳圈/合圈进行控制，两个信号可以来自于同1个处理器，也可以来自于2个处理器。其具体实施方法为：信号1、信号2驱动独立的继电器(或电子开关回路)，受控制的继电器的输出接点(或电子开关回路的输出回路)串联，当信号1、信号2(为两个跳闸或合闸允许/动作信号)均有效时，跳圈/合圈所在回路导通，驱动跳/合闸机构动作。

参见图6，信号1、信号2分别控制同一个继电器(或电子开关回路)的正电源和负电源的导通，受控制的继电器的输出接点(或电子开关回路的输出回路)与跳圈/合圈所在回路串联，当信号1、信号2(为两个跳闸或合闸允许/动作信号)均有效时，继电器动作，跳圈/合圈导通，驱动跳/合闸机构动作。

图7a、图7b、图8a、图8b所示实施例，在图4、图5基础上，在跳圈所在回路中串入断路器合闸状态的常闭辅助接点，在合圈所在回路中串入断路器分闸状态的常闭辅助接点。当断路器分闸或合闸到位时，常闭触点断开，从而断开跳/合闸所在回路的电流，保护实施例中所示的继电器的接点，以免拉弧造成继电器接点烧损。

所述储能装置16接收所述的M个处理器发出的1至z个储能允许信号或储能动作信号，所述1至z个储能允许信号或储能动作信号做逻辑与处理，所述z为自然数。当所述1至z个储能允许信号和储能动作信号均为有效状态时，所述储能装置内的储能电机动作，带动所述储能装置储能，所储能量用于断路器分闸和合闸动作。

图9a和图9b为储能装置16的控制回路的实施例，其控制原理与跳/合闸回路的控制类似，不再赘述。

一般情况下，对于重要的跳闸、合闸回路，选择不少于2个信号配合进行控制，对于储能回路可靠性要求较低，1个信号控制也是可以满足的。每一个处理器都可以运算输出上述控制信号中的一个或多个信号，这与处理器的具体功能分配相关，均在本发明的保护范围。

替代的实施方式为：跳闸允许信号、合闸允许信号、储能允许信号为一个或两个共用的信号，称为启动信号，其他处理器输出跳/合闸信号和储能信号，只有在启动信号有效的情况下，跳/合闸信号和储能信号的输出才能起作用，该实施方式亦在本发明的保护范围。

本发明实施例开关位置指示装置17与跳/合闸机构配合，作为辅助开关能够直观地向外部传达出断路器的状态信息，同时也可以向其操作机构箱提供其状态信息，即向所述处理器发送状态信息作为运算条件，串联进二次控制回路构成逻辑闭锁的状态信息。同理，所述储能装置16通过所述储能监视装置18(如行程开关等)进行记录，并上传到处理器，同时做为断路器的其他动作的闭锁条件。机构箱中其他的状态信号传送给处理器或直接串联进控制回路，也属于本发明的保护范围。

本发明每个模块存在一种或几种典型实施例，各模块之间可以任意组合，增加实施的方法种类，均在本发明的保护范围。