多电源输出断路器控制保护装置的制作方法

本实用新型涉及断路器保护技术领域，特别是涉及一种多电源输出断路器控制保护装置。

背景技术：

在城市轨道交通牵引供电系统中，断路器处于高压带电状态，如果直接对断路器本体操作，将对操作人员带来一定的安全隐患，因此通常会通过设置控制保护系统实现远距离控制断路器的分合闸，并且在断路器发生故障或异常状态时，由控制保护系统发出报警信号通知相关人员或直接切断故障区域，从而保护断路器和人员的安全，减小故障带来的损失。

控制保护系统一般由交流电源或者直流电源供电，交流电源易提供，但断电后系统就会退出运行且无法再保护断路器；直流电源需要由交直流逆变器实现，但断电后可由蓄电池供应以保护断路器，相对稳定。具体选择何种控制保护电源形式，由设计者根据具体情况设定。

正常情况下，城市轨道交通牵引供电系统会设置电源屏给控制保护系统供电，但在设备送电前的调试阶段，正式电源往往还没有接入，导致控制保护系统无法启用，而正式电源的接入都比较靠后，为了满足现场调试要求，需要临时外部接入ac380v电源来保证控制保护系统的正常供电，而控制保护系统对输入电源有一定的要求，往往找到需要的、合适的临时电源需要花费很大的精力，会影响到调试进度，乃至送电时间。因此，如何寻找到合适的临时电源满足正式电源送电前的调试阶段，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

基于此，本实用新型提供了一种多电源输出断路器控制保护装置，能够提供多种形式的输出电源，满足不同断路器的调试要求。

一种多电源输出断路器控制保护装置，包括：直流供电回路、合闸开关和分闸开关，其中，

直流供电回路包括并联连接的多个供电子回路，用以输出多个电压等级直流电，直流供电回路的第一输入端与交流电源输入端的一端相连，直流供电回路的第二输入端与交流电源输入端的另一端相连，直流供电回路的第一输出端与断路器的分合闸公共触点相连；

合闸开关的一端与直流供电回路的第二输出端相连，合闸开关的另一端与断路器的合闸触点相连；

分闸开关的一端与直流供电回路的第二输出端相连，分闸开关的另一端与断路器的分闸触点相连。

在其中一个实施例中，直流供电回路包括第一供电子回路和第二供电子回路，第一供电子回路包括第一开关、第一继电器和第一整流电路，第二供电子回路包括第二开关、第二继电器和第二整流电路，其中，

直流供电回路的第一输入端依次经过并联连接的第一开关和第一继电器的第一常开触点、第一继电器的线圈、第二继电器的第一常闭触点与第一整流电路的第一输入端相连，第一整流电路的第二输入端与直流供电回路的第二输入端相连，第一整流电路的第一输出端依次经过第一继电器的第二常开触点、第二继电器的第二常闭触点与直流供电回路的第一输出端相连，第一整流电路的第二输出端依次经过第一继电器的第三常开触点、第二继电器的第三常闭触点与直流供电回路的第二输出端相连；

直流供电回路的第一输入端依次经过并联连接的第二开关和第二继电器的第一常开触点、第二继电器的线圈、第一继电器的第一常闭触点与第二整流电路的第一输入端相连，第二整流电路的第二输入端与直流供电回路的第二输入端相连，第二整流电路的第一输出端依次经过第二继电器的第二常开触点、第一继电器的第二常闭触点与直流供电回路的第一输出端相连，第二整流电路的第二输出端依次经过第二继电器的第三常开触点、第一继电器的第三常闭触点与直流供电回路的第二输出端相连。

在其中一个实施例中，保护装置还包括电源开关，电源开关包括第一子开关和第二子开关，

第一子开关的一端与直流供电回路的第一输出端相连，第一开关的另一端与断路器的分合闸公共触点相连；

第二子开关的一端与直流供电回路的第二输出端相连，第二子开关的另一端与合闸开关的一端和分闸开关一端分别相连。

在其中一个实施例中，保护装置还包括直流电压表，直流电压表并联在直流供电回路的第一输出端与直流供电回路的第二输出端之间。

在其中一个实施例中，保护装置还包括延时控制回路，延时控制回路的第一输入端与交流电源输入端的一端相连，延时控制回路的第二输入端与交流电源输入端的另一端相连，延时控制回路的输出端与断路器对应的开关柜合闸回路、断路器对应的开关柜跳闸回路和断路器的上一级断路器对应的开关柜跳闸回路分别相连。

在其中一个实施例中，延时控制回路包括第三开关、第三继电器、第一时间继电器、第二时间继电器和第三时间继电器，其中，

延时控制回路的第一输入端依次经过并联连接的第三开关和第三继电器的第一常开触点、第三继电器的线圈、第一时间继电器的线圈和第二时间继电器的延时常闭触点与延时控制回路的第二输入端相连，第一时间继电器的线圈和第二时间继电器的延时常闭触点串联后还与第二时间继电器的线圈和第三时间继电器的线圈并联连接；

第一时间继电器的延时常开触点的两端连接断路器对应的开关柜合闸回路，第二时间继电器的延时常开触点的两端连接断路器对应的开关柜跳闸回路，第三时间继电器的延时常开触点的两端连接断路器的上一级断路器对应的开关柜跳闸回路分别相连。

在其中一个实施例中，保护装置还包括交流供电回路，交流供电回路包括第四开关和第四继电器，其中，

第四开关和第四继电器的第一常开触点并联后与第四继电器的线圈串联在交流电源输入端的一端与交流电源输入端的另一端之间，第四继电器的第二常开触点串联在交流电源输入端的一端与延时控制回路的第一输入端之间。

在其中一个实施例中，第四继电器的常闭触点串联在交流电源输入端的一端与直流供电回路的第一输入端之间。

在其中一个实施例中，保护装置还包括第五开关，第五开关的一端与交流电源输入端的一端相连，第五开关的另一端与第四继电器的第一常开触点、第四继电器的第二常开触点、第四继电器的常闭触点相连。

在其中一个实施例中，保护装置还包括交流电压表，交流电压表与第四继电器的第三常开触点串联在交流电源输入端的一端与交流电源输入端的另一端之间。

上述多电源输出断路器控制保护装置，包括直流供电回路、合闸开关和分闸开关，其中，直流供电回路包括并联连接的多个供电子回路，用以输出多个电压等级直流电，直流供电回路的第一输入端与交流电源输入端的一端相连，直流供电回路的第二输入端与交流电源输入端的另一端相连，直流供电回路的第一输出端与断路器的分合闸公共触点相连；合闸开关的一端与直流供电回路的第二输出端相连，合闸开关的另一端与断路器的合闸触点相连；分闸开关一端与直流供电回路的第二输出端相连，分闸开关的另一端与断路器的分闸触点相连。由此，通过设置多个并联连接的供电子回路来提供多种形式的输出电源，能够满足不同断路器的调试要求。

附图说明

图1为第一个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图；

图2为第二个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图；

图3为第三个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图；

图4为第四个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图；

图5为第五个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图；

图6-图9为一个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的外部结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上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。

图1为一个实施例中多电源输出断路器控制保护装置的原理图，参考图1所示，多电源输出断路器控制保护装置包括：直流供电回路10、合闸开关ah6和分闸开关ah7，其中，直流供电回路10包括并联连接的多个供电子回路，用以输出多个电压等级直流电，直流供电回路10的第一输入端与交流电源输入端的一端a相连，直流供电回路10的第二输入端与交流电源输入端的另一端n相连，直流供电回路10的第一输出端km-与断路器的分合闸公共触点相连；合闸开关ah6的一端与直流供电回路10的第二输出端km+相连，合闸开关ah6的另一端与断路器的合闸触点相连；分闸开关ah7的一端与直流供电回路10的第二输出端km+相连，分闸开关ah7的另一端与断路器的分闸触点相连。

具体而言，直流供电回路10主要用于给断路器本体的分合闸试验提供直流电，直流供电回路10可包括并联连接的多个供电子回路，用以提供多种不同的直流电如220vdc、110vdc等，以满足不同断路器的试验要求。合闸开关ah6主要用于断路器本体的合闸试验，可以为按钮开关，分闸开关ah7主要用于断路器本体的分闸试验，也可以为按钮开关，具体类型这里不做限制。

在进行分合闸试验时，先根据断路器的类型选择合适的供电子回路工作，以输出相应的直流电给断路器本体，然后按下合闸开关ah6使其位于闭合位置，以进行断路器本体的合闸试验，以确定断路器的合闸触点是否处于正确位置以及是否能够正常合闸，试验完成后，再次按下合闸开关ah6使其位于断开位置。接着，按下分闸开关ah7使其位于闭合位置，以进行断路器本体的分闸试验，以确定断路器的分闸触点是否处于正确位置以及是否能够正常分闸，试验完成后，再次按下分闸开关ah7使其位于断开位置。

该实施例中，通过设置多个并联连接的供电子回路来提供多种形式的输出电源，能够满足不同断路器本体的分合闸调试要求，且输入的交流电可以为220vac，属于常规使用的电源等级，现场一般均有设置，可就地选用，而现有技术通过电源屏供电，需要380vac，对电源等级和容量都有一定要求。

在一个实施例中，继续参考图1所示，直流供电回路10包括第一供电子回路和第二供电子回路，第一供电子回路包括第一开关ah1、第一继电器和第一整流电路dy1，第二供电子回路包括第二开关ah2、第二继电器和第二整流电路dy2。

其中，直流供电回路10的第一输入端依次经过并联连接的第一开关ah1和第一继电器的第一常开触点zj11、第一继电器的线圈zj1、第二继电器的第一常闭触点zj2b1与第一整流电路dy1的第一输入端相连，第一整流电路dy1的第二输入端与直流供电回路10的第二输入端相连，第一整流电路dy1的第一输出端依次经过第一继电器的第二常开触点zj12、第二继电器的第二常闭触点zj2b2与直流供电回路10的第一输出端km-相连，第一整流电路dy1的第二输出端依次经过第一继电器的第三常开触点zj13、第二继电器的第三常闭触点zj2b3与直流供电回路10的第二输出端km+相连。

直流供电回路10的第一输入端依次经过并联连接的第二开关ah2和第二继电器的第一常开触点zj21、第二继电器的线圈zj2、第一继电器的第一常闭触点zj1b1与第二整流电路dy2的第一输入端相连，第二整流电路dy2的第二输入端与直流供电回路10的第二输入端相连，第二整流电路dy2的第一输出端依次经过第二继电器的第二常开触点zj22、第一继电器的第二常闭触点zj1b2与直流供电回路10的第一输出端km-相连，第二整流电路dy2的第二输出端依次经过第二继电器的第三常开触点zj23、第一继电器的第三常闭触点zj1b3与直流供电回路10的第二输出端km+相连。

具体而言，第一整流电路dy1主要用于将交流电源输入端的交流电转换为第一直流电如110v，第二整流电路dy2主要用于将交流电源输入端的交流电转换为第二直流电如220v，交流电源输入端的交流电可以为220v，相应的，第一整流电路dy1可以为输入为220vac、输出为110vdc的整流电路，第二整流电路dy2可以为输入为220vac、输出为220vdc的整流电路，具体可根据实际需求选择设置。第一开关ah1主要用于接通第一供电子回路，第二开关ah2主要用于接通第二供电子回路，第一开关ah1和第二开关ah2均可以为按钮开关。第一继电器主要用于第一供电子回路的自锁和第二供电子回路的闭锁，其包括线圈、多个常开触点和多个常闭触点，第二继电器主要用于第二供电子回路的自锁和第一供电子回路的闭锁，其包括线圈、多个常开触点和多个常闭触点。

在进行分合闸试验时，当第一开关ah1被按下时，第一继电器的线圈zj1得电，第一继电器的第一常开触点zj11闭合，第一供电子回路自锁，第一整流电路dy1工作并输出第一直流电。同时，第一继电器的第二常开触点zj12和第一继电器的第三常开触点zj13闭合，第一直流电传输至直流供电回路10的第一输出端km-和第二输出端km+。同时，第一继电器的第一常闭触点zj1b1、第一继电器的第二常闭触点zj1b2和第一继电器的第三常闭触点zj1b3断开，第二供电子回路断开，形成互锁，从而防止两个供电子回路同时工作。

当第二开关ah2被按下时，第二继电器的线圈zj2得电，第二继电器的第一常开触点zj21闭合，第二供电子回路自锁，第二整流电路dy2工作并输出第二直流电。同时，第二继电器的第二常开触点zj22和第二继电器的第三常开触点zj23闭合，第二直流电传输至直流供电回路10的第一输出端km-和第二输出端km+。同时，第二继电器的第一常闭触点zj2b1、第二继电器的第二常闭触点zj2b2和第二继电器的第三常闭触点zj2b3断开，第一供电子回路断开，形成互锁，从而防止两个供电子回路同时工作。

该实施例中，通过设置不同的供电子回路，并通过设置自锁和互锁功能，不仅可以提供不同的直流电给断路器本体，满足不同的断路器试验需求，而且能够保证供电的安全性和稳定性。

在一个实施例中，参考图2所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括电源开关zk，电源开关zk包括第一子开关zk1和第二子开关zk2，第一子开关zk1的一端与直流供电回路10的第一输出端km-相连，第一开关zk1的另一端与断路器的分合闸公共触点相连；第二子开关zk2的一端与直流供电回路10的第二输出端km+相连，第二子开关zk2的另一端与合闸开关ah6的一端和分闸开关ah7的一端分别相连。

具体而言，电源开关zk主要用于控制直流电的输出，除了可以采用双刀双掷开关，还可以采用一个或两个单刀单掷开关，具体这里不做限制。在一个实施例中，第一开关zk1的另一端还与直流负载的一端相连，如直流电机电源负极相连，第二子开关zk2的另一端还与直流负载的另一端相连，如直流电机电源正极相连，以给直流负载供电。在进行断路器分合闸试验时，可先按下第一开关ah1/第二开关ah2以使直流供电回路10工作并输出相应直流电，然后合上电源开关zk，以给直流负载供电，最后按下合闸开关ah6使其位于闭合位置，以进行断路器的合闸试验，在合闸试验结束后，先按下合闸开关ah6使其位于断开位置，然后按下分闸开关ah7使其位于闭合位置，以进行断路器的分闸试验，在分闸试验结束后，先按下分闸开关ah7使其位于断开位置，然后断开电源开关zk，以停止给直流负载供电。

在实际应用中，可通过五芯航插实现保护装置与断路器本体和直流负载的连接，参考图2所示，五芯航插包括五个端子，对内第一端子xt21和第四端子xt24均与第一子开关zk1的另一端相连，第二端子xt22与合闸开关ah6的另一端相连，第三端子xt23与分闸开关ah7的另一端相连，第五端子xt25与第二子开关zk2的另一端相连。

在一个实施例中，继续参考图2所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括直流电压表v1，直流电压表v1并联在直流供电回路10的第一输出端km-与直流供电回路10的第二输出端km+之间，以给操作人员提供相应的电压信息。

在一个实施例中，参考图3所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括延时控制回路20，延时控制回路20的第一输入端与交流电源输入端的一端a相连，延时控制回路20的第二输入端与交流电源输入端的另一端n相连，延时控制回路20的输出端与断路器对应的开关柜合闸回路、断路器对应的开关柜跳闸回路和断路器的上一级断路器对应的开关柜跳闸回路分别相连。

具体而言，电气化铁路/地铁接触网送电后，需要在供电线路上进行短路试验，以测试保护装置是否可靠动作，正确切除故障线路，而在进行短路试验时，需要操作人员到现场通过断路器合闸操作实现短路，回路合闸会有瞬时大电流通过断路器，操作人员在进行合闸操作后无法马上离开断路器周围，会有触电的风险。

因此，本申请通过设置延时控制回路20来延时接通短路回路，以给操作人员预留离开时间，减少操作人员触电的风险。同时，延时控制回路20延时接通断路器对应的开关柜跳闸回路，延时给断路器发送分闸命令，以防止断路器对应的开关柜保护装置失效对断路器及线路造成危害，以及延时接通断路器的上一级断路器对应的开关柜跳闸回路，延时给上一级断路器发送分闸命令，以防止本级断路器拒动对断路器及线路造成危害，从而通过两级延时设置，在本级无法分闸的情况下，跳至上一级，从而保证操作人员和设备的安全。

在一个实施例中，继续参考图3所示，延时控制回路20包括第三开关ah3、第三继电器、第一时间继电器、第二时间继电器和第三时间继电器，其中，延时控制回路20的第一输入端依次经过并联连接的第三开关ah3和第三继电器的第一常开触点zj31、第三继电器的线圈zj3、第一时间继电器的线圈sj1和第二时间继电器的延时常闭触点sj2b与延时控制回路20的第二输入端相连，第一时间继电器的线圈sj1和第二时间继电器的延时常闭触点sj2b串联后还与第二时间继电器的线圈sj2和第三时间继电器的线圈sj3并联连接；第一时间继电器的延时常开触点sj11的两端连接断路器对应的开关柜合闸回路，第二时间继电器的延时常开触点sj21的两端连接断路器对应的开关柜跳闸回路，第三时间继电器的延时常开触点sj31的两端连接断路器的上一级断路器对应的开关柜跳闸回路分别相连。

具体地，以断路器对应的开关柜为1500v直流开关柜，以及断路器的上一级断路器对应的开关柜为35kv高压开关柜为例。第一时间继电器的延时常开触点sj11与1500v直流开关柜的合闸旋钮并联连接，第二时间继电器的延时常开触点sj21与1500v直流开关柜的分闸旋钮并联连接，第三时间继电器的延时常开触点sj31与35kv高压开关柜的超温跳闸旋钮并联连接。在实际应用中，可通过六芯航插实现时间继电器的延时常开触点与开关柜的连接，参考图3所示，六芯航插包括六个端子，对内第一端子xt11和第二端子xt12与第一时间继电器的延时常开触点sj11的两端对应相连，第三端子xt13和第四端子xt14与第二时间继电器的延时常开触点sj21的两端对应相连，第五端子xt15和第六端子xt16与第三时间继电器的延时常开触点sj31的两端对应相连。

在进行短路试验时，先对第一时间继电器、第二时间继电器和第三时间继电器的延时时间进行设置，原则上第一时间继电器的延时时间整定为操作人员的撤离时间，第二时间继电器的延时时间整定为断路器的分闸时间，第三时间继电器的延时时间整定为断路器的上一级断路器的分闸时间，大小为第二时间继电器的延时整定时间加0.1s。在一些实施例中，第一时间继电器、第二时间继电器和第三时间继电器的延时时间的取值范围可以为0～60s。

设置完成后，按下第三开关ah3使其位于闭合位置，第三继电器的线圈zj3得电，第三继电器的第一常开触点zj31闭合，形成自锁，第一时间继电器的线圈sj1、第二时间继电器的线圈sj2和第三时间继电器的线圈sj3得电，各个时间继电器根据整定的延时时间依次动作。其中，第一时间继电器的延时常开触点sj11先闭合，以使1500v直流开关柜合闸回路接通，给断路器发合闸命令，断路器合闸；在断路器合闸完成后，第二时间继电器的延时常开触点sj21闭合，以使1500v直流开关柜分闸回路接通，给断路器发分闸命令，断路器分闸，同时第二时间继电器的延时常闭触点sj2b断开，以停止给断路器发合闸命令；第三时间继电器的延时常开触点sj31闭合，以使35kv高压开关柜的超温跳闸回路接通，给断路器的上一级断路器发分闸命令，断路器的上一级断路器分闸。

该实施例中，通过设置延时控制回路，对有延时要求的场所，设置延时输出后，能够给操作人员预留充足的离开时间，减少操作人员触电的风险，同时通过两级延时分闸设置，在本级无法分闸的情况下，可跳上级开关，从而保证短路试验过程中操作人员、设备以及线路的安全性。

在一个实施例中，参考图4所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括交流供电回路30，交流供电回路30包括第四开关ah4和第四继电器，其中，第四开关ah4和第四继电器的第一常开触点zj41并联后与第四继电器的线圈zj4串联在交流电源输入端的一端a与交流电源输入端的另一端n之间，第四继电器的第二常开触点zj42串联在交流电源输入端的一端a与延时控制回路20的第一输入端之间。

具体而言，交流供电回路30主要用于延时控制回路20的供电控制，参考图4所示，在进行短路试验时，可先按下第四开关ah4使其位于闭合位置，第四继电器的线圈zj4得电，第四继电器的第一常开触点zj41闭合，形成自锁，同时第四继电器的第二常开触点zj42闭合，延时控制回路20的第一输入端与交流电源输入端的一端a接通，给延时控制回路20提供交流电。

在一个实施例中，第四继电器的常闭触点zj4b串联在交流电源输入端的一端a与直流供电回路10的第一输入端之间，以形成互锁，保证在短路试验过程中，不会有直流电提供给断路器本体，从而保证试验的安全性。

在一个实施例中，参考图5所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括第五开关ah5，第五开关ah5的一端与交流电源输入端的一端a相连，第五开关ah5的另一端与第四继电器的第一常开触点zj41、第四继电器的第二常开触点zj42、第四继电器的常闭触点zj4b相连。第五开关ah5作为总控开关，可以为按钮开关，当按下第五开关ah5使其位于断开位置时，所有回路均断电，实现紧急止动。

在一个实施例中，继续参考图5所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括交流电压表v2，交流电压表v2与第四继电器的第三常开触点zj43串联在交流电源输入端的一端a与交流电源输入端的另一端n之间，以给操作人员提供相应的电压信息。

在一个实施例中，多电源输出断路器控制保护装置还包括壳体40，上述的各个部件均设置在壳体40内，且壳体40上设置有安装孔，以将相应部件安装在安装孔内，具体可参考图6所示，这里不再详述。进一步地，参考图7-图9所示，多电源输出断路器控制保护装置还包括风扇50、把手60和支撑架70，其中，风扇50用以给整个保护装置散热，把手60方便用户携带，支撑架70用以将整个保护装置支撑至一定角度，方便操作人员对装置进行操作和观察。

需要说明的是，在对本申请进行详细说明时，主要以城市轨道交通牵引供电系统的断路器为例来说明，同时操作面板和电压等级也是以城市轨道交通牵引供电系统为例进行设置，而本申请保护装置同样适用于城市轨道交通的其它电力设备以及铁路牵引供电系统和其它类似电力系统中，保护装置中的各个回路无需调整，即可应用到其它设备和电力系统中，通用性强。针对短路试验的延时设计，只需针对不同系统的电源输入输出要求进行更改相应设置即可。

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。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。