一种中置式断路器手车远程操控装置的制作方法

1.本发明属于电气装置控制技术领域，具体涉及一种中置式断路器手车远程操控装置。


背景技术：

2.随着中高压电力设备自动化技术的快速发展和高压开关操作安全性的要求提高，对传统的可手动移开式中置式开关柜，其断路器手车的摇入和摇出操作都是人工手动操作，该操作一般是在停电或检修时操作，操作过程简单，但是危险系数高，目前该环节自动化控制水平相对低。
3.为了中高压开关进一步增加自动化属性，现有研究主要集中在带电动底盘车的开关，由于开关运行本身的特点决定了安装电动底盘车是不经济的，会造成生产成本和维护成本提高，而且真正使用率极低。也因此会造成开关本身存在的机械故障和电子控制故障的双重风险，增加运维难点。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在解决现有中高压开关采用带电动底盘车的开关形式时所存在的上述问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
6.一种中置式断路器手车远程操控装置，包括：开关旋转机构和远程控制系统；
7.开关旋转机构以可拆卸的方式安装在开关柜平面上，且与中高压开关连接，开关旋转机构通过电机带动中高压开关进行摇进和摇出动作，以在实验位置和运行位置之间进行切换；
8.远程控制系统用于获取开关柜上开关指示灯的图像并根据图像确定中高压开关的位置状态；同时还用于根据电机的运行曲线控制电机的启停。
9.进一步的，开关旋转机构具体包括：吸附式固定组件、旋转组件和控制器；
10.旋转组件包括螺杆转接头和电机；
11.螺杆转接头与中高压开关的旋转螺杆固定连接，电机的转动轴与与螺杆转接头连接；
12.吸附式固定组件包括真空吸盘和气泵；
13.旋转组件设置在吸附式固定组件上，吸附式固定组件通过真空吸盘和气泵以可拆卸的方式安装在开关柜平面上；
14.控制器用于获取远程控制系统的电机控制指令，并根据指令控制电机的启停；还用于根据外部输入的指令控制气泵的启停。
15.进一步的，设置电机在第一时段内以第一设定速率运行，在第二时段内以第二设定速率运行，第二设定速率大于第一设定速率，第一时段和第二时段的和为中高压开关在实验位置和运行位置之间切换的时间。
16.进一步的，根据电机的运行曲线控制电机的启停，具体包括：
17.获取电机在运行时的电流曲线；
18.根据第一时段、第二时段和电流曲线确定电机的运行曲线；
19.根据电机的运行曲线中电流的变化情况控制电机的启停。
20.进一步的，当中高压开关动作正常时，根据电机的运行曲线中电流的变化情况控制电机的启停，具体为：
21.当电机运行至第二时段的末端时，停止电机的当前运行，并控制电机反转至设定的圈数。
22.进一步的，当中高压开关在第一时段内动作不正常时，根据电机的运行曲线中电流的变化情况控制电机的启停，具体为：
23.在电机的运行曲线中，当第一时段的电流值发生突增时，则停止电机的当前运行，并控制电机从当前的位置反转至初始状态。
24.进一步的，当中高压开关在第二时段内动作不正常时，根据电机的运行曲线中电流的变化情况控制电机的启停，具体为：
25.在电机的运行曲线中，当第二时段的电流值发生突增且电流值超过电流限值时，则停止电机的当前运行，并控制电机从当前的位置反转至初始状态。
26.进一步的，当电机反转至初始状态时，还包括：
27.控制电机从初始状态到当前的位置重新运行，若在设定次数内，当前的位置的电流值没有发生突增，则继续控制电机按中高压开关正正常动作时的运行速率进行运行，若超过设定次数，当前的位置的电流值还是发生突增，则停止运行，并且生成机械堵转故障报警。
28.进一步的，控制器采用pid控制方法对电机进行控制。
29.进一步的，电机为步进电机。
30.综上，本发明提供了一种中置式断路器手车远程操控装置，包括开关旋转机构和远程控制系统，其中开关旋转机构以可拆卸的方式安装在开关柜平面上，且与中高压开关连接，开关旋转机构通过电机带动中高压开关进行摇进和摇出动作，以在实验位置和运行位置之间进行切换；远程控制系统则用于获取开关柜上开关指示灯的图像并根据图像确定中高压开关的位置状态；同时还用于根据电机的运行曲线控制电机的启停。本发明通过远程控制可拆卸式的旋转机构，使中高压开关在实验位置和运行位置之间进行切换，该装置的使用可以避免人工手动操作，并且该装置可在多个开关柜之间切换使用，使用效率高、成本较低。
附图说明
31.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，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种中置式断路器手车远程操控装置的安装示意图。
33.附图中：1-开关柜，2-开关旋转机构，3-视频监控设备，4-远程控制系统。
具体实施方式
34.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.随着中高压电力设备自动化技术的快速发展和高压开关操作安全性的要求提高，对传统的可手动移开式中置式开关柜，其断路器手车的摇入和摇出操作都是人工手动操作，该操作一般是在停电或检修时操作，操作过程简单，但是危险系数高，目前该环节自动化控制水平相对低。
36.为了中高压开关进一步增加自动化属性，现有研究主要集中在带电动底盘车的开关，由于开关运行本身的特点决定了安装电动底盘车是不经济的，会造成生产成本和维护成本提高，而且真正使用率极低。也因此会造成开关本身存在的机械故障和电子控制故障的双重风险，增加运维难点。
37.基于此，本发明提供了一种中置式断路器手车远程操控装置。
38.以下对本发明的一种中置式断路器手车远程操控装置的实施例进行详细的介绍。
39.请参阅图1，本实施例提供一种中置式断路器手车远程操控装置，包括：开关旋转机构2和远程控制系统4。
40.在本实施例中，开关旋转机构2以可拆卸的方式安装在开关柜1平面上，且与中高压开关连接，开关旋转机构2通过电机带动中高压开关进行摇进和摇出动作，以在实验位置和运行位置之间进行切换；
41.在本实施例中，远程控制系统4用于获取开关柜1上开关指示灯的图像并根据图像确定中高压开关的位置状态；同时还用于根据电机的运行曲线控制电机的启停。
42.本实施例提供了一种中置式断路器手车远程操控装置，包括开关旋转机构和远程控制系统，其中开关旋转机构以可拆卸的方式安装在开关柜平面上，且与中高压开关连接，开关旋转机构通过电机带动中高压开关进行摇进和摇出动作，以在实验位置和运行位置之间进行切换；远程控制系统则用于获取开关柜上开关指示灯的图像并根据图像确定中高压开关的位置状态；同时还用于根据电机的运行曲线控制电机的启停。本发明通过远程控制可拆卸式的旋转机构，使中高压开关在实验位置和运行位置之间进行切换，该装置的使用可以避免人工手动操作，并且该装置可在多个开关柜之间切换使用，使用效率高、成本较低。
43.在一个可选的实施例中，开关旋转机构2包括吸附式固定组件、旋转组件和控制器。
44.其中，吸附式固定组件包括若干个真空吸盘和抽气泵。旋转组件则包括有螺杆转接头和直流电动机。螺杆转接头可以采用万能螺杆转接头，其能平衡对接中高压开关时产生的上下左右位置误差，实现快速与开关旋转螺杆固定，摇杆之间吻合度高，不容易出现偏离扭矩。而直流电机则可以采用直流无刷步进电机，该种电机控制电流小，控制简单，精度高，扭矩大。控制器则采用pid控制器，直流电动机同步信号通过传感器传递给控制器，pid控制器控制电机运行。
45.具体的，开关旋转机构2可以通过真空吸盘固定到开关柜1的操作开关面板上，通过无线通信的形式接受远程控制系统4的控制。开关柜1附近可以设置智能识别摄像机，远程控制系统4通过智能识别摄像机识别开关柜1面板上灯的变化从而确认开关状态。远程控制系统4和开关旋转机构2之间所有图像和数据传输采用无线形式传送，通过数据采集和图像分析记录描述开关旋转机构2中电机运行曲线，判断开关本体在实验位置变为运行位置在运行过程中的状态，通过pid算法，控制开关摇进摇出的运行状态。
46.另外，根据上述设置，中置式断路器手车远程操控装置的安装过程如下：
47.首先打开启动抽气泵，手持手操工具把开关旋转机构的螺杆转接头与开关的旋转螺杆对接，可采用四方套筒实现。使真空吸盘和开关柜表面紧密接触，打开真空阀开关观察，当指示灯变绿说明真空度达标，吸盘和高压开关柜已经紧密吸合，双手晃动手操器，再确认吸合是否良好，确认吸合良好就可以松开手操器，固定好开关旋转机构2。
48.手动正反旋转四方套筒配合手柄使四方套筒和四方螺杆结合到位，观察手柄和装置之间间隙变小，说明配合到位。确认开关和电机驱动器握手成功，整个手动操作完成。把获取开关柜指示灯状态用的视频监控设备3设置在开关柜正前方，调试好监控设备与远程控制系统之间的无线传输。为视频监控设备3配置用于根据开关柜1灯状态识别开关位置的智能识别系统。
49.当装置安装完成后，以开关从实验位置到运行位置为例，设置电机以一定的速率运行，当运行至一定距离后，采集电机运行的直流电压和电流，每1s采集128个点，通过时间与电流电压的波形，分析电机的运行状态。设置电机在第一时段内以第一设定速率运行，在第二时段内以第二设定速率运行，第二设定速率大于第一设定速率，第一时段和第二时段的和为中高压开关在实验位置和运行位置之间切换的时间。
50.根据上述设置，在一个实例中，设置电机的速度是30秒/转，运行距离为5-8cm。当电机启动时，电流突然增大，当电机到恒定转速其电流达到恒定，当开关中间没有任何机械阻碍时，电机从实验位置到运行位置2分钟，这期间电机均以30秒/转运行。2分钟后，将电机的运行速度提升到10s/转，此时电流进一步增大至达到恒定。在电机运行在开关上触头接触到母线一瞬间，速度有所下降，此时电机停止运行，然后电机反转0.5转停止。开关完成由实验位置到运行位置的切换。反之，开关完成由运行位置到实验位置的切换同理设置，在此不再赘述。
51.可见，当开关动作正常没有故障时，电机在一定时间段内是以较为稳定的速度运行的，然后在要完成位置切换前，电机加快运行速率以更快完成切换。
52.然而，当运行中出现故障或者出现堵转问题时，需要调整对电机的控制策略。具体的，以前述实例为例进行介绍，当电机在运行中前2分钟如果出现电流突然增加，则认为运行有阻碍，立即停止运行，并且电机做摇出行为，摇出2转后停止，再做摇进动作，如果反复三次，依然电流增大，装置停止运行，报机械堵转故障；当电机在运行中2分钟后如果出现电流突然增加且超过门卡电流值，则认为运行有阻碍，立即停止运行，并且电机做摇出行为，摇出2转后停止，再做摇进动作，如果反复三次，依然电流增大超过设置门卡电流值，则装置停止运行，报机械堵转故障。
53.如果在前两次能解决电流激增的问题，则装置继续摇进。完成开关由实验位置到运行位置的切换。
54.每种电机都有其特定机械特性，每台开关重量不是同一，需要根据其重量，按照运行速度，设置相应参数，模拟人为摇进摇出过程。
55.在一个可选的实施例中，电机采用pid控制。pid控制方法是根据给定值和实际输出值构成控制误差，将误差分别乘以比例、积分和微分系数构成控制量，去控制系统的控制对象。
56.具体的，控制器以模糊pid控制算法实现对电机的控制。其原理是控制器根据输入偏差e和偏差变化率ec经推理输出pid修正参数(δkp、δki、δkd)，完成对pid控制器比例、积分和微分这三个参数的在线自整定，控制信号由pid控制器产生，控制信号通过驱动器驱动电机运转，电机的速度信号通过霍尔传感器反馈至控制器，完成速度闭环控制。
57.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。