一种可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及开关柜控制装置，特别是一种可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置。


背景技术：

2.传统的可移开式开关柜，其断路器手车的摇入和摇出操作都是手动操作，操作起来比较费力。所以便出现了断路器电动手车，操作起来比较省力，也符合自动化要求，但是供电五防中的一条就是防止带电拉合闸刀，而断路器手车设计成电动方式后，就打破了防止带电拉合闸刀这一条禁止措施，所以断路器电动手车的操作控制上必须要有更保险的安全措施。
3.中国专利第201220557716.8号公开的一种开关柜手车电动操作装置，结构适合安装在开关柜手车上，所述开关柜手车具有手车摇臂孔，所述开关柜手车电动操作装置包括电动执行机构、电气自动控制系统和手车安全回退控制装置，所述电动执行机构和手车安全回退控制装置由电气自动控制系统自动控制，所述电动执行机构包括减速电机、机械停止装置和套筒，所述套筒插设在所述手车摇臂孔中，由减速电机带动套筒旋转，以实现手车电动进出；机械停止装置控制电机电源断开。这一方案的自动化和智能化程度低，安全操作的保险系数不高。


技术实现要素：

4.为了克服现有可移开式开关柜断路器电动手车控制存在自动化和智能化程度低，安全操作的保险系数不高的问题，本实用新型的目的是提供一种改进的可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置，可以克服现有技术的缺陷。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置，其特征是：包括单片机控制电路、交直流开入信号采集电路、编码器输入电路、五防联锁信号采集电路、按键电路、指示灯电路、通讯电路、故障继电器电路、断路器电动手车驱动电路和电源电路，其中所述交直流开入信号采集电路的开入信号输出端接所述单片机控制电路的开入信号输入端，所述编码器输入电路的编码信号输出端接所述单片机控制电路的编码信号输入端，所述五防联锁信号采集电路的五防信号输出端接所述单片机控制电路的五防信号输入端，所述按键电路的按键信号输出端接所述单片机控制电路的按键信号输入端，所述单片机控制电路的电机控制信号输出端接所述断路器电动手车驱动电路的电机控制信号输入端，所述单片机控制电路的故障继电器控制信号输出端接所述故障继电器电路的故障继电器控制信号输入端，所述单片机控制电路的指示灯信号输出端接所述指示灯电路的指示灯信号输入端，所述单片机控制电路的通讯信号输出端接所述通讯电路的通讯信号输入端，所述电源电路的电源输出端接各所述电路上的电源输入端。
6.上述技术方案所述交直流开入信号采集电路的信号采集输入端可以包括有十个，
分别接操作面板上的旋钮开关、采集就地操作与远方指令的转换信息，接操作面板上的复位按钮、采集开关柜在过载保护锁定状态返回待机状态信息，接断路器辅助接点、采集断路器分合状态信息，接接地开关辅助接点、采集接地开关分合状态信息，接操作面板上的摇入按钮、采集就地摇入信息，接操作面板上的摇出按钮、采集就地摇出信息，接开关柜继电保护装置上的远方摇入指令输出端、采集远方摇入指令信息，接开关柜继电保护装置上的远方摇出指令输出端、采集远方摇出指令信息，接手车工作位辅助开关、采集手车处于工作位状态的信息，接手车试验位辅助开关、采集手车处于试验位状态的信息。另外还可以包括有信号采集输入备用端口。
7.上述技术方案所述编码器输入电路的信号采集输入端可以接断路器电动手车的电机上的旋转数字编码器，采用接断路器电动手车的电机的运行状态编码信息。
8.上述技术方案所述五防联锁信号采集电路的信号采集输入端可以接开关柜继电保护装置上的五防联锁信息输出端、采集五防联锁信息。
9.上述技术方案所述按键电路可以包括有操作面板上的摇入按钮、摇出按钮和复位按钮。
10.上述技术方案所述通讯电路的通讯信号输出端可以接开关柜后台系统或智能网关，所述通讯电路可以采用rs485无线通讯模块及其外围电路构成。
11.上述技术方案所述断路器电动手车驱动电路上可以设有电流传感器，以采集断路器电动手车的电机运行过程的电流变化信息，所述电流传感器的电机电流信息输出端接单片机控制电路1的电机电流信息输入端。
12.本实用新型的有益效果是：采用单片机控制电路将所有涉及可移开式开关柜断路器电动手车控制相关联的要素信息都进行采集输入，利用微处理器强大的数据处理能力进行系统性处理，然后对断路器电动手车的运行过程进行智能化控制，并能通过指示灯显示和后台进行视频显示和摇控，不但操控智能化程度高，大大减轻和简化了日常操作的工作量，提高了操作的精确度，而且能够大大提高可移开式开关柜断路器电动手车的控制安全系数和运行可靠性。
13.以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
14.图1是本实用新型一种实施例的方框示意图。
15.图2是图1中交直流开入信号采集电路的采集信息输入连接方框示意图。
16.图3是图1中断路器电动手车的电机驱动电路另一种方案的方框示意图。
17.图4是图1的一种电路原理示意图。
18.图5是图1的单片机控制电路1的放大示意图。
19.图6是图1的交直流开入信号采集电路2的放大示意图。
20.图7是图1的编码器输入电路3和五防联锁信号采集电路4的放大示意图。
21.图8是图1的按键电路5和指示灯电路6的放大示意图。
22.图9是图1的断路器电动手车的电机驱动电路9的放大示意图。
23.图10是图1的通讯电路7和故障继电器电路8的放大示意图。
24.图11是图1的电源电路10的放大示意图。
25.图中：1、单片机控制电路；2、交直流开入信号采集电路；3、编码器输入电路；4、五防联锁信号采集电路；5、按键电路；6、指示灯电路；7、通讯电路；8、故障继电器电路；9、断路器电动手车驱动电路；10、电源电路；11、电流传感器。
具体实施方式
26.参照图1，本可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置，其特征是：包括单片机控制电路1、交直流开入信号采集电路2、编码器输入电路3、五防联锁信号采集电路4、按键电路5、指示灯电路6、通讯电路7、故障继电器电路8、断路器电动手车驱动电路9和电源电路10，其中所述交直流开入信号采集电路1的开入信号输出端a接所述单片机控制电路1的开入信号输入端b，所述编码器输入电路3的编码信号输出端c接所述单片机控制电路1的编码信号输入端d，所述五防联锁信号采集电路4的五防信号输出端e接所述单片机控制电路1的五防信号输入端f，所述按键电路5的按键信号输出端g接所述单片机控制电路1的按键信号输入端h，所述单片机控制电路1的电机控制信号输出端j接所述断路器电动手车驱动电路9的电机控制信号输入端k，所述单片机控制电路1的故障继电器控制信号输出端l接所述故障继电器电路8的故障继电器控制信号输入端m，所述单片机控制电路1的指示灯信号输出端n接所述指示灯电路6的指示灯信号输入端o，所述单片机控制电路1的通讯信号输出端q接所述通讯电路7的通讯信号输入端r，所述电源电路10的电源输出端s、t、w分别接各个所述电路1、2、3、4、5、6、7、8和9上的电源输入端。
27.参照图1～图2，所述交直流开入信号采集电路2的信号采集输入端包括有十个in1～in10，其中in1接操作面板上的旋钮开关、采用就地操作与远方指令的转换信息，in2接操作面板上的复位按钮、采集开关柜在过载保护锁定状态返回待机状态信息，in3接断路器辅助接点、采集断路器分合状态信息，in4接接地开关辅助接点、采集接地开关分合状态信息，in5接操作面板上的摇入按钮、采集就地摇入信息，in6接操作面板上的摇出按钮、采集就地摇出信息，in7接开关柜继电保护装置上的远方摇入指令输出端、采集远方摇入指令信息，in8接继开关柜电保护装置上的远方摇出指令输出端、采集远方摇出指令信息，in9接手车工作位辅助开关、采集手车处于工作位状态的信息，in10接手车试验位辅助开关、采集手车处于试验位状态的信息。另外还包括有信号采集输入备用端口in11。
28.参照图1，所述编码器输入电路3上设有信号采集输入端in12～in15，接断路器电动手车的电机上的旋转数字编码器，采用电机的运行状态编码信息。
29.参照图1，所述五防联锁信号采集电路4上设有信号采集输入端in16～in17，接开关柜继电保护装置上的五防联锁信息输出端、采集五防联锁状态信息。
30.参照图1，所述按键电路5包括有操作面板上的摇入按钮、摇出按钮和复位按钮。
31.参照图1，所述断路器电动手车驱动电路9上设有控制输出端out1～out2，接所述断路器电动手车的电机。
32.参照图1，所述故障继电器电路8上设有外连接端out3～out4，接面板指示灯。
33.参照图1，所述通讯电路7上设有通讯信号输出端out5～out7，接开关柜的后台系统或智能网关。
34.参照图3，所述断路器电动手车驱动电路9上设有电流传感器11，以采集断路器电动手车的电机运行过程的电流变化信息，所述电流传感器11的电机电流信息输出端y接所
述单片机控制电路1的电机电流信息输入端z。
35.参照图4，本可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置的一种电路原理示意图，包括有按图示连接的单片机控制电路1、交直流开入信号采集电路2、编码器输入电路3、五防联锁信号采集电路4、按键电路5、指示灯电路6、通讯电路7、故障继电器电路8、断路器电动手车驱动电路9和电源电路10，所述断路器电动手车驱动电路9设有按图示连接的电流传感器11。
36.参照图5～图11，本可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置，其特征是包括：由stm32f103c8t6型的单片机ic1及其外围的石英晶体谐振器b、电容c1～c3、电阻r1～r3按图示连接构成的单片机控制电路1；由光电耦合器gd1～gd11、电阻r4～r36、电容c4～c25、二极管d1～d11按图示连接构成的交直流开入信号采集电路2；由f1212s-2wr2型的dc-dc电源模块ic2、tlp2309型的光电耦合器gd12和gd13、稳压二极管d12、电阻r37～r44、电容c26～c31按图示连接构成的编码器输入电路3；由f1224s-2wr2型的dc-dc电源模块ic3、光电耦合器gd14、稳压二极管d13、电阻r45～r47、电容c32～c35按图示连接构成的五防联锁信号采集电路4；由按键s1～s3、r48～r50按图示连接构成的按键电路5；由发光二极管d14～d18、r51～r55按图示连接构成的指示灯电路6；由td301d485h-a型的单路高速rs485隔离收发模块ic4、双向稳压二极管d19～d21、可变电阻r56～r57、电阻r58、电位器r59按图示连接构成的通讯电路7；由三极管q1、hf-49fd-012-1h11t型的继电器k1、电阻r60～r61、电容c36～c37、二极管d22按图示连接构成的故障继电器电路8，由sn74lvc1g02dbvr型通用逻辑门集成电路ic5、sn74lvc1g123dctr型的单稳态多谐振荡器集成电路ic6、tlp5701型的光电耦合器gd15、hf-49fd-012-1h11t型的继电器k4、场效应管q2、hf115f-i/012-1z83型的继电器k5和k6、hcs-ps5-05型的霍尔电流传感器cg1、三极管q3～q6、电阻r62～r84、电容c38～c46、稳压二极管d23、二极管d24～d28按图示连接构成的断路器电动手车驱动电路9和由f1212s-2wr2型的dc-dc电源模块ic7、u10
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ams1117-33型的恒压变压器集成电路ic8、k7605型的三端稳压器ic9、gbu1510型的整流桥集成电路ic10、电容c47～c53、稳压二极管d29、共模电感器l1、可变电阻r85、电阻r86按图示连接构成的电源电路10。其中所述交直流开入信号采集电路1的开入信号输出端gd1～gd11的输出端分别接所述单片机控制电路1的开入信号输入端ic1的2～4、29～34和37～38脚；所述编码器输入电路3的编码信号输出端r40和r44分别接所述单片机控制电路1的编码信号输入端ic1的15和16脚；所述五防联锁信号采集电路4的五防信号输出端gd14的输出端接所述单片机控制电路1的五防信号输入端ic1的17脚；所述按键电路5的按键信号输出端r48～r50分别接所述单片机控制电路1的按键信号输入端ic1的12～14脚；所述单片机控制电路1的电机控制信号输出端ic1的17～19和39～42脚分别接所述断路器电动手车驱动电路9的电机控制信号输入端r62、r70、r69、r63、gd15输入端、r81、r83；所述单片机控制电路1的故障继电器控制信号输出端ic1的45脚接所述故障继电器电路8的故障继电器控制信号输入端r60；所述单片机控制电路1的指示灯信号输出端ic1的25～28脚分别接所述指示灯电路6的指示灯信号输入端d17、d16、d15、d14；所述单片机控制电路1的通讯信号输出端ic1的21、22脚分别接所述通讯电路7的通讯信号输入端ic4的输入端；所述电源电路10的电源输出端dc12v、dc5v和dc3v3端分别接各个所述电路1、2、3、4、5、6、7、8和9上的电源输入端。
37.参照图6，所述交直流开入信号采集电路2上设有十个信号采集输入端in1～in10，
其中in1接操作面板上的旋钮开关、采集就地操作与远方指令的转换信息，in2接操作面板上的复位按钮、采集开关柜在过载保护锁定状态返回待机状态信息，in3接断路器辅助接点、采集断路器分合状态信息，in4接接地开关辅助接点、采集接地开关分合状态信息，in5接操作面板上的摇入按钮、采集就地摇入信息，in6接操作面板上的摇出按钮、采集就地摇出信息，in7接开关柜继电保护装置上的远方摇入指令输出端、采集远方摇入指令信息，in8接开关柜继电保护装置上的远方摇出指令输出端、采集远方摇出指令信息，in9接断路器电动手车的工作位辅助开关、采集手车处于工作位状态的信息，in10接断路器电动手车的试验位辅助开关、采集手车处于试验位状态的信息。另外还设有信号采集输入备用端口in11。
38.参照图7，所述编码器输入电路3上设有信号采集输入端in12～in15，其中in12～in13分别接断路器电动手车的电机上的旋转数字编码器的信号a相和b相，in14～in15分别接所述断路器电动手车的电机上的旋转数字编码器的电源正极和负极，采集驱动电机的运行状态编码信息。
39.参照图7，所述五防联锁信号采集电路4上设有信号采集输入端in16，接开关柜继电保护装置上的五防联锁信息输出端，采集五防联锁状态信息。
40.参照图10，所述断路器电动手车驱动电路9上设有霍尔电流传感器cg1，以采集断路器电动手车的电机运行过程的电流变化信息，霍尔电流传感器cg1的电机电流信息输出端1脚接所述单片机控制电路1的电机电流信息输入端ic1的43脚。
41.参照图8，所述按键电路5包括设在开关柜操作面板上的摇入按钮s1、摇出按钮s2和复位按钮s3，采集摇入、摇出和复位操作信息。
42.参照图10，所述断路器电动手车驱动电路9上设有控制输出端out1～out2，分别接所述断路器电动手车的电机正极和负极。
43.参照图8，所述指示灯电路6中的d14为就绪指示灯、d15为断路器电动手车处在工作位的指示灯、d16为断路器电动手车处在试验位的指示灯、d17为故障指示灯、d18为电源指示灯。
44.参照图9，所述故障继电器电路8上设有外接端子out3～out4，接操作面板的故障指示灯d17。
45.参照图9，所述通讯电路7上设有通讯信号输出端out5～out7，接开关柜后台系统或智能网关。
46.参照图11，所述电源电路10上还设有电源输出端out8～out9，可以为外部设备供电。
47.使用上，当接通本可移开式开关柜断路器电动手车的智能控制装置的电源开关时，所述单片机控制电路1的ic1的18脚输出高电平，所述断路器电动手车驱动电路9的ic6的5脚输出高电平，q4导通，k4得电闭合，电源dc220v经过k6、k5、k4进入所述电源电路10，所述电源电路10为各个所述电路1、2、3、4、5、6、7、8和9供电，保证各个所述电路得电工作；当所述五防联锁信号采集电路4的五防信息有效，其五防信号输出端17向所述断路器电动手车驱动电路9的r62输出低电平，同时所述五防信号输出端17向ic1的17脚输入低电平后，ic1向39脚向所述断路器电动手车驱动电路9的r63输出低电平，这时ic5的4脚输出高电平，q3导通，gd15向r78输出高电平，q2导通；当所述单片机控制电路1采集的所有各种信息都是达到要求状态时，就绪指示灯d14亮起，在操作面板上对所述按键电路5的操作才有效，当按
下所述按键电路5上的摇入按钮s1时，ic1的42脚输出高电平、其41脚输出低电平，所述断路器电动手车的电机驱动电路9的q6导通、q5截止，k6得电作下位接触、k5失电保持上位接触，电源dc220v经过k6、cg1、out1进入断路器电动手车的电机正极，电机负极经过out2、k5、q2落地，这时电机正转，断路器电动手车摇入；当按下所述按键电路5上的摇出按钮s2时，ic1的42脚输出低电平、其41脚输出高电平，所述断路器电动手车驱动电路9的q6截止、q5导通，k6失电恢复上位接触、k5得电作下位接触，电源dc220v经过k5、out2进入断路器电动手车的电机负极，电机正极经过out1、cg1、k6、q2落地，这时电机反转，所述断路器电动手车摇出；当所述断路器电动手车运行过程发生故障时，所述单片机控制电路1的18脚输出低电平，所述断路器电动手车驱动电路9的ic6的5脚输出低电平，q4截止，k4失电断开，控制装置失电，断路器电动手车停止运行，同时ic1的45脚输出高电平，所述故障继电器电路8的q1导通，k1闭合，面板的故障指示灯d17亮起报警。