CN102412622A - 电气机械互锁式两进一母联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气机械互锁式两进一母联系统，包括与第一电源进线连接的第一进线开关、与第二电源进线连接的第二进线开关，第一进线开关通过设有的第一母线与第一组负载连接，第二进线开关通过设有的第二母线与第二组负载连接，还包括与用于连接第一母线和第二母线的母联开关；第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有开关触点组，及用于驱动开关触点组分闸/合闸的电动操作机构，还包括与电动操作机构电性连接的控制器，还包括与控制器电性连接的电源电路。本发明可以不受安装位置限制，实现机械互锁，并可靠实现电源转换，避免反送电伤人事故发生；安装机械互锁同时，仍用PLC逻辑控制继电器实现自动快速电源转换，不用人为花费精力判断和操作，避免误操作引起事故等。

Description

电气机械互锁式两进一母联系统

技术领域

本发明涉及一种电源控制系统，更具体地说是指一种两进一母联的电源供电系统，通过电气与机械的结合实现两个进线开关与一个母联开关的互锁。

背景技术

目前，市面上所用的两进一母联系统，往往因为配电房空间限制，两台高容量的变压器进线开关各自排放一排，因两台进线开关距离原因，要么通过PLC等逻辑控制继电器实现电气互锁，以及电源系统的自动切换；要么纯手动控制转换、用钥匙锁仅仅实现机械互锁。前者因使用继电器等实现电气互锁，但因没有机械互锁，使系统不可靠，因电气故障，可导致反送电，发生伤人事故；后者因纯机械互锁，当一路靠人工反应去分断一路进线开关，再合母联开关，不能实现快速正确的电源自动转换，可能导致停电时间长，经济损失巨大，或者因为人为麻痹大意而误操作引起重大事故。

为了解决上述问题，本发明人创新地设计出一种电气机械互锁式两进一母联系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电气机械互锁式两进一母联系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

电气机械互锁式两进一母联系统，包括与第一电源进线连接的第一进线开关、与第二电源进线连接的第二进线开关，所述的第一进线开关通过设有的第一母线与第一组负载连接，所述的第二进线开关通过设有的第二母线与第二组负载连接，还包括与用于连接第一母线和第二母线的母联开关；所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有开关触点组，及用于驱动开关触点组分闸/合闸的电动操作机构，还包括与电动操作机构电性连接的控制器，还包括与控制器电性连接的电源电路。

其进一步技术方案为：所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有用于锁住开关触点组的机械锁止构件，及用于驱动机械锁止构件的旋转马达。

其进一步技术方案为：所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有手动按钮，还包括用于电源电路与手动按钮、控制器连接的选择开关。

其进一步技术方案为：还包括为第一进线开关、第二进线开关和母联开关的旋转马达供电的不间断电源；所述第一进线开关的旋转马达串联有第二进线开关和母联开关的辅助常开触点；所述第二进线开关的旋转马达串联有第一进线开关和母联开关的辅助常开触点；所述母联开关的旋转马达串联有第一进线开关和第二进线开关的辅助常开触点。

其进一步技术方案为：所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有故障报警输出触点，所述的各故障报警输出触点并联之后与报警继电器串联，各电动操作机构的合闸控制输入端串联有报警继电器的常闭触点。

其进一步技术方案为：还包括设于第一电源进线上的第一变压器和设于第二电源进线上的第二变压器。

其进一步技术方案为：还包括第一进线柜、第二进线柜和母联柜；所述的第一进线柜设有前述的第一变压器和第一进线开关；所述的第二进线柜设有前述的第二变压器和第二进线开关；所述的母联柜设有前述的母联开关、控制器、电源电路、报警继电器，及与控制器电性连接的中间继电器。

其进一步技术方案为：所述的控制器为PLC控制器。

其进一步技术方案为：还包括三个框架断路器，三个框架断路器分别构成前述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过电气控制的旋转马达实现两只进线开关和一只母联开关之间的机械互锁，并非传统的缆绳或连杆互锁，所以三只框架断路器均可安装于不同排配电柜中，不受安装位置限制，实现机械互锁，并可靠实现电源转换，避免反送电伤人事故发生；安装机械互锁同时，仍用PLC逻辑控制继电器实现自动快速电源转换，不用人为花费精力判断和操作，避免误操作引起事故等。各部件均可独立装拆更换、维修非常方便、更换成本低。故可选用进口断路器和国产其他部件组成，既保证了产品的高可靠性和高质量，供货期短，成本低，安装非常方便。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的方框结构图；

图2为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的主电路原理图；

图3为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的控制部分原理图一(电操机构部分)；

图4为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的控制部分原理图二(PLC部分)；

图5A为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的控制部分原理图三(互锁电路和旋转马达部分，简单电路结构，省略了旋转马达的正反转控制电路)；

图5B为本发明之第一进线开关的互锁电路和旋转马达部分的更详细的电路原理图(包括旋转马达的正反转控制的详细电路原理图，第二进线开关和母联开关也可以采用相同的控制电路)；

图6为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例的第一进线开关的旋转马达与机械锁止构件的结构示意图(第二进线开关和母联开关的这个结构也是相同)；

图7为本发明电气机械互锁式两进一母联系统具体实施例具体结构的主视图。

附图标记说明

1     第一进线开关      11            第一母线

12    第一组负载        18            第一变压器

2     第二进线开关      21            第二母线

22    第二组负载        28            第二变压器

3     母联开关          4             控制器

41    报警继电器        42            互锁电路

43    中间继电器组      5             电源电路

51    选择开关          6             不间断电源

7     第一进线柜        8             第二进线柜

9     母联柜            19、29、39    手动按钮

1M、2M、3M        旋转马达            1S、2S、3S    机械锁止构件

71、81、91        框架断路器          72、82、92    指示灯

QF1、QF2、QF3     电动操作机构

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图7所示，本发明电气机械互锁式两进一母联系统，包括与第一电源进线连接的第一进线开关1、与第二电源进线连接的第二进线开关2，第一进线开关1通过设有的第一母线11与第一组负载12连接，第二进线开关2通过设有的第二母线21与第二组负载22连接，还包括与用于连接第一母线11和第二母线21的母联开关3；第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3均设有开关触点组，及用于驱动开关触点组分闸/合闸的电动操作机构QF1、QF2、QF3，还包括与电动操作机构QF1、QF2、QF3电性连接的控制器4，还包括与控制器4电性连接的电源电路5(电源电路主要包括电源原理图中的中间继电器KA1)。第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3均设有用于锁住开关触点组的机械锁止构件1S、2S、3S(机械锁止构件可以采用拔销或挡块之类的结构)，及用于驱动机械锁止构件1S、2S、3S的旋转马达1M、2M、3M。第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3均设有手动按钮19(包括合闸1SA和分闸1SF)、29(包括合闸2SA和分闸2SF)、39(包括合闸3SA和分闸3SF)，还包括用于电源电路5与手动按钮19、29、39、控制器4连接的选择开关51(在电气原理图中为SC)。还包括为第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3的旋转马达1M、2M、3M供电的不间断电源6(立即主电源无电时，也可以保持互锁关系，以防止因断电发生危险)；在不间断电源6与旋转马达1M、2M、3M之间串联有互锁电路42，互锁电路42包括以下三组线路(如图5A所示的简单的电路原理图)：

第一组，第一进线开关1的旋转马达1M串联有第二进线开关2和母联开关3的辅助常开触点QF2-OF、QF3-OF，即，在控制器4的作用下，当第二进线开关2与母联开关3合闸时，第一进线开关1的旋转马达1M得电工作，驱动机械锁止构件1S工作，机械锁止构件1S通过卡住或插入或者定位块的方式阻止第一进线开关1的合闸。

第二组，第二进线开关2的旋转马达2M串联有第一进线开关1和母联开关3的辅助常开触点QF1-OF、QF3-OF；即，在控制器4的作用下，当第一进线开关1与母联开关3合闸时，第二进线开关2的旋转马达2M得电工作，驱动机械锁止构件2S工作，机械锁止构件2S通过卡住或插入或者定位块的方式阻止第二进线开关2的合闸。

第三组，母联开关3的旋转马达3M串联有第一进线开关1和第二进线开关2的辅助常开触点QF1-OF、QF2-OF；即，在控制器4的作用下，当第一进线开关1与第二进线开关2合闸时，母联开关3的旋转马达3M得电工作，驱动机械锁止构件3 S工作，机械锁止构件3 S通过卡住或插入或者定位块之类的方式阻止母联开关3的合闸。

第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3均设有故障报警输出触点1 SD、2SD、3SD，各故障报警输出触点并联之后与报警继电器KA4(图1中的标识为报警继电器41)串联，各电动操作机构QF1、QF2、QF3的合闸控制输入端串联有报警继电器KA4的常闭触点，即任何一个电操机构(即电动操作机构)发生故障时，三个电动操作机构都不能采集合闸控制信号，从而防止其合闸动作，防止发生危险。

为了对电路干扰源的隔离和控制电路的稳定，在控制器4与三个电动操作机构QF1、QF2、QF3之间设有中间继电器组43，中间继电器组43在本实施例中包括手动信号的中间继电器KA5、KA6、KA7，和自动信号的中间继电器KA8、KA9、KA10、KA11、KA12、KA13。

还包括设于第一电源进线上的第一变压器18和设于第二电源进线上的第二变压器28。还包括第一进线柜7、第二进线柜8和母联柜9；第一进线柜7设有前述的第一变压器18和第一进线开关1；第二进线柜8设有前述的第二变压器28和第二进线开关2；母联柜9设有前述的母联开关3、控制器4、电源电路5、报警继电器41、互锁电路42、不间断电源6，及与控制器4电性连接的中间继电器组43。

控制器4优选PLC控制器，在本实施例中，为施耐德TWDLCAA16DRF型PLC控制器。在本实施例中，还包括三个框架断路器71、81、91，分别安装在第一进线柜7、第二进线柜8和母联柜9的前端，三个框架断路器71、81、91分别构成前述的第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3，三个框架断路器71、81、91还分别包括前述的电动操作机构QF1、QF2、QF3。第一进线柜7、第二进线柜8和母联柜9的前端还设有指示灯72、82、92，第一进线柜7、第二进线柜8和母联柜9的前端还设有前述的手动按钮19(包括合闸1SA和分闸1SF)、29(包括合闸2SA和分闸2SF)、39(包括合闸3SA和分闸3SF)。

在本实施例中，第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3分别由三个框架断路器71、81、91构成，由于采用的是外购标准件；是具有储能机构的开关结构，设有如图6所示的储能释放按钮711，旋转马达1M的动力在蜗杆13、与蜗杆13啮合的蜗轮14、与蜗轮同轴的齿轮15、与齿轮15啮合的齿条16的减速传动下将动力传送给储能释放按钮711，机械锁止构件1S即可沿着滑槽17(也可以是滑轨结构)滑动的齿条16。在齿条16上还设有一个行程开关撞块161，在机架上还设固定有常闭触点式的二个行程开关73、74。因此，这种互锁电路需要如图5B所示的电路原理图；针对这种互锁电路的工作原理，仅以第一进线开关为例进行说明(第二进线开关和母联开关也是采用相同的控制结构，其工作原理参照着这个说明予以理解)：

当第二进线开关和母联开关合闸时，它们的辅助常开触点QF2-OF、QF3-OF导通，此时中间继电器KA21导通，旋转马达1M接正向电源，进行正向旋转，驱动齿条16(即机械锁止构件)伸出，将储能释放按钮711按压下去，此时第一进线开关失去储能，不管电动操作机构或者面板的手动按钮怎么操作，其都无法实现合闸，实现三个开关之间的互锁；当齿条16将伸出到最外端时，其行程开关撞块161触压到行程开关73，其常闭触点被断开，旋转马达1M失电，停止转动；当第二进线开关和母联开关中的任何一个分闸了，有QF2-OF、QF3-OF中任何一个常闭触点导通，此时中间继电器KA22导通，旋转马达1M接入反向电源，进行反转，将齿条16向右边移动，其行程开关撞块161触压到行程开关74，其常闭触点被断开，旋转马达1M失电，停止转动；储能释放按钮711复位，此时第一进线开关的储能机构进行储能，此时第一进线开关可以在电动操作机构的驱动下，进行合闸、分闸的操作，解除互锁状态。

操作说明：

当选择开关51旋至手动位时，控制器4接收手动按钮的控制信号之后再驱动电动操作机构，对第一进线开关1、第二进线开关2和母联开关3进行合闸操作，并且最多只能有二个开关可以同时合闸，即任何二个开关合闸之后，其辅助常开触点导通，第三个开关的旋转马达从而得电工作，驱动机械锁止构件(即锁止件)对第三个开关的合闸动作进行锁止，阻止其合闸；由于采用了不间断电源，任何情况下的手动操作都不会导致三个开关同时合闸，从而保证了手动操作的安全性。

当选择开关5 1旋至自动位时，第一电源进线的测电继电器KA2检测第一电源进线的电源，正常供电时，控制器4输出信号至Q0端，从而驱动电动操作机构QF1，进行第一进线开关1的合闸动作；第二电源进线的测电继电器KA3检测第二电源进线的电源，正常供电时，控制器4输出信号至Q2端，从而驱动电动操作机构QF2，进行第二进线开关2的合闸动作；此时母联开关3被旋转马达3M锁止，不能进行合闸，保证二个进线电源为二组负载进行供电的安全性。当任何一个电源进线没有电源时，控制器4驱动其相应的进线开关分闸，并通过Q4端输出控制信号至电动操作机构QF3，电动操作机构QF3立即驱动母联开关3进行合闸；此时没有电源的进线开关被其旋转马达锁止，不能进行合闸；保证了用电安全。由于是通过控制电气线进行自动切换，当任何一路进线无电源时，能够在数秒的时间内进行切换。

于其它实施例中，机械锁止构件和旋转马达可以采用一体式结构，比如旋转马达加蜗轮蜗杆结构。

于其它实施例中，其中的机械锁止构件，是依第一进线开关、第二进线开关和母联开关的结构而设定的，第一进线开关、第二进线开关和母联开关若采用的是由电动操作机构直接控制的刀闸式结构，可以在刀闸移动区域增加有阻挡孔或阻挡槽，则可以将机械锁止构件制成能插入阻挡孔或阻挡槽的限位销结构，用于驱动机械锁止构件的是旋转马达，通过齿轮齿条结构带动限位销的移动，从而实现该开关的锁止限位。为防止旋转马达长期带电工作，可以增加中间继电器(该中间继电器的常闭开关与该旋转马达串联)，当限位销插入至锁止位时，触发一个信号给中间继电器，该中间继电器得电工作，其常闭开关断电，该旋转开关失电(但限位销一直处于锁止限位，起到锁止的作用)。当其中二个开关有任何一个开关分闸之后，可以通过导通反接电路，利用旋转马达的反转，将限位销从限位孔或限位槽中移出，取消锁止状态。

综上所述，本发明通过电气控制的旋转马达实现两只进线开关和一只母联开关之间的机械互锁，并非传统的缆绳或连杆互锁，所以三只框架断路器均可安装于不同排配电柜中，不受安装位置限制，实现机械互锁，并可靠实现电源转换，避免反送电伤人事故发生；安装机械互锁同时，仍用PLC逻辑控制继电器实现自动快速电源转换，不用人为花费精力判断和操作，避免误操作引起事故等。各部件均可独立装拆更换、维修非常方便、更换成本低。故可选用进口断路器和国产其他部件组成，既保证了产品的高可靠性和高质量，供货期短，成本低，安装非常方便。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.电气机械互锁式两进一母联系统，包括与第一电源进线连接的第一进线开关、与第二电源进线连接的第二进线开关，所述的第一进线开关通过设有的第一母线与第一组负载连接，所述的第二进线开关通过设有的第二母线与第二组负载连接，还包括与用于连接第一母线和第二母线的母联开关；其特征在于所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有开关触点组，及用于驱动开关触点组分闸/合闸的电动操作机构，还包括与电动操作机构电性连接的控制器，还包括与控制器电性连接的电源电路。

2.根据权利要求1所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有用于锁住开关触点组的机械锁止构件，及用于驱动机械锁止构件的旋转马达。

3.根据权利要求2所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有手动按钮，还包括用于电源电路与手动按钮、控制器连接的选择开关。

4.根据权利要求3所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于还包括为第一进线开关、第二进线开关和母联开关的旋转马达供电的不间断电源；所述第一进线开关的旋转马达串联有第二进线开关和母联开关的辅助常开触点；所述第二进线开关的旋转马达串联有第一进线开关和母联开关的辅助常开触点；所述母联开关的旋转马达串联有第一进线开关和第二进线开关的辅助常开触点。

5.根据权利要求4所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于所述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关均设有故障报警输出触点，所述的各故障报警输出触点并联之后与报警继电器串联，各电动操作机构的合闸控制输入端串联有报警继电器的常闭触点。

6.根据权利要求5所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于还包括设于第一电源进线上的第一变压器和设于第二电源进线上的第二变压器。

7.根据权利要求6所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于还包括第一进线柜、第二进线柜和母联柜；所述的第一进线柜设有前述的第一变压器和第一进线开关；所述的第二进线柜设有前述的第二变压器和第二进线开关；所述的母联柜设有前述的母联开关、控制器、电源电路、报警继电器，及与控制器电性连接的中间继电器。

8.根据权利要求7所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于所述的控制器为PLC控制器。

9.根据权利要求7所述的电气机械互锁式两进一母联系统，其特征在于还包括三个框架断路器，三个框架断路器分别构成前述的第一进线开关、第二进线开关和母联开关。

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