CN103682999B - 一种开关柜分闸闭锁状态区分系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关柜分闸闭锁状态区分系统，包括：断路器，位于开关柜中，用于接通或切断开关柜的输入输出电源；机械脱扣装置，与断路器连接，用于控制断路器的通断；操作连锁装置，与机械脱扣装置连接，用于控制机械脱扣装置，进而控制断路器的通断；分闸检测装置，安装在操作连锁装置上，用于检测操作连锁装置的状态，进而通过操作连锁装置的状态来区分开关柜的分闸闭锁状态。本发明结构简单，能够快速、方便、有效地区分出开关柜所述的分闸闭锁状态。

Description

一种开关柜分闸闭锁状态区分系统

技术领域

本发明涉及自动检测领域，具体地说，涉及一种区分开关柜分闸闭锁状态的系统。

背景技术

城市轨道交通是人们日常出行最常使用的交通方式之一，它关系到人们的出行效率与出行安全，是一项重要的民生工程。所以当城市轨道交通系统中出现设备故障时，就需要维修人员能够在最短的时间内找到并排除故障，以使城市轨道交通系统恢复正常运行。

城市轨道交通系统中一个重要的设备就是直流开关柜，其主要包括直流断路器和控制保护装置，直流开关柜的电气脱扣也主要由这两部分配合完成。当直流开关柜需要脱扣时，控制保护装置发出点动脱扣信号给直流断路器，直流断路器进而切断电源，实现直流开关柜的分闸。当外部发生严重故障，如持续过流、框架保护等故障时，控制保护装置则向直流断路器输出持续的脱扣信号，直流断路器进而持续地切断电源，实现直流开关柜的分闸闭锁，这个过程叫做电气分闸闭锁。

为安全起见，现有直流断路器一般都配有机械脱扣装置，用于直流供电系统的紧急分闸。操作人员能够通过操作连锁装置按下位于断路器底板上的机械脱扣装置中的顶针实现强制脱扣，从而保证直流开关柜在紧急情况时的设备安全。操作人员通过操作连锁装置对直流开关柜进行正常分闸操作的过程称为机械分闸操作，如果因操作不当或设备故障导致分闸操作后无法复位，直流开关柜则处于机械分闸闭锁状态。

在进行设备调试和实际运行的过程中，操作人员会对机械脱扣装置进行经常性的操作。在操作人员操作不当或机械脱扣装置因长期使用而出现机械磨损的情况下，机械脱扣装置动作后可能得不到及时准确地复位，造成直流开关柜出现机械分闸闭锁，不能进行再次合闸。

由于机械脱扣装置位于直流断路器底板上，肉眼无法直接观察，发生机械分闸闭锁时将与电气分闸闭锁在外观上无明显的区别，操作人员在短时间内很难区别出故障类型，也就无法及时的排除故障，给城市轨道交通带来不利影响。

在现有城市轨道交通系统中，直流开关柜的分闸闭锁是一种偶然性故障，目前业内没有一种快速有效的识别方法。在现场调试或实际运行的过程中，现有识别方法均是通过操作员或维修人员的个人经验或是利用外部工具来进行故障的判断与排除，不利于系统故障的快速排除。

基于上述情况，亟需一种区分直流开关柜分闸闭锁状态的系统，以便能够快速、方便、有效地区分直流开关柜的分闸闭锁状态。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种开关柜分闸闭锁状态区分系统，其特征在于，包括：

断路器，其位于开关柜中，用于接通或切断开关柜的输入输出电源；

机械脱扣装置，其与所述断路器连接，用于控制所述断路器的通断；

操作连锁装置，其与所述机械脱扣装置连接，用于控制所述机械脱扣装置，进而控制所述断路器的通断；以及

分闸检测装置，其安装在所述操作连锁装置上，用于检测所述操作连锁装置的状态，进而通过所述操作连锁装置的状态区分所述开关柜的分闸闭锁状态。

根据本发明的一个实施例，所述分闸检测装置为常开开关，其输入端与电源正极连接，当所述开关柜处于机械分闸闭锁状态时，所述常开开关持续闭合。

根据本发明的一个实施例，所述常开开关为常开限位开关。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：显示装置，所述显示装置的输入端与所述分闸检测装置的输出端连接，输出端与电源负极连接，用于显示开关柜的分闸闭锁状态。

根据本发明的一个实施例，所述显示装置为发光二极管，当所述开关柜处于机械分闸闭锁状态时，所述发光二极管点亮。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括自动开关和/或分闸保护装置；

所述自动开关装置位于所述分闸检测装置的输出回路中，其一端与所述分闸检测装置的输出端连接，另一端与所述显示装置的输入端连接，用于基于所述分闸检测装置的输出信号和预设的时间阈值接通或切断所述分闸检测装置与所述显示装置之间的连接；

所述分闸保护装置输入端与所述分闸检测装置的输出端连接，输出端与所述显示装置的输入端连接，用于基于所述检测装置的输出信号和预设的时间阈值向所述显示装置提供分闸信号。

根据本发明的一个实施例，所述自动开关为时间继电器，所述时间继电器的线圈一端与所述分闸检测装置的输出端连接，线圈另一端与所述电源负极连接，所述时间继电器的一个触点与所述分闸检测装置的输出端连接，另一个触点与所述显示装置的输入端连接，当所述时间继电器的一个触点检测到所述分闸检测装置的输出信号，且持续时间达到预设的时间阈值时，所述时间继电器触点闭合。

根据本发明的一个实施例，所述时间阈值大于进行一次正常机械分闸操作所需时间。

根据本发明的一个实施例，所述分闸保护装置为所述开关柜中的控制保护装置。

根据本发明的一个实施例，所述分闸检测装置为常闭开关，其位于所述断路器的合闸回路中，当所述开关柜处于机械分闸状态时，所述常闭开关断开，通过手动对所述断路器进行合闸操作判断所述开关柜的分闸闭锁状态。

本发明带来了以下有益效果：

当开关柜发生分闸闭锁故障时，现场人员能够通过指示灯的状态或通过对断路器进行一次手动合闸来判断开关柜分闸闭锁状态，使得现场人员能够快速、方便、有效地确定并处理分闸闭锁故障。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的开关柜分闸闭锁状态区分系统的结构图；

图2是根据本发明的一个实施例的开关柜分闸闭锁状态区分系统电路结构图；

图3是根据本发明的一个实施例的分闸保护装置的工作流程图；

图4是根据本发明的另一个实施例的开关柜分闸闭锁状态区分系统电路结构图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明提出了一种开关柜分闸闭锁状态区分系统，该系统主要包括：断路器101、机械脱扣装置102、操作连锁装置103和分闸检测装置104。

断路器101是开关柜内的主要设备之一，用于接通或切断开关柜的输入输出电源，从而保证开关柜所处回路中设备的安全。

机械脱扣装置102与断路器101连接，用于控制断路器101的通断。操作连锁装置103与机械脱扣装置102连接，其能够通过控制机械脱扣装置102来控制断路器101的通断。在紧急情况下，现场人员可以控制操作连锁装置103进而控制机械脱扣装置102实现断路器101的断开，从而保证开关柜在紧急情况下的设备安全。

分闸检测装置104安装在操作连锁装置103上，用于检测操作连锁装置103的状态。因为操作连锁装置103能够反映机械脱扣装置102的状态，所以分闸检测装置104就可以通过机械脱扣装置102的状态来反映出开关柜当前分闸闭锁是否是机械分闸闭锁，从而区分出机械分闸闭锁与电气分闸闭锁。

实施例一：

本发明提供了一种能够通过指示灯的亮灭状态区分开关柜分闸闭锁状态的实施例，图2示出了根据本发明的一个实施例的开关柜分闸闭锁状态区分系统的电路结构图。

如图2所示，开关柜分闸闭锁状态区分系统的电路部分包括：分闸检测装置104和显示装置205。本实施例中分闸检测装置104为常开开关，本实施例中常开开关为常开限位开关，常开限位开关的输入端与电源正极连接，当开关柜处于机械分闸闭锁状态时，该常开限位开关处于闭合状态。显示装置205用于显示开关柜的分闸闭锁状态，本实施例中显示装置205为发光二极管，其输入端与分闸检测装置104的输出端连接，输出端与电源负极连接。

当开关柜处于正常工作状态时，常开限位开关处于断开状态，从而断开了发光二极管的电源连接，发光二极管不点亮。当开关柜处于电气闭锁状态时，因为电气闭锁是由开关柜内的控制保护装置和断路器进行控制，操作连锁装置状态不改变，所以常开限位开关仍处于断开状态，发光二极管不点亮。

当开关柜通过操作连锁装置进行正常机械分闸操作时，机械脱扣装置动作，断路器分闸，同时带动常开限位开关由断开变为闭合，完成后即刻复位操作连锁装置，使得限位开关恢复为断开，完成对断路器的一次机械分闸操作，随后能够对断路器进行再次分闸。当进行一次机械分闸操作时，首先操作连锁装置动作，常开限位开关由断开状态变为闭合状态，发光二极管点亮，随后操作连锁装置复位，常开限位开关又即刻恢复为断开状态，发光二极管熄灭，通过发光二极管先点亮后熄灭的状态便可区分出正常机械分闸操作。

当操作连锁装置在动作后没有复位或因为故障无法复位时，机械脱扣装置一直处于锁死状态，断路器无法再次合闸而处于机械分闸闭锁状态。此时常开限位开关也一直处于闭合状态，发光二极管两侧被持续施加电压，发光二极管持续点亮，通过发光二极管的持续点亮状态便可以区分出开关柜的机械分闸闭锁。

为了防止进行正常机械分闸操作的过程中因发光二极管被点亮而引起误判，本发明中，开关柜分闸闭锁状态区分系统还可以加入自动开关206。自动开关206通过设定适当的时间阈值，能够使得发光二极管在开关柜进行正常机械分闸操作的过程中不点亮。

如图2所示，自动开关206位于分闸检测装置104的输出回路中，其一端与分闸检测装置104的输出端连接，另一端与显示装置205的输入端连接，用于基于分闸检测装置104的输出信号接通或断开分闸检测装置104与显示装置205之间的连接。

本实施例中，自动开关206为时间继电器，其线圈一端与分闸检测装置104的输出端连接，线圈另一端与电源负极连接，该时间继电器的一个触点与分闸检测装置104的输出端连接，另一个触点与显示装置205的输入端连接。

以下以分闸检测装置104为常开限位开关，显示装置205为发光二极管，自动开关206为时间继电器为例对本发明进行进一步的说明。

时间继电器的时间阈值设置为合适的时间阈值，该时间阈值大于进行一次正常机械分闸操作所需时间。当进行正常机械分闸操作时，通过操作连锁装置使机械脱扣装置动作，断路器分闸，同时操作连锁装置的动作带动常开限位开关由断开变为闭合，完成后即刻复位操作连锁装置，机械脱扣装置随之复位，断路器合闸，同时操作连锁装置的复位带动常开限位开关由闭合变为断开。此过程中，限位开关由断开变为闭合再恢复为断开所需要的时间即进行一次正常机械分闸操作所需时间。

时间继电器具有延时通断的作用，当常开限位开关由断开变为闭合时，时间继电器保持当前状态并开始计时，此时时间继电器仍处于断开状态，发光二极管不点亮。因为时间继电器的时间阈值被设置为大于进行一次正常机械分闸操作所需时间，所以在常开限位开关由闭合变为断开时，时间继电器仍处于断开状态，发光二极管不点亮。

而当发生机械分闸闭锁时，操作连锁装置持续动作，从而使得常开限位开关持续处于闭合状态，当闭合时间达到时间继电器的时间阈值时，发光二极管将被点亮。

通过加入自动开关206实现了在进行正常机械分闸操作的过程中发光二极管不点亮，避免了因发光二极管点亮而引起的误判。

如图2所示，在避免进行正常机械闭锁操作的过程中，在本发明的其他实施例中，自动开关206的功能还可以由分闸保护装置207完成。

分闸保护装置207位于分闸检测装置104的输出回路中，其输入端与分闸检测装置104的输出端连接，输出端与显示装置205的输入端连接，用于向显示装置205提供分闸信号。分闸保护装置207能够设定延时的时间阈值，当检测到分闸检测装置104的输出信号时，分闸保护装置207开始计时，在设定的时间阈值内，分闸保护装置207保持当前状态，当超过设定的时间阈值时，分闸保护装置207向显示装置205输出高电平信号。

分闸保护装置207的工作流程图如图3所示。首先分闸保护装置207在步骤S301中判断是否检测到分闸检测装置104的输出信号，如果检测到分闸检测装置104的输出信号，则在步骤S302中开始计时；如果没有检测到，则仍处于步骤S301中对分闸检测装置104的输出信号进行检测。在步骤S303中对步骤302中的计时时间进行判断，如果计时时间达到所设定的时间阈值，则在步骤S304中进行故障输出，本实施例中，输出的为高电平信号；如果没有达到所设定的时间阈值，则返回到步骤S301，继续对分闸检测装置104的输出信号进行检测。

下面以分闸检测装置104为常开限位开关，显示装置205为发光二极管，分闸保护装置207为开关柜内的控制保护装置为例对本发明进行进一步说明。

首先设定分闸保护装置207的时间阈值，该时间阈值大于进行一次正常机械分闸操作所需时间。当进行正常机械分闸操作时，通过操作连锁装置使机械脱扣装置动作，断路器分闸，同时操作连锁装置的动作带动常开限位开关由断开变为闭合，分闸保护装置207检测到常开限位开关的动作，开始计时；操作完成后操作连锁装置接口复位，机械脱扣装置随之复位，断路器合闸，同时操作连锁装置的复位带动常开限位开关由闭合变为断开。因为分闸保护装置207的时间阈值大于正常机械分闸操作所需时间，所以在进行正常机械分闸操作时，分闸保护装置207的计时不会达到所设时间阈值，持续输出低电平信号；当发生机械分闸闭锁时，常开限位开关持续处于闭合状态，控制保护装置的计时能够达到所设定的时间阈值，从而输出持续高电平信号，发光二极管点亮。

另外需要说明的是，在具体实施过程中，既可以使用自动开关206与分闸保护装置207中的任一项，也可以同时使用自动开关206和分闸保护装置207，无论哪种使用方式，均在本发明的权利保护范围之内。

实施例二：

根据本发明的另一面，本发明还提供了一种开关柜分闸闭锁状态区分系统，该系统包括断路器、断路器开关、机械脱扣装置、操作连锁装置和分闸闭锁检测装置。

图4示出了本实施例中分闸闭锁状态区分系统的部分电路结构图。本实施例中，分闸检测装置104为常闭开关，优选的为常闭限位开关。如图4所示，分闸检测装置104位于断路器101的合闸回路中，其一端与断路器开关402的输出端连接，另一端与断路器101的输入端连接。

当开关柜处于机械分闸闭锁状态时，断路器101断开，同时常闭限位开关断开，此时通过操作断路器开关402手动对断路器101进行合闸操作，断路器101将无响应，仍处于断开状态；当开关柜处于电气分闸闭锁状态时，断路器101断开，而因为此时操作连锁装置能够复位，所以常闭限位开关处于闭合状态，手动对断路器101进行一次合闸操作，此时断路器101会合闸后即刻断开。由此便可以区分出开关柜的分闸闭锁状态。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种开关柜分闸闭锁状态区分系统，其特征在于，包括：

断路器，其位于开关柜中，用于接通或切断开关柜的输入输出电源；

机械脱扣装置，其与所述断路器连接，用于控制所述断路器的通断；

操作连锁装置，其与所述机械脱扣装置连接，用于控制所述机械脱扣装置，进而控制所述断路器的通断；以及

分闸检测装置，其安装在所述操作连锁装置上，用于检测所述操作连锁装置的状态，进而通过所述操作连锁装置的状态区分所述开关柜的分闸闭锁状态。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分闸检测装置为常开开关，其输入端与电源正极连接，当所述开关柜处于机械分闸闭锁状态时，所述常开开关持续闭合。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述常开开关为常开限位开关。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示装置，所述显示装置的输入端与所述分闸检测装置的输出端连接，输出端与电源负极连接，用于显示所述开关柜的分闸闭锁状态。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述显示装置为发光二极管，当所述开关柜处于机械分闸闭锁状态时，所述发光二极管点亮。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括自动开关和/或分闸保护装置；

所述自动开关装置位于所述分闸检测装置的输出回路中，其一端与所述分闸检测装置的输出端连接，另一端与所述显示装置的输入端连接，用于基于所述分闸检测装置的输出信号和预设的时间阈值接通或切断所述分闸检测装置与所述显示装置之间的连接；

所述分闸保护装置输入端与所述分闸检测装置的输出端连接，输出端与所述显示装置的输入端连接，用于基于所述检测装置的输出信号和预设的时间阈值向所述显示装置提供分闸信号。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自动开关为时间继电器，所述时间继电器的线圈一端与所述分闸检测装置的输出端连接，线圈另一端与所述电源负极连接，所述时间继电器的一个触点与所述分闸检测装置的输出端连接，另一个触点与所述显示装置的输入端连接，当所述时间继电器的一个触点检测到所述分闸检测装置的输出信号，且持续时间达到预设的时间阈值时，所述时间继电器触点闭合。

8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述时间阈值大于进行一次正常机械分闸操作所需时间。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分闸保护装置为所述开关柜中的控制保护装置。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分闸检测装置为常闭开关，其位于所述断路器的合闸回路中，当所述开关柜处于机械分闸状态时，所述常闭开关断开，通过手动对所述断路器进行合闸操作判断所述开关柜的分闸闭锁状态。