CN106229938A - 高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，基于高压开关柜上的电磁锁以及断路器辅助开关，该装置包括单片机电路、高压检测电路、键盘电路、语音报警电路、辅助开关信号输入电路以及输出控制电路，其中单片机电路的输入端分别连接高压检测电路、键盘电路以及辅助开关信号输入电路的输出端，单片机电路的输出端分别连接语音报警电路以及输出控制电路的输入端；按下停电键盘后单片机电路读取辅助开关信号输入电路的输入信号，单片机电路根据输入信号以及预置的闭锁控制逻辑进行判断并输出控制信号至输出控制电路，控制相应电磁锁电源，防止误操作。能有效的避免由于误操作、误送电或带电打开高压开关柜门引起的电气恶性触电事故。

Description

高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置

技术领域

本发明属于电力作业辅助装置领域，具体涉及一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置。

背景技术

高压开关柜是变电站输配电的主要设备，为了防止恶性电气误操作事故，基本都已安装了“五防”装置，但是“五防”装置在实际使用中存在一些缺点和局限性：1.当断路器分闸后，由于操作机构传动连杆或断路器出现故障，断路器触点某相或三相不能断开，这时操作人员不能直观看到断路器分闸后的实际位置状态，而都是按照安全规程规定进行判断和操作，通过设备上两个以上同时发生对应变化的指示来确认该设备已操作到位。通常操作人员通过电脑显示屏上的信号指示、操作机构的分闸位置指示牌和分闸指示灯来判断断路器已分闸，按照五防程序能进行后序的操作，能继续带负荷拉刀闸操作，但是，由于断路器触点某相或三相并没有断开，母线还带电，拉刀闸操作就会造成人身和设备安全事故。2.当操作完成后，如发生已分闸的断路器的内部触头未断开，设备母线带电或10KV反送电线路上还带电的情况下，操作或检修人员也可以拉合刀闸和打开高压开关柜前后柜门，使操作人员处于触电危险的禁地，由此而造成人员伤亡。3. 设备在检修时需在线路挂装接地线，如未验电、并且线路上有电，按照五防程序也可打开接地线接地闭锁，带电安装接地线；3.刀闸停电操作，一些操作员习惯将刀闸闭锁，不上锁，这样送电时图方便，给误操作埋下了隐患。4.五防操作时间过长，在多项操作任务同时进行的情况下，电脑钥匙需要多次回传，操作较繁琐。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种运行维护方便、安全可靠，能有效防止带电拉合刀闸、防止带地线送电、防止带电安装接地线、防止带电开启前后柜门的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，基于安装于高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁以及断路器辅助开关，所述前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁分别配置用于检测前后柜门开关状态、隔离刀闸分合位置、接地刀闸分合位置的辅助开关，该装置包括单片机电路、高压检测电路、键盘电路、语音报警电路、辅助开关信号输入电路以及输出控制电路，其中单片机电路的输入端分别连接高压检测电路、键盘电路以及辅助开关信号输入电路的输出端，单片机电路的输出端分别连接语音报警电路以及输出控制电路的输入端；按下停电键盘后单片机电路读取辅助开关信号输入电路的输入信号，单片机电路根据输入信号以及预置的闭锁控制逻辑进行判断并输出控制信号至输出控制电路，控制相应电磁锁电源，直至操作完成，防止误操作。

进一步的，还包括时钟及存储电路、液晶显示电路以及USB电路，所述液晶显示电路的输入端连接单片机电路的输出端，时钟及存储电路以及液晶显示电路与单片机电路双向连接；单片机电路通过时钟及存储电路实时记录停送电操作以及操作过程，液晶显示电路用于显示正在进行的操作以及浏览历史记录，USB电路用于将操作记录导出。

优选的，所述高压检测电路包括安装于高压开关柜内用于检测断路器下口母线电压的电压传感器，以及电压信号处理电路，所述电压信号处理电路包括三路电压指示电路以及电压信号耦合电路，所述电压指示电路由整流桥D1-D3，电阻R6-R8、R11-R16、R20-R22，LED发光管D5-D7，三极管Q3-Q5组成，其中一路电压指示电路由整流桥D1，电阻R6、R11、R14、R20，LED发光管D5，三极管Q3组成，整流桥D1的输入端接传感器输出的交流电压信号，整流桥D1的正极一路经电阻R20接地，另一路经串联的电阻R6、R14接地，电阻R6、R14的连接节点连接三极管Q3的基极，Q3的集电极连接电源VCC，Q3的发射极经电阻R11连接 LED发光管D5正极，LED发光管D5负极接地；由传感器检测的电压信号经整流桥D1整流后，加在电阻R20两端，并经电阻R6、R14分压后加于三极管Q3的基极，三极管Q3导通，电源VCC经三极管Q3加到LED发光管D5上，LED发光管D5发光指示有电压；电压信号耦合电路包括二极管D9-D11，光耦IC2，二极管D9-D11的正极分别连接三极管Q3-Q5的发射极，二极管D9-D11的负极连接光耦IC2的1脚，光耦IC2的2脚接地，光耦IC2的4脚经电阻R9接电源VCC，光耦IC2的3脚接单片机IC1的1脚，三极管Q3导通后经二极管D9驱动光耦IC2导通，单片机IC1的1脚变为高电平，检测到电压信号。

优选的，所述语音报警电路包括喇叭LS1、三极管Q10、三极管Q13、语音芯片IC11、电阻R44、电阻R57、电容C16、电容C18，三极管Q10的基极经电阻R44连接单片机的16脚，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极接语音芯片IC11的8脚，语音芯片IC11的1脚经电容C16接地、4脚接电源VCC、5脚接地、4脚和5脚之间接电容C18、3脚经电阻R57连接三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，三极管Q13的集电极经喇叭LS1连接电源VCC；单片机IC1的16脚输出控制电平使Q10导通，给语音芯片IC11的8脚触发电平，语音芯片IC11的3脚输出音频信号，由三极管Q13放大后驱动喇叭LS1进行语音报警。

优选的，所述输出控制电路由五路光耦隔离继电器输出控制电路组成，每路光耦隔离继电器输出控制电路的输入端连接单片机的一个输出引脚，五路光耦隔离继电器输出控制电路的输出分别控制前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、2个隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源。

更进一步的，本发明还包括照明控制电路，所述照明控制电路由光传感器RL1，可调电阻R1，稳压管D20，比较器IC10，三极管Q11，电阻R48、R49、R54、R56，电容C12、C15，继电器K6组成，其中光传感器RL1与可调电阻R1串联后接于断路器辅助触点K的常闭触点B1、NB和地之间，光传感器RL1与可调电阻R1的节点连接比较器IC10的3脚，稳压管D20正极接地，稳压管D20负极连接电源VCC并经电阻R54连接比较器IC10的2脚，比较器IC10的1脚经电阻R49连接三极管Q11的基极，并经电阻R56连接比较器IC10的3脚，同时经电阻R48连接电源VCC，三极管Q11的基极经电容C15接地，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极经继电器K6线圈接电源VCC，电容C12接于电源VCC和地之间，继电器K6的常开点一端连接电源5V，另一端经照明灯DS1接地；白天光传感器RL1受光后，电阻降低，比较器IC10输出不足以驱动三极管Q11导通，电阻R56用于加速比较器翻转，继电器K6不动作，照明灯DS1不亮，夜间光传感器RL1接收不到光，电阻最大，比较器IC10输出驱动三极管Q11导通，继电器K6动作，照明灯DS1电源接通开启照明。

一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作闭锁控制方法，该方法基于五防要求，包括停电闭锁控制逻辑和送电闭锁控制逻辑：

停电闭锁控制逻辑

1)断路器分闸操作后，实时判断断路器下口是否带电,如果带电,立即切断高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源，如果不带电，关闭断路器控制电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

2）在步骤1）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

3）在步骤2）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

4）在步骤3）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否打开，如果已经打开，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通接地刀闸电磁锁电源；

5）在步骤4）基础上，继续判断接地刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，停电操作完成；

送电闭锁控制逻辑

A）接通接地刀闸电磁锁电源，判断接地刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

B）在步骤A）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否关闭，如果已经关闭，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

C）在步骤B）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

D）在步骤C）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器控制电源，进行送电；

E）在步骤D）基础上，继续判断断路器是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器控制电源，送电完成。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明采用非接触电容式感应传感器进行电压检测，具有隔离及抗感扰功能，当断路器或操作机构出现故障，断路器分闸后高压触头一相或三相未断开时，强制关闭电磁锁电源，闭锁操作，同时进行灯光指示、语音警告，能有效防止带负荷拉合刀闸、带电开启开关柜前后柜门及带电安装接地线，使操作人员做到了心中有数，避免了麻痹思想，更容易让人接受，能有效的避免由于误操作、误送电或带电打开高压开关柜门引起的电气恶性触电事故，所有操作现场对位，及时准确，运行维护方便。通过显示屏可查看操作任务、项目内容及报警日期时间等内容。

断路器分闸后装置自动启动柜内照明系统，系统会判断环境光线明暗自动启动柜内工作照明，方便操作巡视人员，解决了夜间断路器分闸或事故跳闸后，操作人员进入高压配电室操作或检查巡视设备时，需要使用手电灯查找设备的问题。

附图说明

图1是本发明高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置原理框图；

图2、图3是本发明高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明是一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，本发明把单片机自动控制技术应用到电力系统设备操作保护装置上，提高了系统的整体可靠性，能有效防止带电拉合刀闸、防止带地线送电、防止带电安装接地线、防止带电开启前后柜门，防止断路器的触头没断开，带负荷拉刀闸”等问题，同时使操作更加简单，减轻了操作人员的负担。

本发明每进行一步操作，都利用位置辅助开关对闭锁设备打开关闭状态进行检测，装置根据设置的逻辑条件对每项操作进行判断, 如果操作后，设备的分合闸及打开关闭状态正确，允许进行下一步操作；并通过语音提示“条件符合可以操作”的允许操作命令，同时接通下一步要操作的闭锁回路控制电源，如果设备的分合闸及打开关闭状态不正确，将禁止继续操作，这是保证整个操作过程正确进行的关键。操作人员的每项操作都要通过对整个被控电气系统的实时状态进行分析、计算，才能作出“接受”和“拒绝”的操作决定。操作执行过程始终处于装置的监控下，装置根据辅助开关位置对刀闸、断路器柜门等的位置状态进行实时检测，经过运算处理做出判断，输出相应的控制信号。执行机构经过实时控制，能实现对电力系统35KV变电站开关、刀闸、前后门、接地装置闭锁逻辑控制。

本发明的装置适用于交流50Hz、额定电压10KV以上的高压配电设备上，该装置安装在高压配电柜上，能够防止在设备操作时发生操作不到位、设备出现故障及突然线路反送电的情况时，强行关闭刀闸、前后柜门、接地装置闭锁电源。

本发明的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，用于高压开关柜的停送电操作，基于安装于高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁以及断路器辅助开关，所述前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁分别配置用于检测前后柜门开关状态、隔离刀闸分合位置、接地刀闸分合位置的辅助开关，如图1所示，该装置包括单片机电路、高压检测电路、键盘电路、语音报警电路、辅助开关信号输入电路、输出控制电路、时钟及存储电路、液晶显示电路以及USB电路，其中单片机电路的输入端分别连接高压检测电路、键盘电路以及辅助开关信号输入电路的输出端，单片机电路的输出端分别连接语音报警电路以及输出控制电路的输入端，液晶显示电路的输入端连接单片机电路的输出端，时钟及存储电路以及液晶显示电路与单片机电路双向连接；按下停电键盘后单片机电路读取辅助开关信号输入电路的输入信号，单片机电路根据输入信号以及预置的闭锁控制逻辑进行判断并输出控制信号至输出控制电路，控制相应电磁锁电源，直至操作完成，防止误操作；单片机电路通过时钟及存储电路实时记录停送电操作以及操作过程，液晶显示电路用于显示正在进行的操作以及浏览历史记录，USB电路用于将操作记录导出。

本发明的电路原理图如图2和图3所示，所述高压检测电路包括安装于高压开关柜内用于检测断路器下口母线电压的电压传感器，以及电压信号处理电路，电压传感器采用非接触电场感应传感器（高压验电器上的球状感应传感器）。所述电压信号处理电路由三路电压指示电路以及电压信号耦合电路构成，所述电压指示电路由整流桥D1-D3，电阻R6-R8、R11-R16、R20-R22，LED发光管D5-D7，三极管Q3-Q5组成，其中一路电压指示电路由整流桥D1，电阻R6、R11、R14、R20，LED发光管D5，三极管Q3组成，整流桥D1的输入端接传感器输出的交流电压信号，整流桥D1的正极一路经电阻R20接地，另一路经串联的电阻R6、R14接地，电阻R6、R14的连接节点连接三极管Q3的基极，Q3的集电极连接电源VCC，Q3的发射极经电阻R11连接 LED发光管D5正极，LED发光管D5负极接地；由传感器检测的电压信号经整流桥D1整流后，加在电阻R20两端，并经电阻R6、R14分压后加于三极管Q3的基极，三极管Q3导通，电源VCC经三极管Q3加到LED发光管D5上，LED发光管D5发光指示有电压；另两路电压指示电路与这一路的电路结构和原理相同，在此不在赘述。电压信号耦合电路包括二极管D9-D11，光耦IC2，二极管D9-D11的正极分别连接三极管Q3-Q5的发射极，二极管D9-D11的负极连接光耦IC2的1脚，光耦IC2的2脚接地，光耦IC2的4脚经电阻R9接电源VCC，光耦IC2的3脚接单片机IC1的1脚，三极管Q3导通后经二极管D9驱动光耦IC2导通，单片机IC1的1脚变为高电平，检测到电压信号。

为了便于操作人员工作，防止视觉出现误差，提高工作效率，本装置还设计了语音报警电路，所述语音报警电路包括喇叭LS1、三极管Q10、三极管Q13、语音芯片IC11、电阻R44、电阻R57、电容C16、电容C18，三极管Q10的基极经电阻R44连接单片机的16脚，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极接语音芯片IC11的8脚，语音芯片IC11的1脚经电容C16接地、4脚接电源VCC、5脚接地、4脚和5脚之间接电容C18、3脚经电阻R57连接三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，三极管Q13的集电极经喇叭LS1连接电源VCC；单片机IC1的16脚输出控制电平使Q10导通，给语音芯片IC11的8脚触发电平，语音芯片IC11的3脚输出音频信号，由三极管Q13放大后驱动喇叭LS1进行语音报警。

输出控制电路用于控制各闭锁机构（电磁锁）的电源，所述输出控制电路由五路光耦隔离继电器输出控制电路组成，每路光耦隔离继电器输出控制电路的输入端连接单片机的一个输出引脚，五路光耦隔离继电器输出控制电路的输出分别控制前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、2个隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源。

为了方便操作和检修人员在夜间工作时，不受照明的影响，本发明装置还包括照明控制电路，所述照明控制电路由光传感器RL1，可调电阻R1，稳压管D20，比较器IC10，三极管Q11，电阻R48、R49、R54、R56，电容C12、C15，继电器K6组成，其中光传感器RL1与可调电阻R1串联后接于断路器辅助触点K的常闭触点B1、NB和地之间，光传感器RL1与可调电阻R1的节点连接比较器IC10的3脚，稳压管D20正极接地，稳压管D20负极连接电源VCC并经电阻R54连接比较器IC10的2脚，比较器IC10的1脚经电阻R49连接三极管Q11的基极，并经电阻R56连接比较器IC10的3脚，同时经电阻R48连接电源VCC，三极管Q11的基极经电容C15接地，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极经继电器K6线圈接电源VCC，电容C12接于电源VCC和地之间，继电器K6的常开点一端连接电源5V，另一端经照明灯DS1接地；当断路器分闸后，其辅助开关K的常闭触点B1、NB接通，白天光传感器RL1受光后，电阻降低，比较器IC10输出不足以驱动三极管Q11导通，电阻R56用于加速比较器翻转，继电器K6不动作，照明灯DS1不亮，夜间光传感器RL1接收不到光，电阻最大，比较器IC10输出驱动三极管Q11导通，继电器K6动作，照明灯DS1电源接通开启照明。当断路器恢复送电后，照明控制电路停止工作。

工作原理：

断路器分闸、合闸位置检测辅助开关，是安装在断路器操作机构上的辅助开关K，断路器正常合闸位置运行时，辅助开关K的常开触点A1、NO接通并接地，B1、NZ接通并接地，单片机（AT89C51）的2脚P1.1为低电平，单片机判断为合闸位置。当断路器到分闸位置时，辅助开关K的常闭触点A1、NC接通，B1、NB接通，将5V电源接通照明控制电路，单片机的P1.1端为变为高电平。单片机判断断路器到分闸位置。

刀闸位置的检测是由安装在电磁锁内的位置检测辅助开关来完成的，当操作电磁锁时，锁内的锁舌机构会带动位置检测辅助开关一起动作，K03、K02分别是开关柜母线侧-1刀闸和线路侧-5刀闸的电磁锁。刀闸在合闸位置时，刀闸检测辅助开关NC、NB连接，输入单片机的信号为低电平，检测信号通过8芯插排P1连接到单片机的P1.2、P1.3端作为断路器上口（母线侧）和断路器下口（线路侧）刀闸的分合闸位置检测信号。

接地线检测开关，由安装在电磁锁K05内的位置检测辅助开关来完成的，未安装接地线时，检测辅助开关NC、NB连接，输入单片机的信号为低电平。当安装接地线后，检测开关NC、NA接通，转为高电平，单片机的P1.5端判断是否安装接地线。

前后柜门是由安装在前后柜门的电磁锁K04内的位置检测辅助开关来完成的，分别用于检测开关柜前后柜门的关闭或打开状态。前后柜门在关闭状态位置时，K04的检测辅助开关NC、NB连接，输入单片机的信号为低电平，当柜门打开后，NC、NA接通，转为高电平，单片机的P1.5端判断前后柜门是否处于打开状态。

单片机IC1采用AT89C51，在单片机输入端设有三个功能按钮S1、S2、S3，分别为停电、送电、清零，分别连接 I/O端口TNTO/TNT1/P2.2；单片机设计的功能按钮用于显示日期、停电、送电操控以及状态显示等。时钟采用PCF8563存储器采用24C512，存储程序以及数据，利用时钟实时记录停送电操作以及操作过程。液晶显示用于操作过程监视和操作回看。

高压检测电路用于检测由非接触电场感应传感器检测出的A、B、C三相电场信号，该信号为工频50Hz交流电压信号，经4芯插排P3加到三块1000V/1A的桥堆整流D1、D2、D3，整流输出直流电压分别加在负载电阻R20、R21、R22上并分别经电阻R6、R7、R8加到三极管Q3、Q4、Q5基极上，三极管因基极电位提高而导通，电源经三极管集电极、发射极、电阻R11、R12、R13分别进行限流，驱动红、绿、黄LED发光管D5、D6、D7发光，指示三相母线带电，如检测到A相或B、C相母线带电后，A相或B、C相的发光管会点亮，表示高压开关柜内A相或B、C相有高压电，操作人员可迅速判断A相或B、C相带电。同时Q3、Q4、Q5输出的电压信号分别经开关二极管D9、D10、D11使IC2光电耦合器导通，单片机的P1.0由低电平转到高电平，单片机判断有电。单片机强制关闭开关柜断路器、刀闸、前后柜门、接地装置电磁锁的控制电源，同时，语音报警电路工作，告知操作人员高压开关柜母线有电危险。

分闸后装置自动启动柜内照明系统，照明控制电路会判断环境光线明暗自动启动柜内工作照明，方便操作巡视人员工作解决了在夜晚当分闸或事故跳闸后，操作人员进入高压配电室操作或检查巡视设备时，需要使用手电灯查找设备的问题。

一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作闭锁控制方法，该方法基于五防要求，包括停电闭锁控制逻辑和送电闭锁控制逻辑：

停电闭锁控制逻辑

1)断路器分闸操作后，实时判断断路器下口是否带电,如果带电,立即切断高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源，如果不带电，关闭断路器控制电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

2）在步骤1）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

3）在步骤2）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

4）在步骤3）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否打开，如果已经打开，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通接地刀闸电磁锁电源；

5）在步骤4）基础上，继续判断接地刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，停电操作完成；

送电闭锁控制逻辑

A）接通接地刀闸电磁锁电源，判断接地刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

B）在步骤A）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否关闭，如果已经关闭，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

C）在步骤B）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

D）在步骤C）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器控制电源，进行送电；

E）在步骤D）基础上，继续判断断路器是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器控制电源，送电完成。

按键操作工作程序如下：

一.停电操作时，控制输出控制电路是由单片机的P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3端控制输出、光电耦合器IC3、IC4、IC7、IC9、IC12驱动三极管Q6～Q9、Q12导通，控制继电器Kl～K5。按动停电按钮S1，单片机的P2.7端变为低电平，光电耦合器IC3控制Q6导通，驱动继电器K1动作，使其常开触点闭合，接通断路器控制操作电源K01。当操作人员操作断路器到分闸后，断路器辅助开关K的常闭触点A1、NC接通，分闸指示灯D4点亮，单片机的P1.1端由低电平跳变为高电平，单片机判断断路器为分闸位置。同时单片机的P1.0为低电平时，判断线路无电；于是单片机的P2.6变为低电平，光电耦合器IC4控制三极管Q7导通，驱动继电器K2动作，自动接通线路侧-5刀闸电磁锁控制电源，同时P2.7端变为高电平，继电器K1断开断路器控制电源，当操作线路侧-5刀闸闭锁到分闸位置后，-5刀闸电磁锁K02检测辅助开关NC、NB连接，为低电平，检测信号通过8芯插排P1连接到IC1的P1.2端单片机判断-5刀闸为分闸位置。于是P2.5变为低电平，光电耦合器IC7控制三极管Q8导通，驱动继电器K3动作，自动接通母线侧-1刀闸电磁锁控制电源，同时P2.6端变为高电平，K2继电器切断-5刀闸电磁锁电源，当操作线路侧-1刀闸闭锁到分闸位置后，-1刀闸电磁锁K03检测辅助开关NC、NB连接，为低电平，检测信号到IC1的P1.3端单片机判断-1刀闸为分闸位置。于是P2.4变为低电平，光电耦合器IC9控制三极管Q9导通，驱动继电器K4动作，自动接通前后门闭锁控制电源，同时P2.5端变为高电平，K3继电器切断-1刀闸电磁锁电源，当打开前后门闭锁后，前后门电磁锁K4检测开关NC、NB连接，为低电平，检测信号到IC1的P1.4端单片机判断前后门已在打开位置。于是P2.3变为低电平，光电耦合器IC12控制三极管Q12导通，驱动继电器K5动作，自动接通接地刀闸电磁锁电源，同时P2.4端变为高电平，K4继电器切断前后门电磁锁电源，当安装接地线后，电磁锁K05检测辅助开关NC、NB连接，为低电平，检测信号到IC1的P1.5端单片机判断接地线已在安装位置。于是P2.3端变为高电平，K5继电器切断接地刀闸电磁锁电源。停电操作程序完成。当操作当中如果高压检测电路检测到有电，单片机的P1.0立即变为高电平时，断开所有电磁锁电源，以上操作程序将终止；有效的保护设备人身安全。

二.送电操作控制输出控制电路，按动送电按钮S2，单片机根据设定程序进行判断，如果单片机的P1.1端为高电平，控制 P2.3端变为低电平，光电耦合器IC12控制三极管Q12导通，驱动继电器K5动作，自动接通接地刀闸电磁锁电源，当操作人员操作拆除接地线后，电磁锁K05检测辅助开关NC、NA连接，使单片机的P1.5端变为高电平，单片机判断接地线已拆除。于是P2.4端变为低电平，光电耦合器IC9控制三极管Q9导通，驱动继电器K4动作，自动接通前后门电磁锁电源，同时关闭K5继电器切断接地刀闸电磁锁电源。当关闭前后门后，电磁锁K04检测辅助开关NC、NA连接，使单片机的P1.4端变为高电平，单片机判断前后门已关闭。于是P2.5端变为低电平，光电耦合器IC7控制三极管Q8导通，驱动继电器K3动作，自动接通母线侧-1刀闸电磁锁电源，同时关闭K4继电器切断前后门电磁锁电源。当操作人员合上母线侧-1刀闸后，电磁锁K03检测辅助开关NC、NA连接，使单片机的P1.3端变为高电平，单片机判断母线侧-1刀闸已合上。于是P2.6端变为低电平，光电耦合器IC4控制三极管Q7导通，驱动继电器K2动作，自动接通线路侧-5刀闸电磁锁电源，同时关闭K3继电器切断母线侧-1刀闸电磁锁电源。当操作人员合上线路侧-5刀闸后，电磁锁K03检测辅助开关NC、NA连接，使单片机的P1.2端变为高电平，单片机判断线路侧-5刀闸已合上。于是P2.7端变为低电平，光电耦合器IC3控制三极管Q6导通，驱动继电器K1动作，自动接通断路器控制电源K01，同时关闭K2继电器切断线路侧-5刀闸电磁锁电源。当操作人员合上断路器后，断路器辅助开关K的常开触点 A1、NO接通，分闸指示灯D4熄灭，单片机的P1.1端由高电平跳变为低电平，单片机判断断路器为合闸位置。同时单片机的P1.1端变为高电平，于是单片机P2.7端变为高电平，自动关闭K1继电器切断断路器控制电源K01。至此送电操作程序将终止。

Claims (7)

1.一种高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，基于安装于高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁以及断路器辅助开关，所述前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁分别配置用于检测前后柜门开关状态、隔离刀闸分合位置、接地刀闸分合位置的辅助开关，其特征在于：该装置包括单片机电路、高压检测电路、键盘电路、语音报警电路、辅助开关信号输入电路以及输出控制电路，其中单片机电路的输入端分别连接高压检测电路、键盘电路以及辅助开关信号输入电路的输出端，单片机电路的输出端分别连接语音报警电路以及输出控制电路的输入端；按下停电键盘后单片机电路读取辅助开关信号输入电路的输入信号，单片机电路根据输入信号以及预置的闭锁控制逻辑进行判断并输出控制信号至输出控制电路，控制相应电磁锁电源，直至操作完成，防止误操作。

2.根据权利要求１所述的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，其特征在于还包括时钟及存储电路、液晶显示电路以及USB电路，所述液晶显示电路的输入端连接单片机电路的输出端，时钟及存储电路以及液晶显示电路与单片机电路双向连接；单片机电路通过时钟及存储电路实时记录停送电操作以及操作过程，液晶显示电路用于显示正在进行的操作以及浏览历史记录，USB电路用于将操作记录导出。

3.根据权利要求1或2所述的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，其特征在于所述高压检测电路包括安装于高压开关柜内用于检测断路器下口母线电压的电压传感器，以及电压信号处理电路，所述电压信号处理电路包括三路电压指示电路以及电压信号耦合电路，所述电压指示电路由整流桥D1-D3，电阻R6-R8、R11-R16、R20-R22，LED发光管D5-D7，三极管Q3-Q5组成，其中一路电压指示电路由整流桥D1，电阻R6、R11、R14、R20，LED发光管D5，三极管Q3组成，整流桥D1的输入端接传感器输出的交流电压信号，整流桥D1的正极一路经电阻R20接地，另一路经串联的电阻R6、R14接地，电阻R6、R14的连接节点连接三极管Q3的基极，Q3的集电极连接电源VCC，Q3的发射极经电阻R11连接 LED发光管D5正极，LED发光管D5负极接地；由传感器检测的电压信号经整流桥D1整流后，加在电阻R20两端，并经电阻R6、R14分压后加于三极管Q3的基极，三极管Q3导通，电源VCC经三极管Q3加到LED发光管D5上，LED发光管D5发光指示有电压；电压信号耦合电路包括二极管D9-D11，光耦IC2，二极管D9-D11的正极分别连接三极管Q3-Q5的发射极，二极管D9-D11的负极连接光耦IC2的1脚，光耦IC2的2脚接地，光耦IC2的4脚经电阻R9接电源VCC，光耦IC2的3脚接单片机IC1的1脚，三极管Q3导通后经二极管D9驱动光耦IC2导通，单片机IC1的1脚变为高电平，检测到电压信号。

4.根据权利要求1或2所述的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，其特征在于所述语音报警电路包括喇叭LS1、三极管Q10、三极管Q13、语音芯片IC11、电阻R44、电阻R57、电容C16、电容C18，三极管Q10的基极经电阻R44连接单片机的16脚，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的集电极接语音芯片IC11的8脚，语音芯片IC11的1脚经电容C16接地、4脚接电源VCC、5脚接地、4脚和5脚之间接电容C18、3脚经电阻R57连接三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极接地，三极管Q13的集电极经喇叭LS1连接电源VCC；单片机IC1的16脚输出控制电平使Q10导通，给语音芯片IC11的8脚触发电平，语音芯片IC11的3脚输出音频信号，由三极管Q13放大后驱动喇叭LS1进行语音报警。

5.根据权利要求1或2所述的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，其特征在于所述输出控制电路由五路光耦隔离继电器输出控制电路组成，每路光耦隔离继电器输出控制电路的输入端连接单片机的一个输出引脚，五路光耦隔离继电器输出控制电路的输出分别控制前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、2个隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源。

6.根据权利要求1或2所述的高压开关柜断路器微机闭锁自动操作保护装置，其特征在于还包括照明控制电路，所述照明控制电路由光传感器RL1，可调电阻R1，稳压管D20，比较器IC10，三极管Q11，电阻R48、R49、R54、R56，电容C12、C15，继电器K6组成，其中光传感器RL1与可调电阻R1串联后接于断路器辅助触点K的常闭触点B1、NB和地之间，光传感器RL1与可调电阻R1的节点连接比较器IC10的3脚，稳压管D20正极接地，稳压管D20负极连接电源VCC并经电阻R54连接比较器IC10的2脚，比较器IC10的1脚经电阻R49连接三极管Q11的基极，并经电阻R56连接比较器IC10的3脚，同时经电阻R48连接电源VCC，三极管Q11的基极经电容C15接地，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极经继电器K6线圈接电源VCC，电容C12接于电源VCC和地之间，继电器K6的常开点一端连接电源5V，另一端经照明灯DS1接地；白天光传感器RL1受光后，电阻降低，比较器IC10输出不足以驱动三极管Q11导通，电阻R56用于加速比较器翻转，继电器K6不动作，照明灯DS1不亮，夜间光传感器RL1接收不到光，电阻最大，比较器IC10输出驱动三极管Q11导通，继电器K6动作，照明灯DS1电源接通开启照明。

7.高压开关柜断路器微机闭锁自动操作闭锁控制方法，该方法基于五防要求，包括停电闭锁控制逻辑和送电闭锁控制逻辑：

停电闭锁控制逻辑

1)断路器分闸操作后，实时判断断路器下口是否带电,如果带电,立即切断高压开关柜前后柜门上的前柜门电磁锁、后柜门电磁锁、隔离刀闸电磁锁、接地刀闸电磁锁的电源，如果不带电，关闭断路器控制电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

2）在步骤1）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

3）在步骤2）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

4）在步骤3）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否打开，如果已经打开，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通接地刀闸电磁锁电源；

5）在步骤4）基础上，继续判断接地刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，停电操作完成；

送电闭锁控制逻辑

A）接通接地刀闸电磁锁电源，判断接地刀闸是否处于分闸位置，如果处于分闸位置，关闭接地刀闸电磁锁电源，接通前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源；

B）在步骤A）基础上，继续判断前柜门、后柜门是否关闭，如果已经关闭，关闭前柜门电磁锁以及后柜门电磁锁电源，接通断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源；

C）在步骤B）基础上，继续判断断路器下口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器下口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源；

D）在步骤C）基础上，继续判断断路器上口的隔离刀闸是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器上口的隔离刀闸电磁锁电源，接通断路器控制电源，进行送电；

E）在步骤D）基础上，继续判断断路器是否处于合闸位置，如果处于合闸位置，关闭断路器控制电源，送电完成。