CN106653420A - 刀闸操作机构箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀闸操作机构箱，包括：通信模块、控制模块、刀闸驱动装置，以及为所述通信模块和控制模块供电的电源模块；所述通信模块用于接收命令，并将接收命令对应的信号上传至所述控制模块，所述控制模块用于输出合闸允许信号、合闸动作信号、分闸允许信号、分闸动作信号中的一个或多个信号，各个信号相互配合或独立的控制所述刀闸驱动装置，以使所述刀闸驱动装置控制刀闸机构执行合闸或分闸动作。本发明解决目前常规刀闸机构的二次控制回路与操作机构箱本体分离，信号通过大量电缆传输，造成刀闸机构可靠性降低、安装和运行维护效率低下的问题。

Description

刀闸操作机构箱

技术领域

本发明涉及电气装置技术领域，尤其涉及一种刀闸操作机构箱。

背景技术

电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的依赖程度也越来越高。为了实现电网的可靠、安全、经济、高效等众多效益，大力建设智能电网是目前以至于未来电力系统的主要发展方向。隔离开关与接地开关在变电站中大量应用，其智能化对整个电网的智能化起着推动性作用。

刀闸是对电力系统中不具有分合负荷电流和短路电流的开关的统称，包括隔离开关，接地开关等。隔离开关在一次回路中起到将某个设备与电源隔离的作用，接地开关用来保证某个设备可靠接地，两者由于结构简单，在电力系统中大量运用，故对其可靠性要求很高；两者在电力系统中的功能虽然不完全相同，但其操作箱的控制机理是相同的，因此其操作机构的智能化可以采用同样的方法。

目前常规的刀闸操作机构箱，主要包括驱动电机正向、反向运转的机构回路，以及指示开关位置的辅助开关、行程开关，通过电缆接收来自汇控柜的分、合控制命令。由于设备和人身安全性的限制，刀闸的操作有很多的限制，由于刀闸不能分合电流，分合隔离刀闸必须在断路器打开的情况下进行，在设备接地的情况下不能合隔离刀闸，在合接地刀闸时相邻的隔离开关必须打开等，这些都需要通过联闭锁回路来实现。因此需要通过大量电缆将指示开关位置的辅助开关等信号传送到汇控柜，用于开闸位置指示和刀闸操作的联闭锁。

由于整个控制和信号反馈的过程中，信号的传输会经过大量的电缆、端子、继电器等元器件，影响了刀闸控制的可靠性。数量繁多的电缆刀闸设备在厂内的调试、变电站的接线和调试、以及日后的运行维护均非常不方便。

目前，针对刀闸的研究主要集中在对刀闸机构的机械结构、传动方法方面，以及从材料、性能等方面对刀闸的动作性能、可靠性、成本进行优化，但缺乏将网络通信、处理器等技术与刀闸进行有机结合，实现智能化的控制，方便刀闸生产、调试、运行维护方面的研究。

因此，目前亟待出现一种新型智能化刀闸操作机构箱，将刀闸的二次控制回路与计算机控制技术、网络通信技术进行有机的结合，简化机构箱内的二次电气控制回路，从而提高刀闸的可靠性，提升其运行维护的方便性。

发明内容

本发明提供了一种新型智能化刀闸操作机构箱，其目的在于解决目前常规刀闸的二次控制回路与操作机构箱本体分离，信号通过大量电缆传输，造成刀闸可靠性降低、安装和运行维护效率低下的问题。

本发明实施例提供一种刀闸操作机构箱，包括：通信模块、控制模块、刀闸驱动装置，以及为所述通信模块和控制模块供电的电源模块；

所述通信模块用于接收命令，并将接收命令对应的信号上传至所述控制模块，所述控制模块用于输出合闸允许信号、合闸动作信号、分闸允许信号、分闸动作信号中的一个或多个信号，各个信号相互配合或独立的控制所述刀闸驱动装置，以使所述刀闸驱动装置控制刀闸机构执行合闸或分闸动作。

可选地，所述通信模块包括N个通讯接口，所述N为自然数。

可选地，所述控制模块包括M个处理器，所述M为自然数。

可选地，所述的M个处理器中的任一个处理器可以连接至所述N个通信接口中的任一个或者多个接口。

可选地，所述刀闸驱动装置用于接收所述M个处理器发出的1至x个分闸允许信号或分闸动作信号，对所述1至x个分闸允许信号或分闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至x个分闸允许信号和分闸动作信号均输出有效状态时，所述刀闸驱动装置内的分闸驱动回路导通，进而控制所述刀闸机构执行分闸动作，所述x为自然数。

可选地，所述刀闸驱动装置用于接收所述M个处理器发出的1至y个合闸允许信号或合闸动作信号，对所述1至y个合闸允许信号或合闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至y个合闸允许信号和合闸动作信号均输出有效状态时，所述刀闸驱动装置内的合闸驱动回路导通，进而控制所述刀闸机构执行合闸动作，所述y为自然数。

可选地，还包括刀闸位置指示装置，所述的刀闸位置指示装置用于指示刀闸机构的刀闸当前状态，并向控制模块发送所述刀闸状态信号；

所述控制模块用于根据所述刀闸位置指示装置发送的刀闸状态信号以及所述通信模块发送的信号进行信号输出。

本发明的技术方案具有以下优点：将刀闸机构操作所需的各种信息，由装在刀闸操作机构箱的处理器直接处理，使刀闸机构通过刀闸操作机构箱就能够独立地执行各项控制功能，而不依赖于外部的控制柜和大量电缆，这将简化刀闸结构的二次控制回路，提高了刀闸机构的可靠性和安全性。同时，对于整个刀闸机构的安装调试过程也会变得简单，可以实现即插即用，由于刀闸操作机构箱具有很高的智能性，安装调试时不需要连接外部大量接线，大大提高厂内调试和变电站内安装、调试的效率。

附图说明

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实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明刀闸操作机构箱的示意图；

图2a和图2b为本发明通信接口的两种实施例示意图；

图3为本发明信号冗余处理方案的实施例示意图；

图4为本发明控制模块与刀闸驱动装置之间信号连接实施例示意图；

图5为本发明分/合闸驱动回路一实施例示意图；

图6为本发明分/合闸驱动回路另一实施例示意图；

图7a和图7b为本发明分/合闸驱动回路再一实施例示意图；

图8a和图8b为本发明分/合闸驱动回路又一实施例示意图；

图9为本发明刀闸驱动装置实施例示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，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，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，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，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

参见图1，本发明实施例提供一种刀闸操作机构箱，包括：通信模块A1、控制模块A2、刀闸驱动装置A3，以及为所述通信模块A1和控制模块A2供电的电源模块；

所述通信模块A1用于接收命令，并将接收命令对应的信号上传至所述控制模块A2，所述控制模块A2用于输出合闸允许信号、合闸动作信号、分闸允许信号、分闸动作信号中的一个或多个信号，各个信号相互配合或独立的控制所述刀闸驱动装置A3，以使所述刀闸驱动装置A3控制刀闸机构执行合闸或分闸动作。

需要说明的是通过外部的操作终端发送命令，比如合闸命令或分闸命令，通信模块A1接收从外部发送的命令并上传到控制模块A2。

本发明所述通信模块A1包括N个冗余的通信接口，所述N为自然数。所述通信接口可以采用电气的通信接口，如RS485、RS422、10/100/1000Base-T网络接口；或者光纤通信接口，如10/100/1000Base-Fx光纤以太网接口等。外部信号可以由电气总线或者光纤总线接入所述通信模块A1的通信接口，同时所述机构箱内的信号也可以通过所述通信接口对外传输。

图2a和图2b为本发明通信接口的两种实施例示意图。参见图2a，所述通信模块A1包含冗余的n个通信接口与通信介质一一对应。参见图2b，所述通信模块A1包含冗余的n个通信接口共用通信介质，通信信号进入机构箱后，以电的方式同时连接至各个通信接口。

本发明所述控制模块A2包含M个冗余的处理器，所述M为自然数。参见图1，所述N个通信接口连接至所述M个处理器。当所述通信接口为1个时，M个处理器共用1个通信接口；当通信接口为多个时，所述M个处理器分别与其中任意(一个或者多个)通信接口连接。

参见图3，通信模块A1含2个通信接口、控制模块A2含2个处理器的方案的实施例。2个通信接口各自提供数据给对应的处理器，处理器各自提供独立的命令输出给后续的控制回路，刀闸位置指示动装置A4提供监视的刀闸状态信号给处理器。在此实施例中，控制模块A2根据刀闸位置指示动装置A4发送的刀闸状态信号以及通信模块A1发送的信号进行信号输出。

需要说明的是，刀闸位置指示动装置A4用于指示刀闸机构的刀闸当前状态，并向控制模块A2发送所述刀闸状态信号。刀闸当前状态包括刀闸处于合闸状态或刀闸处于分闸状态，相应地，刀闸状态信号包括刀闸合闸状态信号或刀闸分闸状态信号。

参见图4，控制模块A2包M个处理器，所述M个处理器任意连接到N个通信接口中的1个或者多个，实现通信接口和处理器的冗余。所述M个处理器通过所连接的通信接口接收分闸或合闸命令，采集由刀闸位置指示动装置A4等机构内元件提供的状态信号中的一个或多个信号。经M个处理器分别处理综合后，每个处理器可以输出合闸允许信号、合闸动作信号、分闸允许信号、分闸动作信号中的一个或多个信号，各个信号可以相互配合或独立控制所述刀闸操作机构箱内的分闸驱动回路、合闸驱动回路的通断，从而控制刀闸机构执行合闸或分闸动作。

具体地，刀闸驱动装置A3由1至M个处理器发出的1至x分闸允许信号或分闸动作信号控制，分闸动作由分闸驱动回路完成。多个分闸允许信号或分闸动作信号来自1至M个处理器中的一个或多个处理器，当这些分闸允许信号和分闸动作信号均处于有效状态时，分闸驱动回路导通，驱动分闸接触器动作，进而实现刀闸机构执行分闸动作，所谓有效状态即对应的处理器驱动信号处于该状态时表示刀闸分闸驱动回路需要动作。

具体地，刀闸驱动装置A3由1至M个处理器发出的1至y合闸允许信号或合闸动作信号控制，合闸动作由合闸驱动回路完成。多个合闸允许信号或合闸动作信号来自1至M个处理器中的一个或多个处理器，当这些合闸允许信号和合闸动作信号均处于有效状态时，合闸驱动回路导通，驱动合闸接触器动作，进而实现刀闸机构执行合闸动作，所谓有效状态即对应的处理器驱动信号处于该状态时表示刀闸驱动回路需要动作。

图4还体现了本发明实施例的刀闸位置指示装置A4与其他部分的连接示意。刀闸位置指示装置A4与刀闸机构配合，其通常通过刀闸的辅助开关来实现，能够直观向外部传达出刀闸的状态信息，同时也可以向其内部操作机构箱提供刀闸的位置信息，即向处理器发送刀闸位置信息向外传送或作为运算条件，或串联进二次控制回路构成逻辑闭锁的软件。刀闸位置指示装置A4不限于刀闸的辅助开关，也包括能够记录电机A7转动过程的行程开关。分/合闸接触器线圈控制回路中串入的辅助开关，也可以用行程开关来替代。

在一种可能的实现方式中，刀闸驱动装置包括：合闸驱动回路、分闸驱动回路、电机控制回路。其中，合闸驱动回路用于根据刀闸合闸控制信号控制电机控制回路的通断以使电机控制回路控制电机正转；分闸驱动回路用于根据刀闸分闸控制信号控制电机控制回路的通断以使电机控制回路控制电反转；电机控制回路用于控制电机正转或反转。进而当电机正转时，与电机传动连接的刀闸机构执行合闸动作，当电机反转时，与电机传动连接的刀闸机构执行分闸动作。其中，刀闸合闸控制信号包括合闸允许信号和合闸动作信号；刀闸分闸控制信号包括分闸允许信号和分闸动作信号。

图5为本发明分/合闸驱动回路一实施例示意图；图6为本发明分/合闸驱动回路另一实施例示意图；图7a和图7b为本发明分/合闸驱动回路再一实施例示意图；图8a和图8b为本发明分/合闸驱动回路又一实施例示意图。

图5所示实施例，由两个信号经过“与”逻辑对分闸或合闸驱动回路的导通进行控制，两个信号可以来自于同1个处理器，也可以来自于两个处理器。其具体实施方法为：信号1、信号2(其中,信号1和信号2可为为两个分闸允许/动作信号或合闸允许/动作信号)驱动各自独立的继电器(或电子开关回路)，受控制的继电器的辅助触点(或电子开关回路的输出回路)串联，当两个分闸允许/动作信号或合闸允许/动作信号均有效时，继电器线圈所在回路动作，分闸/合闸接触器所在回路导通，刀闸驱动装置A3控制刀闸机构执行分闸或合闸。

图6所示实施例，信号1、信号2(其中,信号1和信号2可为两个分闸允许/动作信号或合闸允许/动作信号)分别控制同一个继电器(或电子开关回路)的正电源和负电源的导通，受控制的继电器的辅助触点(或电子开关回路的输出回路)与分闸/合闸接触器所在回路串联，当两个分闸允许/动作信号或合闸允许/动作信号均有效时，继电器线圈所在回路动作，分闸/合闸接触器所在回路导通，刀闸驱动装置A3控制刀闸机构执行分闸或合闸动作。

图7a和图7b、图8a和图8b所示实施例，在图5、图6所示实施例的基础上，在分闸接触器的线圈所在回路中串入刀闸合闸状态的常闭辅助触点，在合闸接触器的线圈所在回路中串入刀闸分闸状态的常闭辅助触点。当刀闸分闸或合闸到位时，刀闸合闸状态的常闭辅助触点或刀闸分闸状态的常闭辅助触点断开，从而断开分闸接触器的线圈所在回路或合闸接触器的线圈所在回路的电流，保护实施例中所示的继电器的辅助触点，以免拉弧造成继电器的辅助触点烧损。

需要说明的是，图5、图6、图7a、图7b、图8a、图8b等附图中的继电器，包括继电器的线圈和继电器的常开辅助触点，继电器的线圈所在的回路在信号1或信号2的控制下导通，继电器的常开辅助触点所在的回路用于控制合闸接触器的线圈或分闸接触器的线圈是否得电。

一般情况下，对于合闸驱动回路、分闸驱动回路，选择不少于2个信号配合进行控制。每一个处理器都可以运算输出上述控制信号中的一个或多个信号，这与处理器的具体功能分配相关，均在本发明的保护范围。替代的实施方式为：分闸允许信号、合闸允许信号为一个共用的信号，称为启动信号，其他处理器输出分/合闸动作信号，只有在启动信号有效的情况下，分/合闸动作信号的输出才能起作用，该实施方式亦在本发明的保护范围。

图9为本发明实施例的刀闸驱动装置的示意图，当合闸接触器的线圈得电，电机A7控制回路中合闸接触器的常开触点闭合，电机A7经合闸接触器的回路导通，电机A7正转，在电机A7的带动下，刀闸机构执行合闸动作。同理，当分闸接触器的线圈带电，电机A7回路中分闸接触器的常开触点闭合，电机A7经分闸接触器的回路导通，电机A7反转，在电机A7的带动下，刀闸机构执行分闸动作。

需要说明的是，图5、图6、图7a、图7b、图8a、图8b、图9等附图中的VCC表示工作电源，VCC工作电源可以由本实施例中的电源模块提供，也可以外接工作电源，本发明不做限制。同时，上述附图中的操作电源也表示工作电源，操作电源可以由本实施例中的电源模块提供，也可以外接工作电源，本发明不做限制。此外，图9中的电机电源可以由本实施例中的电源模块提供，也可以外接工作电源，本发明不做限制。

当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

本领域的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种刀闸操作机构箱，其特征在于，包括：通信模块、控制模块、刀闸驱动装置，以及为所述通信模块和控制模块供电的电源模块；

所述通信模块用于接收命令，并将接收命令对应的信号上传至所述控制模块，所述控制模块用于输出合闸允许信号、合闸动作信号、分闸允许信号、分闸动作信号中的一个或多个信号，各个信号相互配合或独立的控制所述刀闸驱动装置，以使所述刀闸驱动装置控制刀闸机构执行合闸或分闸动作。

2.根据权利要求1所述的操作机构箱，其特征在于，所述通信模块包括N个通讯接口，所述N为自然数。

3.根据权利要求2所述的操作机构箱，其特征在于，所述控制模块包括M个处理器，所述M为自然数。

4.根据权利要求3所述的操作机构箱，其特征在于，所述的M个处理器中的任一个处理器可以连接至所述N个通信接口中的任一个或者多个接口。

5.根据权利要求4所述的操作机构箱，其特征在于，所述刀闸驱动装置用于接收所述M个处理器发出的1至x个分闸允许信号或分闸动作信号，对所述1至x个分闸允许信号或分闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至x个分闸允许信号和分闸动作信号均输出有效状态时，所述刀闸驱动装置内的分闸驱动回路导通，进而控制所述刀闸机构执行分闸动作，所述x为自然数。

6.根据权利要求4所述的操作机构箱，其特征在于，所述刀闸驱动装置用于接收所述M个处理器发出的1至y个合闸允许信号或合闸动作信号，对所述1至y个合闸允许信号或合闸动作信号做逻辑与处理，当所述1至y个合闸允许信号和合闸动作信号均输出有效状态时，所述刀闸驱动装置内的合闸驱动回路导通，进而控制所述刀闸机构执行合闸动作，所述y为自然数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的操作机构箱，其特征在于，还包括刀闸位置指示装置，所述的刀闸位置指示装置用于指示刀闸机构的刀闸当前状态，并向控制模块发送所述刀闸状态信号；

所述控制模块用于根据所述刀闸位置指示装置发送的刀闸状态信号以及所述通信模块发送的信号进行信号输出。