CN106653429B - 基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置 - Google Patents

Abstract

一种基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置，包括机械锁、机械锁的钥匙、存放机械锁钥匙的智能机械锁钥匙保管装置、控制电路；所述的控制电路包括显示器、单片机、电源、键盘、密码存储单元、电流检测单元、电场检测单元、带电报警电路、开锁电路、复位电路。本发明结构简单，成本低，无需停电安装、不改变二次回路、不改变柜体结构；能够适用于6—35KV各种类型的空气绝缘开关柜，包括传统闸刀柜或手车柜，无论主变仓、出线仓、压变避雷器仓、引线仓、母联分段仓均可安装使用。

Description

基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置

技术领域

本发明属于输电技术领域，特别是一种开关柜防误闭锁装置。

背景技术

开关柜设备在电力行业中应用十分广泛，其种类多、功能丰富、配置灵活、现场安装方便，给用户与电力部门的设计选型、调试安装带来了极大的方便，然而这些特点也导致了开关柜内部元器件种类复杂、连接随意，进而造成事故与缺陷发生率较高的问题。对于大量事故案例的统计研究表明，导致人身伤亡事故最根本的的原因还是在于防误闭锁措施的漏洞，防误闭锁技术作为防止恶性人身事故最后一道防线，一旦其闭锁功能存在漏洞则后果不可想象，由于开关柜设备有着许多敞开式设备所不具备的特点，很多防误闭锁装置沿用敞开式设备设计思路，导致了部分防误闭锁功能的缺失或不可靠，对最近15年国网公司以及部分发电企业6—35KV开关柜人身事故的统计，可以明显的发现，导致事故最常见的原因是如下四种：误开带电柜门、误开手车柜带电帘门、带电操作刀闸或手车、带电合接地刀闸。

发明内容

本发明的目的就是要解决以上高压开关柜带电引起的事故问题，提供一种基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置，专门针对开关柜现状的机电一体化防误闭锁技术，充分考虑现场实际，无需停电安装、不改变二次回路、不改变柜体结构。

本发明的技术方案是这样设计的：一种基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置，其特点是：包括机械锁、机械锁的钥匙、存放机械锁钥匙的智能机械锁钥匙保管装置、控制电路；所述的控制电路包括显示器、单片机、电源、键盘、密码存储单元、电流检测单元、电场检测单元、带电报警电路、开锁电路、复位电路；所述的带电报警电路包括PNP型三极管、第一与非门集成块、第二与非门集成块；三极管的发射极与第二电阻的一端接电源端，第二电阻的另一端与第一电阻的一端接三极管的基极，第一电阻的另一端接输入端，输入端接至电场检测放大电路端，三极管的集电极接第三电阻和第四电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端接第五电阻和第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第五电阻的另一端接第一与非门集成块的两并接的输入端，第一与非门集成块的输出端接第二与非门集成块的并接输入端，第二与非门集成块的输出端接带电报警电路的输出端，输出端与地之间并接有第六电阻和第二电容；在所述的输入端与地之间接有自检开关。

本发明结构简单，成本低，无需停电安装、不改变二次回路、不改变柜体结构；能够适用于6—35KV各种类型的空气绝缘开关柜，包括传统闸刀柜或手车柜，无论主变仓、出线仓、压变避雷器仓、引线仓、母联分段仓均可安装使用。

附图说明

图1是本发明的方框示意图。

图2是本发明的控制电路原理框图。

图3是带电报警电路原理图。

具体实施方式

由图1可见，本发明包括机械锁、机械锁的钥匙、存放机械锁钥匙的智能机械锁钥匙保管装置、控制电路。其工作原理是通过在带电柜门、刀闸操作手柄等处加挂钥匙机械锁，锁后将机械锁钥匙存放在智能机械锁钥匙保管装置内，智能机械锁钥匙保管装置是一种特制的钥匙保管装置，通过控制电路控制智能机械锁钥匙保管装置的开闭。控制电路具有带电判断功能，如果带电，保管装置无法开启，作业人员就无法取出机械锁钥匙，带电柜门、刀闸就起到了强制闭锁的作用，只有设备正常停运无电后，相应保管装置才会开启，此时钥匙才能取出开启相应的柜门或操作刀闸，由于按“一把钥匙一把锁”配置，取出的钥匙绝不能开启相邻别的柜门，又由于机械锁闭锁直观牢固，人员用蛮力很难破坏，因此该方案可靠性极高；该钥匙保管装置采用多种灵敏的电流、电场模拟信号感应电路放大处理，可以在金属网门或观察窗外部探测柜内元件是否带电，也可以从既有带电显示器的传感器二次小线或电压互感器二次小线上取得模拟量信号，灵敏度极高，因此该保管装置可方便地安装在开关柜低压室或后柜门外部观察窗附近，在起到可靠防误闭锁功能的同时，巧妙地避免了新增二次回路、停电打孔安装的不便之处。

从图2可见，本发明的控制电路包括显示器、单片机SN8P2501A、电源、键盘、密码存储单元、电流检测单元、电场检测单元、带电报警电路、开锁电路、复位电路。键盘是用来输入数字密码并执行各种功能的，由用户通过键盘输入密码连接单片机，通过单片机用户输入密码并与您保存的密码进行比较，当密码正确时，此时系统开始检测电流信号和电场信息，当发现存在电流或电场时，则说明被检测的高压开关柜带电，系统屏蔽电磁线圈，关闭解锁功能，并发出报警信息。反之，说明高压开关柜处于停电状态，此时系统控制电磁线圈导通，启动解锁。当密码不正确时，此时系统发出报警信息。

根据实际情况键盘输入部分选择4*4矩阵键盘，密码存储部分选用AT24C02芯片来完成。

本发明为了增加闭锁部分的可靠性特在验电器电路的基础上再加上一个电子密码控制部分，使得当电场和电流检测单元测得带电间隔无电，且电子密码部分输入正确，则机械锁开锁，任何条件若不符合则机械锁闭锁不得开锁。此外，在忘记密码时，系统可通过机械的方式打开。

从图3可见，本发明的带电报警电路包括PNP型三极管Q1、第一与非门集成块4011A、第二与非门集成块4011B、自检开关S1；三极管Q1的发射极与第二电阻R2的一端接电源端，第二电阻R2的另一端与第一电阻R1的一端接三极管Q1的基极，第一电阻R1的另一端接输入端，输入端接至电场检测放大电路端，三极管Q1的集电极接第三电阻R3和第四电阻R4的一端，第三电阻R3的另一端接地，第四电阻R4的另一端接第五电阻R5和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地，第五电阻R5的另一端接第一与非门集成块4011A的两并接的输入端，第一与非门集成块4011A的输出端接第二与非门集成块4011B的并接输入端，第二与非门集成块4011B的输出端接带电报警电路的输出端，输出端与地之间并接有第六电阻R6和第二电容C2；在输入端与地之间接有自检开关S1。

对于带电检测模块来讲，当模块周围电场很弱(即基本处于零电位)时，接至输入端的电场检测放大电路得到的交流电压信号无信号，此时三极管Q1不导通，三极管Q1的集电极电压为零，经过两级与非门4011A和4011B后的输出端电平为低电平。此时不报警，由此可见，模块处于零电场时，不发出相应的报警信息。当模块周围电场信号变大时，输入端电场检测放大电路得到的交流信号也变大，此时输入信号与线路交流同频。由于输入的信号为交流信号，当电压信号处于正半周时，使通过电阻R1和R2分压所得到的三极管Q1基极输入电压信号抬高，并随着输入端信号的变大而变高，从而阻止三极管Q1的导通，此时输出端的电平仍为低电平；当输入电压信号处于负半周时，使通过电阻R1和R2分压所得到的三极管Q1基极输入电压信号变小，并随着输入端信号的变大而变低，从而促使三极管Q1的导通，此时三极管Q1的集电极电平信号为高电平，通过电阻R4和电容C1组成的低通滤波电路对高频信号进行滤波，增加系统对外界高频信号的抗干扰能力，经过两级与非门4011A和4011B输出的电平为高电平进行报警。由此可见，模块处于强的交流电场时，发出相应的报警信息。报警时智能机械锁钥匙保管装置处于关闭状态，钥匙拿不出来。

此外，本发明的带电报警电路还具有自检功能，利用自检开关S1进行控制，当自检开关S1闭合时，此时驱动三极管Q1，使三极管Q1导通，此时三极管Q1的集电极电平信号为高电平，经过两级与非门输出的电平为高电平，由此实现对报警电路的自检。

Claims (1)

1.一种基于新型智能机械锁的开关柜防误闭锁装置，其特征在于：包括机械锁、机械锁的钥匙、存放机械锁钥匙的智能机械锁钥匙保管装置、控制电路；所述的智能机械锁钥匙保管装置是一种特制的钥匙保管装置，通过控制电路控制智能机械锁钥匙保管装置的开闭；控制电路具有带电判断功能，如果带电，保管装置无法开启，作业人员就无法取出机械锁钥匙，带电柜门、刀闸就起到了强制闭锁的作用，只有设备正常停运无电后，相应保管装置才会开启，此时钥匙才能取出开启相应的柜门或操作刀闸；所述的控制电路包括显示器、单片机、电源、键盘、密码存储单元、电流检测单元、电场检测单元、带电报警电路、开锁电路、复位电路；所述的带电报警电路包括PNP型三极管、第一与非门集成块、第二与非门集成块；三极管的发射极与第二电阻的一端接电源端，第二电阻的另一端与第一电阻的一端接三极管的基极，第一电阻的另一端接输入端，输入端接至电场检测放大电路端，三极管的集电极接第三电阻和第四电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端接第五电阻和第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第五电阻的另一端接第一与非门集成块的两并接的输入端，第一与非门集成块的输出端接第二与非门集成块的并接输入端，第二与非门集成块的输出端接带电报警电路的输出端，输出端与地之间并接有第六电阻和第二电容；在所述的输入端与地之间接有自检开关。