CN106774007A - 高压隔离开关的智能化控制机构 - Google Patents

Abstract

高压隔离开关的智能化控制机构，包括高压隔离开关操作机构箱，由端子和Ⅰ断路器、Ⅱ断路器、Ⅰ熔断器、Ⅱ熔断器、浪涌保护器、合继电器、分继电器、电机、电阻、加热器、照明灯、驱动器、转换开关、分按钮、合按钮、急停按钮、合微动开关、分微动开关构成，所有元件通过电缆线连接并安装在高压隔离开关操作机构箱内。本发明的电机驱动采用IGBT占空比自动调整方式进行软启动，可减小电机启动电流，克服了现有铁路系统使用的继电器接触器作为电机转轴正反转驱动带来的缺点。还能在后续管理方通过USB插口和驱动器信号输出端连接调试后，为后续管理方对历史事件记录、驱动电流、当前电压电流、温度湿度、输入输出状态进行调取查看提供支持。

Description

高压隔离开关的智能化控制机构

技术领域

本发明涉及铁道自动电气开关领域，特别是一种大幅减少了操作机构箱内部电缆数量及连接点数，采用IGBT作为电机驱动元件代替机械接触器，不但节约了成本、大幅增加了电气寿命，同时驱动器还具有温湿度控制、通信控制、故障与健康管理功能，可实现操作机构快速调试及故障判断，还能为后续管理方对历史事件记录、驱动电流、当前电压电流、温度湿度、输入输出状态进行调取查看提供支持的高压隔离开关的智能化控制机构。

背景技术

目前，现有的铁路系统使用的10kV-220kV高压隔离开关操作机构箱，内部是采用继电器接触器作为电机转轴正反转驱动的核心，继而，通过电机转轴正反转实现高压隔离开关合闸与分闸动作，同时辅以温湿度驱动器对其内部进行温湿度状态控制。然而，随着对高压隔离开关状态采集量不断的增多和高压隔离开关的远程控制及测量参数日渐增多，以现有结构的操作机构箱要实现上述功能需要增加大量的信号电缆，由此导致成本直线上升，且很难传输模拟量信号及进行实时监控，同时也无法提供如事件记录、录波、健康管理及故障预测、快速在线调试等功能；因此，传统的操作机构箱内部采用继电器控制电机驱动方案已无法满足铁路智能化设计运行需求，开发电机驱动的智能化控制操作系统也显得迫不及待。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种大幅减少了操作机构箱内部电缆数量及连接点数，采用IGBT作为电机驱动元件代替机械接触器，不但节约了成本、大幅增加了电气寿命，同时驱动器还具有温湿度控制、通信控制、故障与健康管理功能，可实现操作机构快速调试及故障判断，还能为后续管理方对历史事件记录、驱动电流、当前电压电流、温度湿度、输入输出状态进行调取查看提供支持的高压隔离开关的智能化控制机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高压隔离开关的智能化控制机构，包括高压隔离开关操作机构箱，其特征在于由端子和 Ⅰ断路器、Ⅱ断路器、Ⅰ熔断器、Ⅱ熔断器、浪涌保护器、合继电器、分继电器、电机、电阻、加热器、照明灯、驱动器、转换开关、分按钮、合按钮、急停按钮、合微动开关、分微动开关构成，所有元件安装在高压隔离开关操作机构箱内，端子的第一个接线端通过电缆线连接到Ⅰ断路器进线端，Ⅰ断路器出线端通过电缆线连接到驱动器的L接线端，端子第二个接线端通过电缆线连接到Ⅱ断路器进线端，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到驱动器N接线端,端子第一个接线端通过电缆线连接到Ⅰ熔断器进线端，Ⅰ熔断器出线端通过电缆线连接到浪涌保护器一进线端，端子第二个接线端通过电缆线连接到Ⅱ熔断器进线端，Ⅱ熔断器出线端通过电缆线连接到浪涌保护器另一进线端，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到合继电器出线端，端子第三个接线端通过电缆线连接到合继电器进线端，端子第四个接线端通过电缆线连接到分继电器进线端，分继电器出线端通过电缆线连接到合继电器出线端，端子第五个接线端通过电缆线连接到Ⅰ断路器出线端，端子第五个接线端通过电缆线连接到驱动器L2端口，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到指示灯进线端，指示灯出线端通过电缆线连接到驱动器L1接线端，驱动器H+接线端通过电缆线连接到加热器进线端，加热器出线端通过电缆线连接到驱动器H-接线端，驱动器M+接线端通过电缆线连接到电机进线端，电机出线端通过电缆线连接到驱动器M-接线端，电机进线端通过电缆线连接到电阻进线端，电阻出线端通过电缆线连接到驱动器B2接线端，驱动器C1接线端通过电缆线连接到转换开关出线端，转换开关进线端通过电缆线连接到驱动器I4接线端，驱动器C1接线端通过电缆线连接到转换开关出线端，转换开关进线端通过电缆线连接到驱动器I5接线端，驱动器I1接线端通过电缆线连接到端子的第十一个接线端，端子第十一个接线端通过电缆线连接到分按钮进线端，分按钮出线端通过电缆线连接到端子第十四个接线端，端子第十四个接线端通过电缆线连接到端子第十五个接线端，端子第十五个接线端通过电缆线连接到合按钮出线端，合按钮进线端通过电缆线连接到端子第十二个接线端，端子第十二个接线端通过电缆线连接到驱动器I2接线端，驱动器I3接线端通过电缆线连接到端子第十三个接线端，端子第十三个接线端通过电缆线连接到急停按钮进线端，急停按钮出线端通过电缆线连接到端子第十六个接线端，端子第十六个接线端通过电缆线连接到驱动器C1接线端，驱动器I6接线端通过电缆线连接到分继电器第一个触点，分继电器第二个触点通过电缆线连接到驱动器I7接线端，驱动器I7接线端通过电缆线连接到合继电器第二个触点，合继电器第一个触点通过电缆线连接到驱动器I8接线端，驱动器I9接线端通过电缆线连接到合微动开关一触点，合微动开关另一触点通过电缆线连接到驱动器C2接线端，驱动器I10接线端通过电缆线连接到分微动开关第一个触点，分微动开关第二个触点通过电缆线连接到驱动器C2接线端，端子的第一个、第二个接线端分别和220V直流电源两极通过电缆线连接。

所述驱动器型号为CTSD04-UE2.0的单片机，驱动器内自带温湿度传感器，驱动器上有30个接线端，共采用其上22个接线端口，分别是电源输入端L、N端口，电源输出端M+、M-、H+、H-端口，控制端口B1、B2、L1、L2，信号输入端C1、C2、I4、I5、I1、I2、I3、I6、I7、I8、I9、I10端口。

本发明有益效果是：本发明的电机驱动采用IGBT占空比自动调整方式进行软启动，可减小电机启动电流对传动部件的冲击；启动电流由原有的电机额定电流减小至3-5倍，克服了现有铁路系统使用的10kV-220kV高压隔离开关操作机构箱内部是采用继电器接触器作为电机转轴正反转驱动核心带来的缺点。采用本发明后，还能在后续管理方通过USB插口和驱动器信号输出端连接调试后，为实时查看动力驱动、电压、电流、占空比、温度、开关位置状态、加热状态、工作模式及各种输出状态，相关参数状态，调取相关历史数据，录波、事件记录等提供支持。由于采用驱动器作为内部集成温湿度驱动器，可简化操作机构箱内部结构，并节约空间10％以上。基于以上，所以有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明电路图。

具体实施方式

图1中所示，高压隔离开关的智能化控制机构，包括高压隔离开关操作机构箱，由端子(1)和 Ⅰ断路器（2）、Ⅱ断路器（3）、Ⅰ熔断器（4）、Ⅱ熔断器（5）、浪涌保护器（6）、合继电器（7）、分继电器（8）、电机（9）、电阻（10）、加热器（11）、照明灯（12）、驱动器（13）、转换开关（14）、分按钮（15）、合按钮（16）、急停按钮（17）、合微动开关（18）、分微动开关（19）构成，所有元件安装在高压隔离开关操作机构箱内，端子（1）的第一个接线端XT1-1通过电缆线连接到Ⅰ断路器（2）进线端，Ⅰ断路器（2）出线端通过电缆线连接到驱动器（13）的L接线端，端子（1）第二个接线端XT1-2通过电缆线连接到Ⅱ断路器（3）进线端，Ⅱ断路器（3）出线端通过电缆线连接到驱动器（13）N接线端,端子（1）第一个接线端XT1-1通过电缆线连接到Ⅰ熔断器（4）进线端，Ⅰ熔断器(4)出线端通过电缆线连接到浪涌保护器（6）一进线端，端子（1）第二个接线端XT1-2通过电缆线连接到Ⅱ熔断器（5）进线端，Ⅱ熔断器（5）出线端通过电缆线连接到浪涌保护器（6）另一进线端，Ⅱ断路器（3）出线端通过电缆线连接到合继电器（7）出线端，端子（1）第三个接线端XT1-3通过电缆线连接到合继电器（7）进线端，端子（1）第四个接线端XT1-4通过电缆线连接到分继电器（8）进线端，分继电器（8）出线端通过电缆线连接到合继电器（7）出线端，端子（1）第五个接线端XT1-5通过电缆线连接到Ⅰ断路器（2）出线端，端子（1）第五个接线端XT1-5通过电缆线连接到驱动器（13）L2端口，Ⅱ断路器（3）出线端通过电缆线连接到指示灯（12）进线端，指示灯（12）出线端通过电缆线连接到驱动器（13）L1接线端，驱动器（13）H+接线端通过电缆线连接到加热器（11）进线端，加热器（11）出线端通过电缆线连接到驱动器(13)H-接线端，驱动器（13）M+接线端通过电缆线连接到电机（9）进线端，电机（9）出线端通过电缆线连接到驱动器（13）M-接线端，电机（9）进线端通过电缆线连接到电阻（10）进线端，电阻（10）出线端通过电缆线连接到驱动器（13）B2接线端，驱动器(13)C1接线端通过电缆线连接到转换开关（14）出线端h2，转换开关（14）进线端h1通过电缆线连接到驱动器(13)I4接线端，驱动器（13）C1接线端通过电缆线连接到转换开关（14）出线端z4，转换开关(14)进线端z3通过电缆线连接到驱动器（13）I5接线端，驱动器（13）I1接线端通过电缆线连接到端子（1）的第十一个接线端XT1-11，端子（1）第十一个接线端XT1-11通过电缆线连接到分按钮（15）进线端K1，分按钮（15）出线端K2通过电缆线连接到端子（1）第十四个接线端XT1-14，端子（1）第十四个接线端XT1-14通过电缆线连接到端子（1）第十五个接线端XT1-15，端子（1）第十五个接线端XT1-15通过电缆线连接到合按钮（16）出线端K4，合按钮（16）进线端K3通过电缆线连接到端子（1）第十二个接线端XT1-12，端子(1) 第十二个接线端XT1-12通过电缆线连接到驱动器（13）I2接线端，驱动器（13）I3接线端通过电缆线连接到端子(1) 第十三个接线端XT1-13，端子（1）第十三个接线端XT1-13通过电缆线连接到急停按钮（17）进线端，急停按钮（17）出线端通过电缆线连接到端子（1）第十六个接线端XT1-16，端子(1) 第十六个接线端XT1-16通过电缆线连接到驱动器（13）C1接线端，驱动器(13)I6接线端通过电缆线连接到分继电器（8）第一个触点x1，分继电器（8）第二个触点x2通过电缆线连接到驱动器（13）I7接线端，驱动器（13）I7接线端通过电缆线连接到合继电器（7）第二个触点x4，合继电器（7）第一个触点x3通过电缆线连接到驱动器（13）I8接线端，驱动器（13）I9接线端通过电缆线连接到合微动开关（18）一触点T1，合微动开关（18）另一触点T2通过电缆线连接到驱动器（13）C2接线端，驱动器（13）I10接线端通过电缆线连接到分微动开关（19）第一个触点T3，分微动开关（19）第二个触点T4通过电缆线连接到驱动器（13）C2接线端，端子(1)的两个接线端XT1-1、XT1-2分别和220V直流电源两极通过电缆线连接。驱动器（13）型号为CTSD04-UE2.0 的单片机，驱动器内自带温湿度传感器，驱动器上有30个接线端，共采用其上22个接线端口，分别是电源输入端L、N端口，电源输出端M+、M-、H+、H-端口，控制端口B1、B2、L1、L2，信号输入端C1、C2、I4、I5、I1、I2、I3、I6、I7、I8、I9、I10端口。

图1中，使用时，220V交流电源输入后，当转换开关（14）打到本地位置、转换开关（14）的h1、h2导通，按下分按钮（15）、分按钮（15）k1、k2导通时，信号通过端子（1）第十一个接线端XT1-11经驱动器（13）I1端口提供信号到驱动器（13）内部，驱动器（13）通过内部分析处理后经驱动器（13）的M+端口输出+DC110V电压进入电机（9）正极、驱动器（13）M-端口输出-DC110V电压进入到电机（9）负极，于是，电源形成回路，电机（9）得电工作其转轴进行正转。当转换开关（14）打到本地位置、转换开关（14）h1、h2导通，按下合按钮（16）、合按钮（16）k3、k4导通时，信号通过端子（1）第十二个接线端XT1-12经驱动器（13）I2端口提供信号到驱动器（13）内部，驱动器（13）通过内部分析处理后经驱动器（13）的M+端口输出-DC110V电压进入电机（9）正极、驱动器（13）的M-端口输出+DC110V电压进入到电机（9）负极，于是，电源形成回路，电机（9）得电工作其转轴进行反转。当转换开关（14）打到本地、转换开关（14）h1、h2导通，按下急停按钮（17）后，急停信号通过端子（1）第十三个接线端XT1-13经驱动器（13）I3端口提供信号到驱动器（13）内部，驱动器（13）通过内部分析处理后驱动器（13）的M+端口切断+DC110V电源输出，驱动器（13）M-端口切断-DC100V电源的输出，同时驱动器（13）通过内部处理后接通驱动器（13）B1、B2，使得电机（9）与电阻（10）形成回路起到制动作用保护电机（9）。当转换开关（14）打到本地位置、分继电器（8）的x1、x2导通时，提供的信号进入驱动器（13）的I6、I7端口，同时分微动开关（19）的T3、T4闭合提供信号到驱动器（13）的I10、C2端口，驱动器（13）通过内部分析处理后经驱动器（13）M+端口输出+DC110V电压进入到电机9正极，驱动器（13）M-端口输出-DC110V电压进入到电机（9）负极，于是，电机（9）得电工作其转轴正转。当转换开关14打到本地位置、合继电器（7）的x3、x4导通时，提供的信号进入驱动器（13）的I8、I9端口，同时合微动开关（18）T1、T2导通，提供信号到驱动器（13）的I9、C2端口，驱动器（13）通过内部处理后经驱动器（13）M+输出-DC110V电压进入到电机9正极，驱动器（13）M-端口输出+DC110V进入到电机（9）负极，于是，电机（9）得电工作其转轴反转。当闭合I断路器（2）、II断路器（3）时，驱动器（13）的端口L1、L2闭合与照明灯（12）形成回路，此时照明灯（12）得电发光。当闭合I断路器(2)、II断路器(3)时，驱动器（13）的H+、H-端口与加热器（11）形成回路，此时驱动器（13）能够通过内部设定时间对加热器（11）进行加热控制。当转换开关（14）打到运动状态位置，此时短接端子的XT1-5与XT1-3，合继电器（7）的x3、x4导通提供信号进入驱动器（13）I7、I8端口，同时分微动开关（19）的T3、T4导通提供信号到驱动器(13)I10、C2端口，驱动器（13）通过内部处理后，驱动器（13）的M+端口输出+DC110V电压进入到电机（9）正极、驱动器（13）M-端口输出-DC110V电压进入到电机（9）负极，此时电机(9)得电工作其转轴正转。当转换开关14打到运动状态位置，此时短接端子（1）的XT1-3与XT1-4，分继电器（8）的x1、x2导通提供信号到驱动器（13）的I7、I9端口，同时合微动开关（18）的T1、T2导通提供信号到驱动器(13)的I9、C2端口，驱动器（13）通过内部处理后，驱动器（13）的M+端口输出-DC110V电压进入电机（9）正极、驱动器（13）的M-端口输出+DC110V电压进入到电机（9）负极，此时电机（9）得电工作其转轴反转。使用中，由于驱动器（13）内自带温湿度传感器，当传感器感知温度达不到设定值，驱动器（13）就会控制加热器（11）对机箱内温度进行升高，温度升高，湿度自然就减小，从而达到机箱内的温湿度控制。通过以上，采用IGBT占空比自动调整方式进行软启动电机，可减小电机启动电流对传动部件的冲击；启动电流由原有的电机额定电流减小了3-5倍，克服了现有的铁路系统使用的10kV-220kV高压隔离开关操作机构箱内部是采用继电器接触器作为电机转轴正反转驱动核心带来的缺点。

需要说明的是，本实施例为本发明较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本发明原则范围内做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.高压隔离开关的智能化控制机构，包括高压隔离开关操作机构箱，其特征在于由端子和 Ⅰ断路器、Ⅱ断路器、Ⅰ熔断器、Ⅱ熔断器、浪涌保护器、合继电器、分继电器、电机、电阻、加热器、照明灯、驱动器、转换开关、分按钮、合按钮、急停按钮、合微动开关、分微动开关构成，所有元件安装在高压隔离开关操作机构箱内，端子的第一个接线端通过电缆线连接到Ⅰ断路器进线端，Ⅰ断路器出线端通过电缆线连接到驱动器的L接线端，端子第二个接线端通过电缆线连接到Ⅱ断路器进线端，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到驱动器N接线端,端子第一个接线端通过电缆线连接到Ⅰ熔断器进线端，Ⅰ熔断器出线端通过电缆线连接到浪涌保护器一进线端，端子第二个接线端通过电缆线连接到Ⅱ熔断器进线端，Ⅱ熔断器出线端通过电缆线连接到浪涌保护器另一进线端，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到合继电器出线端，端子第三个接线端通过电缆线连接到合继电器进线端，端子第四个接线端通过电缆线连接到分继电器进线端，分继电器出线端通过电缆线连接到合继电器出线端，端子第五个接线端通过电缆线连接到Ⅰ断路器出线端，端子第五个接线端通过电缆线连接到驱动器L2端口，Ⅱ断路器出线端通过电缆线连接到指示灯进线端，指示灯出线端通过电缆线连接到驱动器L1接线端，驱动器H+接线端通过电缆线连接到加热器进线端，加热器出线端通过电缆线连接到驱动器H-接线端，驱动器M+接线端通过电缆线连接到电机进线端，电机出线端通过电缆线连接到驱动器M-接线端，电机进线端通过电缆线连接到电阻进线端，电阻出线端通过电缆线连接到驱动器B2接线端，驱动器C1接线端通过电缆线连接到转换开关出线端，转换开关进线端通过电缆线连接到驱动器I4接线端，驱动器C1接线端通过电缆线连接到转换开关出线端，转换开关进线端通过电缆线连接到驱动器I5接线端，驱动器I1接线端通过电缆线连接到端子的第十一个接线端，端子第十一个接线端通过电缆线连接到分按钮进线端，分按钮出线端通过电缆线连接到端子第十四个接线端，端子第十四个接线端通过电缆线连接到端子第十五个接线端，端子第十五个接线端通过电缆线连接到合按钮出线端，合按钮进线端通过电缆线连接到端子第十二个接线端，端子第十二个接线端通过电缆线连接到驱动器I2接线端，驱动器I3接线端通过电缆线连接到端子第十三个接线端，端子第十三个接线端通过电缆线连接到急停按钮进线端，急停按钮出线端通过电缆线连接到端子第十六个接线端，端子第十六个接线端通过电缆线连接到驱动器C1接线端，驱动器I6接线端通过电缆线连接到分继电器第一个触点，分继电器第二个触点通过电缆线连接到驱动器I7接线端，驱动器I7接线端通过电缆线连接到合继电器第二个触点，合继电器第一个触点通过电缆线连接到驱动器I8接线端，驱动器I9接线端通过电缆线连接到合微动开关一触点，合微动开关另一触点通过电缆线连接到驱动器C2接线端，驱动器I10接线端通过电缆线连接到分微动开关第一个触点，分微动开关第二个触点通过电缆线连接到驱动器C2接线端，端子的第一个、第二个接线端分别和220V直流电源两极通过电缆线连接。

2.根据权利要求1所述的高压隔离开关的智能化控制机构，其特征在于驱动器型号为CTSD04-UE2.0的单片机，驱动器内自带温湿度传感器，驱动器上有30个接线端，共采用其上22个接线端口，分别是电源输入端L、N端口，电源输出端M+、M-、H+、H-端口，控制端口B1、B2、L1、L2，信号输入端C1、C2、I4、I5、I1、I2、I3、I6、I7、I8、I9、I10端口。