CN108511219B - 用于控制电子开关的触头的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式控制装置(10)，其设计成控制电子开关(5)的触头，包括主驱动轴(11)、保持轴(13)、用于驱动主轴(11)的电机(15)和用于控制电机(15)的微控制器(20)。在第一插入方向上，所述主轴(11)能够插入开关(5)的第一凹槽(6)，以执行用于打开/闭合触头的移动，那么保持轴(13)容纳在第一保持孔中。在第二插入方向上，所述主轴(11)能够插入开关(5)的第二凹槽(8)，以执行用于使触头接地的移动，那么保持轴(13)容纳在第二保持孔中。所述控制装置(10)还包括插入方向的检测器(24)，该检测器链接到微控制器(20)。

Description

用于控制电子开关的触头的装置

技术领域

本发明涉及一种便携式控制装置，其设计成机械连接到电子开关，以致动电子开关的动触头。在本文件中，术语“开关”等同地覆盖若干类型的电子单元，比如电闸、隔离开关、熔丝开关、自动开关或断路器。本发明尤其适于中压和高压电子开关，即在大于1000V的电压下操作。

背景技术

以已知的方式，这种电子开关具有动触头，其使得可切换电力供应网的每个相。这些动触头可以位于三个分离的位置：第一位置，称为“闭合”位置，在该第一位置，动触头与开关的对应静触头接触；第二位置，称为“打开”位置，在该第二位置，动触头与这些静触头分离；以及第三位置，称为“接地”位置，在该第三位置，动触头与开关的接地导体接触。本发明的一个目的是使操作者能够以简单且经济的方式并且完全安全地改变动触头的位置。

开关通常具有两个旋转轴线，使得可从开关的前表面致动动触头，即，用于打开/闭合触头的移动的第一轴线和用于使触头接地的移动的第二轴线。出于安全原因，这两个轴线被有意地分离，使得例如从“闭合”位置移动到“接地”触头位置，需要两个分离的操作。此外，两个旋转轴线通常互锁，即，仅两个轴线中的一个可由操作者接近以在给定时刻执行动作，另一个例如通过阻挡而被锁定。

已有各种控制器件来便操作者手动控制相对于静触头打开/闭合开关的动触头的操作以及将动触头连接到地/从地断开动触头的操作。尤其见文件US8395065或US8456259。

在一些电子开关中，控制器件被机动化并被永久定位在开关的前表面上，以使在任何时刻都可用。然而，因为这些操作相对不太频繁地执行，所以将机动化的控制器件总是保持在每个开关上被证明是昂贵的，尤其对于次级电路的电子开关而言。

在许多其它情况下，控制器件未被机动化，打开/闭合和接地操作由操作者例如使用手柄手动地执行，这使得可在两个相继步骤中执行两个操作。然而，在该情况下，需要操作者在操作的持续期间内总是出现在开关的前方，从而呈现潜在的风险。确切地，打开触头的操作例如可导致发生内部电弧，其对附近的个体有潜在危险。

因此，需要提供一种简单且经济的方案，其能够以简单且经济的方式暂时适配于现有的非机动化开关，并能够对于操作者完全安全地执行两个操作(连接/断开和接地)。

发明内容

该目的通常便携式控制装置来实现，该控制装置设计成控制电子开关的触头，控制装置包括主驱动轴、保持轴、驱动主轴的电机和控制电机的微控制器。控制装置设计成在第一插入方向上，主轴能够插入开关的第一操纵凹槽中，以执行打开/闭合开关的触头的移动，那么保持轴容纳在第一保持孔中，在第二插入方向上，主轴能够插入开关的第二操纵凹槽，以能够用于使开关的触头接地的移动，那么保持轴容纳在第二保持孔中。控制装置包括控制装置进入开关的插入方向的检测器，插入方向的检测器链接到微控制器。

根据一个特征，第一保持孔和第二保持孔组合为单个共享孔。根据另一特征，第一保持孔对应于第二操纵凹槽，第二保持孔对应于第一操纵凹槽。

根据一个特征，插入方向的检测器包括惯性测量单元。根据另一特征，控制装置包括位置检测器，用于证实主轴已插入开关的第一和第二操纵凹槽之一中。根据另一特征，控制装置包括角位置传感器，用于确定主轴的角位置。根据另一特征，控制装置包括检测流过电机的电流的过载的检测器。根据另一特征，控制装置包括链接到微控制器的电源欠压检测器，以在电源电压低于预定阈值时抑制电机的移动。

根据一个特征，主轴和保持轴并不严格彼此平行。根据另一特征，控制装置包括致动指，其相对于主轴偏移，并机械地链接到主轴。根据另一特征，控制装置包括伸缩延伸部，保持轴安装在伸缩延伸部上。

本发明还描述了一种用于控制电子开关的触头的系统，包括控制装置和经由无线链路链接到控制装置的便携式外部控制台，外部控制台包括识别开关的器件。根据一个特征，识别器件包括二维码读取器。

附图说明

参考附图，其它特征出现在下面的详细描述中，附图中：

图1和2示出根据本发明的控制装置和包括开关的单元的概图，控制装置在图1中靠近开关定位，在图2中附接到开关。

图3更详细地示出控制装置。

图4a-4b和图5示出附接控制装置的各方案。

图6给出控制装置的功能元件的一般结构。

具体实施方式

图1和2以简化方式示出包括电子开关5的电子开关设备2的项目以及便携式控制装置10，便携式控制装置在图1中靠近开关5的前表面定位，而在图2中，该控制装置10附接到开关5的前表面，以能够致动开关的动触头。图1和2示出包括仅一个开关5的电子开关设备2的项目，但是显然地，电子开关设备2的项目可包括彼此邻近定位的若干开关。

开关5包括绕第一旋转轴线X1的第一操纵凹槽6，对应于打开/闭合开关5的动触头的移动，还包括绕第二旋转轴线X2的第二操纵凹槽8，对应于使开关5的动触头接地的移动。

两个操纵凹槽6、8是平行的，定位在开关5的前表面上，并且出于安全原因而彼此有意地分离，使得从“闭合”位置移动到“打开”位置然后从“打开”位置移动到“接地”位置需要两个分离的操作。两个操纵凹槽6、8能够接收外部单元，比如手柄或根据本发明的控制装置10，以执行第一旋转轴线X1和第二旋转轴线X2的旋转，来分别用于打开/闭合触头和使触头接地的操作。此外，出于安全原因，还可以有阻挡机构，其设计成于动触头的位置和开关5的构造，两个凹槽6、8之一被阻挡，以抑制给定类型的操纵。

控制装置10包括主驱动轴11、保持轴13、致动主驱动轴11旋转的电机15和管理控制装置10的操作并控制电机15的微控制器20。有利地，相同的装置10等同地用于两个操作，从而简化了方案。在配件方面，控制装置10还具有手柄16，以能够由操作者容易地操控。控制装置是便携的和可拆卸的。因此，其暂时定位到开关以对该开关执行控制操作，然后，其被移除以能够在另一开关上执行这些操作。由此获得了经济的方案。

控制装置10的主驱动轴11和保持轴13的尺寸及它们的中心距离被设计成在第一插入方向上，主驱动轴11能够插入开关5的第一操纵凹槽6中，以沿旋转轴线X1执行用于打开/闭合开关5的触头的移动，保持轴13那么容纳在第一保持孔中。相反地，在第二插入方向上，主驱动轴11能够插入开关5的第二操纵凹槽8中，以沿旋转轴线X2执行用于使开关5的触头接地的移动，保持轴13那么容纳在第二保持孔中。

因为第一保持孔和第二保持孔在一个插入方向或另一插入方向上接收保持轴13，所以它们在控制装置10在开关5上到位时能够角阻挡和附接控制装置。它们可位于开关5的前表面上，但是还可以等同的方式位于靠近电子开关设备2的开关5定位的另一开关的前表面上。

在图4a和4b的实施例中，第一保持孔和第二保持孔是单个相同的共享孔4，例如位于开口5的前表面上，并距凹槽6和8相等的距离。当控制装置10在一个插入方向或另一插入方向(图4a或4b)插入时，保持轴13由此总容纳在该共享孔4中。

在图1和5的实施例中，第一保持孔事实上对应于第二操纵凹槽8，因此，第二操纵凹槽在第一插入方向上接收保持轴13。相反地，第二保持孔对应于第一操纵凹槽6，因此，第一操纵凹槽在第二插入方向上接收保持轴13。因此，除凹槽6、8之外不需要额外的孔，从而简化了方案。图5由此示出开关5的前表面，控制装置10在一个插入方向上或另一插入方向上。

此外，控制装置10还可有利地包括伸缩延伸部，保持轴13定位在伸缩延伸部上。该选项由此使操作者能够调节主驱动轴11和保持轴13之间的中心距离的长度，因此便于在保持孔位于不同距离的情况下尤其在图4a和4b的共享孔4与两个凹槽6、8相距不同距离的情况下使用和调节控制装置10。

存在各种从主驱动轴11的旋转产生沿轴线X1或X2的开关5的触头旋转的方案。在图1、3和5所示方案中，控制装置10包括致动指12，其机械链接到主轴并相对于稍微主轴偏移，使得当主轴由电机15致动时，其与主驱动轴11同时旋转。两个操纵凹槽6、8额外地均包括长形开口7、9，其也相对于对应凹槽稍微偏移，以能够在主驱动轴11插入操纵凹槽6、8中时接收指12。长形开口7、9的形状对应于指12的对应旋转行程。该指12的存在由此产生了杠杆臂，其提供了更多的力以沿轴线X1、X2执行动触头的旋转。

代替指12，可设想其它方案，比如，定位在主驱动轴11上并与凹槽6、8的互补系统相互作用的一个或多个突缘。还可设想的是，主驱动轴11具有非圆形而是多角形的横截面，例如六角形横截面，并且操纵凹槽6、8具有互补的多角形横截面，这足以使主轴旋转以能够正确地平移为触头的移动，而无需长形开口7和9。

控制装置10优选地不包括用于将其保持在开关5的前表面上的特定阻挡器件，从而简化了其实施。该阻挡功能由保持轴13相对于主驱动轴11在取向方面(即两个轴11和13不严格彼此平行)或在距离方面(即它们的中心距离与凹槽6、8和对应保持孔之间的中心距离稍微不同)稍微偏移的事实而自然地获得。因此，当操作者在两个插入方向任一上将控制装置10插入操纵凹槽6、8中时，该偏移或缺乏平行性施加阻力，其足以在控制装置被插入后将控制装置10保持到位。

图6给出了控制装置10的各功能元件的示意图。首先，控制装置10具有微控制器20，基于下面详述的某些信息项目，微控制器用于管理控制装置10，并控制电机15致动主驱动轴11。

为了清楚起见，图6没有示出使电机15联接到主驱动轴11的可选的减速齿轮。图6同样没有示出电机的由微控制器20控制的控制继电器。

控制装置10包括链接到微控制器20的通信接口25，通信接口可与外部控制控制台3通信。通信接口25优选地可经由无线网比如LE(低功耗)蓝牙或其它通信。外部控制台3可以是智能手机、平板、膝上型计算机、远程控制器或任何其它等同的装置。其由操作者使用来与控制装置10远程地控制和对话：所述操作者由此能够发送指令并从控制装置10接收状态或报告，而不必总是在开关5的前方。

外部控制台3可选地还用于识别操作者希望控制的开关。为此，其包括识别器件，其使操作者读取位于开关上的标识，以自动地获得与开关类型、其触头致动机构等有关的有用信息。该标识是例如位于开关5的前表面上的二维码，识别器件包括能够扫描该二维码的读取器。外部控制台3可通过显示其前表面而确定开关5的触头的初始位置。在本发明的基础版本中，对开关类型及其初始位置的识别还可由操作者通过与外部控制台3对话而直接地执行。

控制装置10包括电源21，其给微控制器20操作和电机15操作供应必要的电能29。该电源可以是例如嵌入控制装置10中的可充电电池21，但是还可以设想，控制装置10由经由电源线连接的外部电源供电。控制装置10优选地还包括检测器22，以检测来自电池21或来自外部电源的电源欠压。该欠压检测器22测量控制装置10的电压，并将该信息发送到微控制器20，微控制器然后能够计算该测量的电压是否低于预定阈值。该预定阈值例如对应于电机正确地驱动开关5的机构所需的最小功率。使用该信息，如果其判断电机没有接收足够的电能29来获得充分移动，则微控制器20能够决定抑制电机15的启动。然后，微控制器20经由通信接口25给外部控制台3发送出错消息。

根据本发明，控制装置10包括控制装置10进入开关5的插入方向的检测器24。该检测器24链接到微控制器20，并给其提供确定控制装置10的主驱动轴11定位成插入开关5的第一操纵凹槽6或插入第二操纵凹槽8的必要信息。因此，以安全的方式且不需要操作者的确认，控制装置10了解其自身取向并自动地了解当操作命令被发送到电机15时执行哪个操作(打开/闭合触头或使触头接地)，从而有利地能够相继地使用同一控制装置进行两个操作。

根据一个优选的实施例，插入方向的检测器24由惯性测量单元(IMU)形成，惯性测量单元通常包括三个陀螺仪和三个加速计。根据另一实施例，检测器24可仅包括三个加速计，这足以了解控制装置10相对于开关的坐标系在三个方向x、y、z上的空间取向。

除了检测器24，控制装置10可选地包括位置检测器23，例如微型开关或接近检测器类型。该位置检测器23告知微控制器20控制装置10的主驱动轴11已完全插入开关的凹槽6、8之一，并由此，控制装置10被正确地保持在开关上。在控制装置10不包括将其保持在开关上的其它锁定器件的情况下，特别优选地在电机开始移动之前证实该状况。

根据一个实施例，控制装置10包括传感器26，用于感测主驱动轴11和指12的角位置。该角位置传感器26(例如是电势计)使得尤其可告知微控制器20电机15所需的移动已经结束，以停止电机15。其还使微控制器20证实电机15的主驱动轴11在开始操作之前位于恰当的初始位置，如果不是如此，则控制电机15轻微旋转以将其放至该正确的初始位置。

控制装置10还包括过载检测器27，其测量由电机15消耗的电流，使得微控制器20检测流过电机15的电流的可能过载(例如由堵塞、机械并发症或空转导致)。然后，微控制器20能够停止该移动，并给外部控制台3发送出错消息。

本发明还涉及一种使操作者使用控制装置10从外部控制台3执行打开/闭合和接地操作的方法。

在第一预备步骤中，操作者使用外部控制台3扫描位于开关5上的标识(二维码)，以自动地识别他希望作用于的开关的类型。此外，控制台3可包括观察器件，使得操作者要求控制台直接检测触头位置或者机构状态或开关5的触头的位置的指示器，以在插入之前正确地定位主驱动轴11和指12。该第一步骤不是强制的，如上所述，还可手动地实施或通过操作者和控制台3之间的对话来实施(如果例如开关不具有可见标识的话)。

在第二步骤中，操作者将控制装置10定位在开关5前方。然后，控制装置10的检测器24检测由操作者选择的插入方法，从而可了解主驱动轴11是否插入第一操纵凹槽6中以执行打开/闭合触头的操作或者是否插入第二操纵凹槽8中以执行使触头接地的操作。基于第一或第二插入方法的检测，微控制器20能够将指12预先定位在正解的初始位置(还借助来自角位置传感器26的信息)，并经由外部控制台3告知操作者控制装置10的正解定位以及能够执行的操作。操作者方面的任何错误由此得以避免，因为所述操作者在使用控制装置10和执行各步骤时被引导。

在第三步骤，操作者将控制装置10插入选择的凹槽中，例如插入第一凹槽6中。如果有位置检测器23，则微控制器20自动地检测控制装置10的正确插入。否则，操作者自已证实控制装置10被正确地定位。

在第四步骤，操作者能够借助外部控制台3控制对开关5的触头的操作。为此，他能够预先移动远离开关5，例如进入隔壁房间，以避免在位于开关前方时的任何危险的操纵。接着，他经由外部控制台3发送移动指令(可能是定时的)例如以打开触头。微控制器30接收该指令，首先证实其符合控制装置10的当前插入方向，然后执行并尤其借助电流传感器27(以证实电机不具有任何电子缺陷)和位置检测器23(以证实该移动实际上已完成)监控该移动。

在第五步骤，一旦操作者已在外部控制台3上证实用于打开触头的移动已完成，则他可返回到开关5的前方，以从第一凹槽6移除控制装置10，并将其重新定位在其它插入方法，面向第二凹槽8，以能够执行另一操作，比如例如使触头接地。然后返回到第二步骤。

根据一个变型例，在开关5包括手动跳闸按钮的情况下，尤其在断路器的情况下，控制装置10还可包括能够致动这种跳闸按钮的专用致动模块。该致动模块由操作者经由外部控制台3定位成面向要跳闸的按钮，由控制装置10电驱动，并由微控制器20控制。

Claims (13)

1.一种便携式控制装置（10），其设计成控制电子开关（5）的触头，所述控制装置包括主驱动轴（11）、保持轴（13）、用于驱动主驱动轴（11）的电机（15）和用于控制电机（15）的微控制器（20），其特征在于所述控制装置（10）设计成使得：

- 在第一插入方向上，所述主驱动轴（11）能够插入开关（5）的第一操纵凹槽（6），以执行用于打开/闭合开关（5）的触头的移动，那么保持轴（13）容纳在第一保持孔中，

- 在第二插入方向上，所述主驱动轴（11）能够插入开关（5）的第二操纵凹槽（8），以执行用于使开关（5）的触头接地的移动，那么保持轴（13）容纳在第二保持孔中，

所述控制装置（10）包括检测控制装置（10）进入开关（5）的插入方向的检测器（24），检测控制装置进入开关的插入方向的检测器（24）链接到微控制器（20）。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一保持孔和所述第二保持孔组合为单个共享孔（4）。

3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一保持孔对应于第二操纵凹槽（8），所述第二保持孔对应于第一操纵凹槽（6）。

4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，插入方向的检测器（24）包括惯性测量单元。

5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括位置检测器（23），用于证实主驱动轴（11）已插入开关（5）的第一和第二操纵凹槽（6, 8）之一中。

6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括角位置传感器（26），用于确定主驱动轴（11）的角位置。

7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括检测器（27），用于检测流过电机（15）的电流的过载。

8.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括电源欠压检测器（22），其链接到微控制器（20），以在电源电压低于预定阈值时抑制电机（15）的移动。

9.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述主驱动轴（11）和所述保持轴（13）没有严格彼此平行。

10.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括致动指（12），其相对于主驱动轴（11）偏移，并机械链接到主驱动轴（11）。

11.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制装置包括伸缩延伸部，保持轴（13）安装在伸缩延伸部上。

12.用于控制电子开关的触头的系统，所述系统包括如上述权利要求中任一项所述的控制装置（10），并包括经由无线链路链接到控制装置（10）的便携式外部控制台（3），所述外部控制台（3）包括用于识别开关（5）的器件。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，识别器件包括二维码读取器。

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