CN109088348A - 10kV手车开关安全操作装置 - Google Patents

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张喆
高云峰
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罗贤斌
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Abstract

本发明涉及一种10kV手车开关安全操作装置，其结构为，操作台上安装导轨，导轨上安装直流电动机，直流电动机输出轴与10kV手车开关操作柄接头连接；操作台与10kV手车开关相连的一端侧壁上设置吸盘电磁铁和行程开关；所述的操作台的内部设有变压器T1、变压器T2、电机控制保护模块及时间继电器。本发明消除操作人员在操作手车开关时的安全风险，提高现场安全管理水平。降低劳动强度、节省工时，缩短停送电时间，提高作业安全性与供电可靠性，为优质高效生产提供必要的保障。

Description

10kV手车开关安全操作装置
技术领域
本发明涉及一种电力设备10kV手车开关安全操作装置，是一种能够远端电动操作10kV手车开关的装置；属于电力应用领域。
背景技术
当前变电站10kV手车开关由试验位置向工作位置推入和摇出时，均采用人力使用摇柄手摇的方式，操作时作业人员必须站在开关柜的正面，一旦操作过程中开关出现故障（如绝缘降低、试验短接线遗漏、防误操作装置失灵断路器合闸状态下手车开关合闸）断路器很可能发生爆炸事故，严重危及人身安全。
另外，传统人工操作劳动强度大，一般操作人员连续操作4个左右即感体力不支，必须换人，在母线停电需要操作多台手车开关时，既耗时又浪费人工。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种10kV手车开关安全操作装置，解决了现有技术中10kV手车开关现场操作不安全及操作费时费力的问题。
本发明的技术方案如下：
一种10kV手车开关安全操作装置，操作台上安装导轨，导轨上安装直流电动机，直流电动机输出轴与10kV手车开关操作柄接头连接；操作台与10kV手车开关相连的一端侧壁上设置吸盘电磁铁和行程开关；所述的操作台的内部设有变压器T1、变压器T2、电机控制保护模块及时间继电器，变压器T1输出端正极分别接入电机控制保护模块输入正极和变压器T2输入正极，电机控制保护模块输出端正极接时间继电器的常闭接点并通过整流电桥接入时间继电器的动作线圈正极，时间继电器常闭接点另一端接入直流电动机正极，变压器T1输出端负极分别接入电机控制保护模块输入端负极和变压器T2输入端负极，电机控制保护模块输出端负极分别接入时间继电器动作线圈负极和直流电动机负极。
所述的操作台上设有急停按钮，变压器T1输出端正极接急停按钮常闭接点，急停按钮常闭接点另一端接入限位开关常开接点，限位开关常开接点另一端分别接入电机控制保护模块输入正极和变压器T2输入正极。
所述的操作台上设有视频摄像头，操作台的内部设有视频监视模块和蓝牙开关模块，变压器T2输出端正极接入视频监视模块后，再接入蓝牙开关模块输入正极，变压器T2输出端负极接入视频监视模块后，再接入蓝牙开关模块输入负极。
所述的操作台上设有合闸按钮、分闸按钮和切换开关，电机控制保护模块的正转控制开关接入合闸按钮的一端，合闸按钮的另一端接在切换开关的接点2上，切换开关的接点1与接点3并联后接入电机控制保护模块DL的中线，电机控制保护模块的反转控制开关接入分闸按钮的一端，分闸按钮的另一端接在切换开关的接点2上。
所述的操作台上设有近控指示灯和远控指示灯，近控指示灯和远控指示灯的正极接变压器T1正极，近控指示灯负极接切换开关的接点6上，远控指示灯负极接切换开关的接点8上，切换开关接点5和接点6并联后接变压器T1负极。
所述的直流电动机的上部设置电机手柄，电机手柄的端头设有吸附按钮，变压器T1的另一路输出端正极接吸附按钮的一端，吸附按钮另一端分别接入吸附电磁铁YA1和吸附电磁铁YA2的正极，变压器T1的另一路输出端负极分别接入吸附电磁铁YA1和YA2的负极。
所述的电机输出轴与10kV手车开关操作柄接头采用万能套筒连接。
所述的视频摄像头通过视频WIFI模块将现场操作情况传送到手机APP中；所述的手机APP中设有虚拟合闸按钮和虚拟分闸按钮，蓝牙开关模块的虚拟合闸按钮接入电机控制保护模块的正转控制开关上，虚拟分闸按钮接入电机控制保护模块的反转控制开关上，蓝牙开关模块的中线接在切换开关的接点4上，切换开关的接点3与接点1并联后接入电机控制保护模块的中线。
本发明的优点效果如下：
导轨上安装直流电动机，为装置提供动力输出；直流稳压变压器安装在操作台内，为整个系统提供稳定的直流电源。直流电动机通过电机控制保护模块实现正转、反转、停止及过载保护功能。直流降压电源将电源电压降低为12V直流电压，为蓝牙开关模块供电，当切换开关切换在远控位置时，实现远控功能。当万切换开关切换在近控位置时，通过安装在操作台上的合闸和分闸按钮实现就地操作。通过串接在电机回路中时间继电器实现对电机的超时保护。设置急停按钮可在任何时刻切断电机电源，停止电机运转，防止损坏设备。按下吸附按钮使安装在操作台上的吸盘电磁铁通电产生磁力，将装置牢固的吸附在开关柜上。只有当装置与开关柜接触牢固，安装在操作台上的行程开关被压住，接点接通，电机回路才接通。电机输出轴与10kV手车开关操作柄接头采用万能套筒连接，安装方便快速，操作部分框架上安装视频头通过视频WIFI模块将现场操作情况传送到手机APP中。
控制终端的操作功能采用手机APP操控蓝牙开关模块实现，当万能转换开关切换在远控位置时，通过按动手机屏幕上的分、合闸按钮实现对装置的远方操作，同时手机显示屏上接收视频头传送的视频信号，可观察装置是否操作到位和有无卡滞等问题。
10kV手车开关操作装置，消除操作人员在操作手车开关时的安全风险，提高现场安全管理水平。降低劳动强度、节省工时，缩短停送电时间，提高作业安全性与供电可靠性，为优质高效生产提供必要的保障。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2 为本发明的侧面结构示意图。
图3为本发明的二次回路原理图。
图中，1、电源接口，2、电源开关，3、电机手柄，4.吸附按钮，5.万能套筒，6、吸盘电磁铁，7、行程开关，8.导轨，9.锁紧手柄，10.直流电动机，11.切换开关，12.近控指示灯，13.急停按钮，14.分闸按钮，15.合闸按钮，16.远控指示灯，17.操作台，18..视频摄像头。
具体实施方式
以下参照附图，结合具体实施例，详细描述本发明的具体结构。
实施例
如图所示，一种10kV手车开关安全操作装置，操作台17上安装导轨8，导轨上安装直流电动机10，直流电动机输出轴与10kV手车开关操作柄接头采用万能套筒5连接；操作台与10kV手车开关相连的一端侧壁上设置吸盘电磁铁6和行程开关7；所述的操作台的内部设有变压器T1、变压器T2、电机控制保护模块DL及时间继电器SJ，变压器T1输入端通过开关K1接AC220V电源，变压器T1输出端正极分别接入电机控制保护模块DL输入正极和变压器T2输入正极，电机控制保护模块DL输出端正极接时间继电器SJ的常闭接点并通过整流电桥CQ接入时间继电器的动作线圈正极，时间继电器SJ常闭接点另一端接入直流电动机M正极，变压器T1输出端负极分别接入电机控制保护模块DL输入端负极和变压器T2输入端负极，电机控制保护模块DL输出端负极分别接入时间继电器SJ动作线圈负极和直流电动机负极。
所述的操作台上设有急停按钮13，变压器T1输出端正极接急停按钮SB1常闭接点，急停按钮SB1常闭接点另一端接入限位开关SQ常开接点，限位开关SQ常开接点另一端分别接入电机控制保护模块DL输入正极和变压器T2输入正极。
所述的操作台上设有视频摄像头18，操作台的内部设有视频监视模块和蓝牙开关模块，变压器T2输出端正极接入视频监视模块SP后，再接入蓝牙开关模块LJ输入正极，变压器T2输出端负极接入视频监视模块SP后，再接入蓝牙开关模块LJ输入负极。
所述的操作台上设有合闸按钮1115、分闸按钮12和切换开关11，电机控制保护模块DL的正转控制开关K3接入合闸按钮SB2的一端，合闸按钮SB2的另一端接在切换开关SBT的接点2上，切换开关SBT的接点1与接点3并联后接入电机控制保护模块DL的中线，电机控制保护模块DL的反转控制开关K2接入分闸按钮SB3的一端，分闸按钮SB3的另一端接在切换开关SBT的接点2上。
所述的操作台上设有近控指示灯12和远控指示灯16，近控指示灯HL1和远控指示灯HL2的正极接变压器T1正极，近控指示灯HL1负极接切换开关SBT的接点6上，远控指示灯HL2负极接切换开关SBT的接点8上，切换开关SBT接点5和接点6并联后接变压器T1负极。
所述的直流电动机的上部设置电机手柄3，电机手柄的端头设有吸附按钮4，变压器T1的另一路输出端正极接吸附按钮SB的一端，吸附按钮SB另一端分别接入吸附电磁铁YA1和吸附电磁铁YA2的正极，变压器T1的另一路输出端负极分别接入吸附电磁铁YA1和YA2的负极。
所述的视频摄像头通过视频WIFI模块将现场操作情况传送到手机APP中；所述的手机APP中设有虚拟合闸按钮和虚拟分闸按钮，蓝牙开关模块LJ的虚拟合闸按钮SB4接入电机控制保护模块DL的正转控制开关K3上，虚拟分闸按钮SB5接入电机控制保护模块DL的反转控制开关K2上，蓝牙开关模块LJ的中线接在切换开关SBT的接点4上，切换开关SBT的接点3与接点1并联后接入电机控制保护模块DL的中线。
所述的操作台采用301不锈钢材质，厚度6mm。
所述的导轨为SGR15直线导轨，长度200mm，导轨滑块上设有锁紧手柄，带锁紧功能。
所述的直流电动机为5D-90GN-24型，转速120/min，功率90W。
所述的直流稳压变压器 为QZ-720-24型交流220V转直流24V变压器开关电源。
所述的电机控制保护模块为DL3-71724V直流电机正反转控制带过载过流堵转保护器。
所述的直流降压电源为XW-0936-12-36W型24V转12V自动降压电源。
所述的蓝牙开关模块为FORVER-09型无线遥控蓝牙继电器模块。
所述的切换开关为LYW29-20/2型倒顺组合三档两节。
所述的分、合闸按钮采用HJS16A1-11/D2/P型带灯自复位圆形金属按钮开关。
所述的时间继电器采用H3Y-2型24V可调小型定时延时控制器，整定时间为25S。
所述的急停按钮采用HS22MM型旋转自锁金属按钮。
所述的吸附按钮采用HJS16A1-11/D2/Q型带灯自锁圆形金属按钮开关。
所述的吸盘电磁铁采用YR-P191 24V吸盘电磁铁一对。
所述的行程开关采用LXW5-11M一开一闭自复位行程开关。
所述的万能套筒采用WN型22-32mm快速套筒。
所述的视频WIFI模块采用HD-1M型高清WIFI无线工业窥镜。
所述的手机APP控制程序采用蓝牙开关模块控制APP与视频WIFI模块传输APP结合而成，手机屏幕上半面显示视频头传送的图形，下半面按钮可以控制电机的运转。
本发明的工作过程如下：
如图所示，当电源接口1接入电源并将电源开关2合上，此时安装在电机手柄3上的吸附按钮4指示灯亮，表示吸附回路正常。将电机万能套筒5与10kV手车开关操作柄连接，推动操作台贴紧10kV手车开关柜，按下电机手柄3上的吸附按钮4，吸盘电磁铁6受电，产生磁力将操作台紧紧的吸附在10kV手车开关柜上，同时压住行程开关7，接通电机控制回路，按下导轨8上的锁紧手柄9，防止直流电动机10移动。此时操作部分做好操作准备。
将切换开关11切换至近控位置，近控指示灯12亮，检查急停按钮13在旋出位置，按动分闸按钮14或合闸按钮15，电机运转使手车开关向分闸或合闸方向操作。
将切换开关11切换至远控位置，远控指示灯16亮，检查急停按钮13在旋出位置，启动控制终端手机APP，通过按动屏幕上的虚拟分闸按钮17或虚拟合闸按钮18，电机运转使手车开关向分闸或合闸方向操作，同时屏幕上的显示区19显示由操作装置上的视频头20传输过来的现场图像。
如图3所示，本发明的二次回路原理：
吸附原理：开关K1合闸，变压器T1将AC220V变为DC24V为系统供电，按吸附按钮SB，吸盘电磁铁YA1、YA2受电，使装置吸附在开关柜上，需将装置取下时，再次按吸附按钮SB按钮，吸盘电磁铁失电可将装置取下。
近控原理：开关K1合闸，装置可靠吸附时，限位开关SQ闭合，电机控制保护模块DL受电，切换开关SBT切换近控位置（1位）接点1-2接通，使电机控制保护模块DL控制中线接通，接点5-6接通，近控指示灯HL1、合闸按钮SB2、分闸按钮SB3按钮灯亮，此时如急停按钮SB1和时间继电器SJ延时接点在合位，按动合闸按钮SB2或按动分闸按钮SB3，直流电动机M运转使装置进行分合闸操作。
远控原理：K1合闸，装置可靠吸附时，限位开关SQ闭合，电机控制保护模块DL受电，变压器T2受电将DC24V变为DC12V，视频模块SP和蓝牙开关模块LJ受电，切换开关SBT切换近控位置（2位），接点3-4接通，使电机控制保护模块DL控制中线接通，接点7-8接通，远控指示灯HL2亮，此时如急停按钮SB1在和时间继电器SJ延时接点合位，通过操作终端手机APP的虚拟合闸按钮SB4、虚拟分闸按钮SB5，直流电动机M运转使装置进行分合闸操作，视频模块SP将操作装置上视频摄像头采集的图像传输至操作终端手机APP上的显示屏上。
保护原理：连接可靠性保护，只有当装置可靠吸附，限位开关SQ闭合，电机回路才被接通。
控制保护：任何时刻按动急停按钮SB1均可切断电机回路，停止操作过程。
手车开关分合到位后，如电动机未及时停止，通过电机控制保护模块DL的电机堵转保护即转矩超过15N·M（实测正常操作转矩10N·M），电机保护模块启动，断开电机。
卡滞保护：当手车开关操作发生卡滞操作转矩超过15N·M（实测正常操作转矩10N·M），电机堵转保护启动，断开电机。
超时保护：直流电动机M启动同时，串接在电机回路中时间继电器SJ线圈受电开始计时，电机运转超过25S（实测正常操作时间为20S），时间继电器SJ常闭接点断开，切断电机回路。
本发明在10kV手车开关操作中实现远方操作及电动操作功能，提高现场操作的安全性，降低操作劳动强度和节省作业时间得到作业人员广泛好评。

Claims (8)

1.一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于操作台上安装导轨，导轨上安装直流电动机，直流电动机输出轴与10kV手车开关操作柄接头连接；操作台与10kV手车开关相连的一端侧壁上设置吸盘电磁铁和行程开关；所述的操作台的内部设有变压器T1、变压器T2、电机控制保护模块及时间继电器，变压器T1输出端正极分别接入电机控制保护模块输入正极和变压器T2输入正极，电机控制保护模块输出端正极接时间继电器的常闭接点并通过整流电桥接入时间继电器的动作线圈正极，时间继电器常闭接点另一端接入直流电动机正极，变压器T1输出端负极分别接入电机控制保护模块输入端负极和变压器T2输入端负极，电机控制保护模块输出端负极分别接入时间继电器动作线圈负极和直流电动机负极。
2.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的操作台上设有急停按钮，变压器T1输出端正极接急停按钮常闭接点，急停按钮常闭接点另一端接入限位开关常开接点，限位开关常开接点另一端分别接入电机控制保护模块输入正极和变压器T2输入正极。
3.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的操作台上设有视频摄像头，操作台的内部设有视频监视模块和蓝牙开关模块，变压器T2输出端正极接入视频监视模块后，再接入蓝牙开关模块输入正极，变压器T2输出端负极接入视频监视模块后，再接入蓝牙开关模块输入负极。
4.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的操作台上设有合闸按钮、分闸按钮和切换开关，电机控制保护模块的正转控制开关接入合闸按钮的一端，合闸按钮的另一端接在切换开关的接点2上，切换开关的接点1与接点3并联后接入电机控制保护模块DL的中线，电机控制保护模块的反转控制开关接入分闸按钮的一端，分闸按钮的另一端接在切换开关的接点2上。
5.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的操作台上设有近控指示灯和远控指示灯，近控指示灯和远控指示灯的正极接变压器T1正极，近控指示灯负极接切换开关的接点6上，远控指示灯负极接切换开关的接点8上，切换开关接点5和接点6并联后接变压器T1负极。
6.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的直流电动机的上部设置电机手柄，电机手柄的端头设有吸附按钮，变压器T1的另一路输出端正极接吸附按钮的一端，吸附按钮另一端分别接入吸附电磁铁YA1和吸附电磁铁YA2的正极，变压器T1的另一路输出端负极分别接入吸附电磁铁YA1和吸附电磁铁YA2的负极。
7.根据权利要求1所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的直流电动机输出轴与10kV手车开关操作柄接头采用万能套筒连接。
8.根据权利要求3所述的一种10kV手车开关安全操作装置，其特征在于所述的视频摄像头通过视频WIFI模块将现场操作情况传送到手机APP中；所述的手机APP中设有虚拟合闸按钮和虚拟分闸按钮，蓝牙开关模块的虚拟合闸按钮接入电机控制保护模块的正转控制开关上，虚拟分闸按钮接入电机控制保护模块的反转控制开关上，蓝牙开关模块的中线接在切换开关的接点4上，切换开关的接点3与接点1并联后接入电机控制保护模块的中线。
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