CN109147287A - 一种防止误入带电间隔的报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止误入带电间隔的报警装置，包括与引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点连接的，用于采集辅助接点的开入量信号的开入量输入电路；与开入量输入电路连接的，用于根据预先设定的判断逻辑对开入量信号进行逻辑判断的单片机；与单片机连接的，用于依据单片机的逻辑判断信号给出提示的报警模块。由此可见，一方面开入量信号是直接采集的设备的电气量信号，其准确性有保障，能够提高逻辑判断结果的准确性，另一方面，通过报警模块报警提示，相对于设置静态标记物的方式而言，其可靠性更高。

Description

一种防止误入带电间隔的报警装置

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种防止误入带电间隔的报警装置。

背景技术

近年来，国网系统陆续发生因人员误入带电间隔、误触带电设备等原因引发的人身伤亡事故。为了降低事故的发生概率，现有技术中，通常采取的措施是在相关设备上设置标记物(包括安全围栏、红布帘、标识牌、警示标示等)。

以上方法虽然能够在一定程度上降低事故概率，但是由于现场的设备(例如，手车式高压开关柜、继电保护及安全自动装置相关屏柜等)非常多，在密集的设备上设置标记物，容易出现误导作业人员的情况。

由此可见，如何提高带电间隔的标识的准确性和有效性是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止误入带电间隔的报警装置，用于提高带电间隔的标识的准确性和有效性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种防止误入带电间隔的报警装置，包括：

与引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点连接的，用于采集所述辅助接点的开入量信号的开入量输入电路；

与所述开入量输入电路连接的，用于根据预先设定的判断逻辑对所述开入量信号进行逻辑判断的单片机；

与所述单片机连接的，用于依据所述单片机的逻辑判断信号给出提示的报警模块。

优选地，还包括：

与所述单片机连接的，用于将所述单片机的控制电源隔离的隔离电源电路。

优选地，所述报警模块包括：

与所述单片机连接的信号输入电路，所述信号输入电路包括第一光耦；

与所述第一光耦连接的总线驱动器；

与所述总线驱动器连接的继电器；

与所述继电器的触点连接的显示模块。

优选地，所述显示模块具体为指示灯。

优选地，所述报警模块还包括：

与所述单片机连接的声音警示电路，用于在所述单片机输出报警信号时驱动扬声器开启。

优选地，所述声音警示电路的供电电源与所述扬声器之间设置有磁隔离芯片。

优选地，所述开入量输入电路包括：

与所述辅助接点连接的发光二极管；

用于对所述开入量信号进行滤波的滤波电路；

与所述滤波电路连接的第二光耦，所述第二光耦与所述单片机连接。

优选地，还包括：

与所述单片机连接的远端通信电路，用于与主控室的服务器远端通信。

优选地，所述远端通信电路的通信模块具体为RSM485。

优选地，还包括与所述单片机连接的人机交互模块。

本发明所提供的防止误入带电间隔的报警装置中，通过开入量输入电路直接采集引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点的开入量信号，然后通过单片机进行逻辑判断并得到判断结果，最后通过报警模块进行报警提示。由此可见，一方面开入量信号是直接采集的设备的电气量信号，其准确性有保障，能够提高逻辑判断结果的准确性，另一方面，通过报警模块报警提示，相对于设置静态标记物的方式而言，其可靠性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种防止误入带电间隔的报警装置的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种防止误入带电间隔的报警装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种隔离电源电路图；

图4为本发明实施例提供的一种开入量输入电路图；

图5为本发明实施例提供的一种信号输入电路图；

图6为本发明实施例提供的一种总线驱动器的结构图；

图7为本发明实施例提供的一种继电器所在电路的连接结构图；

图8为本发明实施例提供的一种声音警示电路图；

图9为本发明实施例提供的一种远端通信电路图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种防止误入带电间隔的报警装置，用于提高带电间隔的标识的准确性和有效性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种防止误入带电间隔的报警装置的结构图。如图1所示，该装置包括：

与引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点连接的，用于采集辅助接点的开入量信号的开入量输入电路10；与开入量输入电路10连接的，用于根据预先设定的判断逻辑对开入量信号进行逻辑判断的单片机11；与单片机11连接的，用于依据单片机11的逻辑判断信号给出提示的报警模块12。

在具体实施中，引发误入带电间隔事件的设备可以包括电气设备操作机构以及屏柜门处加装的行程开关。电气设备操作机构的辅助接点可以是手车式高压开关柜的刀闸、接地刀闸、开关等机构辅助接点(反应高压电气设备运行状态)。其他一次设备的刀闸、开关辅助接点(反应高压电气设备运行状态)是通过二次回路接至继电保护及安全自动装置等屏柜门，然后在其屏柜上输出。

之所以选取以上设备的辅助接点作为带电间隔的应用场景，是因为以上设备在具体实施中有固有的缺陷，是发生事故概率较高的场景，具体状况分析如表1所示，表1为引发误入带电间隔事件的设备状况分析表。

表1

从表1可以看出，设备状况存在缺陷和现有安全措施的不足增大作业人员误入带电间隔的风险。因此，有必要对上述设备进行报警提示。

需要说明的是，本发明中提到的“开入量信号”是指上述辅助接点的状态信号，是直接作为单片机的输入信号。例如，电气设备操作机构辅助接点是可随着设备刀闸、开关位置变化而开合位置也同时发生变化的接点(其位于机构箱内，并有对端子排的引出线)。屏柜门处加装的行程开关可随着门的开启和关闭，其辅助接点也同时发生开合位置变化。通过以上两种接点的开合位置变化，产生开入量信号，例如，通过逻辑“1”和“0”来体现，单片机就是通过开入量信号来判断辅助接点的状态。

在具体实施中，对开入量信号的逻辑判断所采用的器件有很多种，例如可以是DSP、FPGA以及本发明所采用的单片机，之所以采用单片机是综合考虑了使用性能和成本两个方面的原因，具体三者之间的对比如表2所示。

表2

报警模块通常设置在现场，可以安装在每个设备相应的位置，以便工作人员可以快速的感知。报警模块的类型可以是声光报警，显示报警等方式，本实施例不作限定。

经过试验研究，只要将这些无源接点的信息通过电路转化成屏(柜)上声光辅助通知，这些辅助通知与传统的作业现场标记物两个非同源的警告信息可以同时发出警示，就会更加有效地减小人员误入间隔的概率。在装置接线正确的前提下，当作业人员出现误入带电间隔行为，报警正确动作率达到100％。

本实施例提供的防止误入带电间隔的报警装置中，通过开入量输入电路直接采集引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点的开入量信号，然后通过单片机进行逻辑判断并得到判断结果，最后通过报警模块进行报警提示。由此可见，一方面开入量信号是直接采集的设备的电气量信号，其准确性有保障，能够提高逻辑判断结果的准确性，另一方面，通过报警模块报警提示，相对于设置静态标记物的方式而言，其可靠性更高。

图2为本发明实施例提供的另一种防止误入带电间隔的报警装置的结构图。如图2所示，在上述实施例的基础上，报警装置还包括：与单片机11连接的，用于将单片机11的控制电源隔离的隔离电源电路13。

图3为本发明实施例提供的一种隔离电源电路图。需要说明的是，隔离电源电路有多种类型，具体电路结构不影响本发明技术方案的实施，图3仅是一种具体应用场景。其中，P0为接线板与单片机连接，D1为二极管，采用IN5822，电源VCC采用24V直流电，C0、C1、C2、C5都是胆电容，采用7343型号，C2-C4为普通电容，采用Cap-1206，TA为变压器，U2为电源隔离芯片，采用VRB系列，例如VRB2405ZP-6W23。对于本领域技术人员来说，图3所示的电路结构的具体连接关系以及工作原理都是熟知的内容，本发明不再赘述。

在具体实施中，电容用来消除脉动，因此需要选取合适的电容。如果传导直流电压的线路含有脉动或尖峰，大容量电容器可以通过吸收波峰和填充波谷来使电压变得平稳。对于电容的选取如表3所示。

表3

通过隔离电源电路能够提高系统的稳定性能，可以把系统电源和单片机控制电源分开，这样在一些特殊的场合稳定性要好。

图4为本发明实施例提供的一种开入量输入电路图。图5为本发明实施例提供的一种信号输入电路图。图6为本发明实施例提供的一种总线驱动器的结构图。图7为本发明实施例提供的一种继电器所在电路的连接结构图。

需要说明的是，I1和I2都是接线板，通过与相应的接线端子连接，将开入量信号引入单片机。其中，I1包括6个输入端，分别与柜门的辅助接点、备用的辅助接点、断路器的辅助接点、甲刀一的辅助接点、甲刀二的辅助接点和第一公共端连接，I2包括6个输入端，分别与乙刀的辅助接点、丙刀的辅助接点、地刀的辅助接点，复用的辅助接点，备用的辅助接点和第二公共端连接。I1和T2通过图4所示的开入量输入电路将开入量信号输入至单片机。图4中，每一路信号对应的电路都是相同的，以最上面的一路信号所在的电路为例进行说明。该路电路中包括发光二极管I10，然后与电阻R25连接，再与RC滤波电路(电阻R36和电容C15并联)连接，再与第二隔离光耦S1(采用TLP521型号)连接，最后与电阻R46串联接到电源VCC上，其中第二隔离光耦S1与电阻R46之间引出P20与单片机的IO口连接。这样图4中就有10路开入量信号接入到单片机，且每一路电路之间都是通过滤波电路连接的。通过第二光耦能够隔离外部干扰信号，有效提高系统抗干扰能力。

第二隔离光耦对输入、输出电信号起隔离作用，由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。对于第二光耦的选择，如表4所示。

表4

如图5-7，在上述实施例的基础上，报警模块包括：

与单片机连接的信号输入电路，信号输入电路包括第一光耦(T1-T8)；与第一光耦(T1-T8)连接的总线驱动器U5(采用ULN2803LW)；与总线驱动器U5连接的继电器；与继电器的触点K1-K8连接的显示模块。

需要说明的是，单片机无法直接驱动继电器，因此，图5-图6均是为了驱动继电器而设置的电路。图5中每个第一光耦的1引脚均与单片机连接，用于接收单片机的信号，然后每个第一光耦的3引脚一端与电阻R17-R24连接，另一端KK1-KK8与总线驱动器U5的输入端连接，共8路输入。总线驱动器的输出端共8路，分别为KKK1-KKK8，分别与图7中的8个继电器的线圈连接，控制线圈的得电和失电，从而控制继电器的触点K1-K8动作，当K1和K8动作后，显示模块显示。在一种具体实施方式中，显示模块具体为指示灯。需要说明的是，指示灯指示显示模块中的一种，还可以是其它类型的显示装置。

继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分)；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分)；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构，本发明中对于继电器的选择，参见表5。

表5

图8为本发明实施例提供的一种声音警示电路图。在上述实施例的基础上，报警模块还包括：与单片机连接的声音警示电路，用于在单片机输出报警信号时驱动扬声器SPEAK开启。如图8所示，U20是磁隔离芯片(具体选用ADUM1200)，其2引脚和3引脚为收发引脚，RXD3和TXD3与单片机连接，U21具体为MP3模块，通过磁隔离芯片发送和接收信号，并控制驱动扬声器SPEAK。图8的下面一部分图，即U13所在的电路为单独供电电路，相当于声音警示电路的电源部分，对于本领域技术人员来说，该电路结构及其工作原理都是熟知的内容，本发明不再赘述。

在特殊情况下给正在工作人员指示，发出声音播报，对于MPS模块的选择，如表6所示。

表6

如图2所示，在上述实施例的基础上，报警装置还包括：与单片机连接的远端通信电路14，用于与主控室的服务器远端通信。

图9为本发明实施例提供的一种远端通信电路图。如图9所示，远端通信电路的通信模块U14具体为RSM485，其信号收发端TXD1和RXD1分别于单片机连接，公共端P20与单片机的公共端连接。X1具体为高压放电管，选用3RM090L。远端通信电路的功能是将设备的信息进行远端通信，把设备的信息进行远传，传到主控室的服务上。表7是对远端通信模块的选择表，表8是对RS485通信芯片选择表。

表7

表8

如图2所示，在上述实施例的基础上，报警装置还包括与单片机连接的人机交互模块15。

人机交互模块通常是由显示器等组成，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。表9为人机交互模块的选择表。

表9

作为优选地实施方式，还可以为报警装置添加外壳等，本发明不作限定。表10为外壳分析与选择。一共提出了三种方案：工程塑料合金、炭纤维材料、铝镁合金，并对以上三张外壳材料多方面进行对比分析，如表11所示。

表10

在表10中，根据以上参数选取铝镁合金型号。确定选用铝镁合金作为装置外壳后，通过查阅标准和市场调查，提出三种方案，并对其进行对比分析如表11所示。

表11

另外，报警装置如果要正常使用，必然需要电源，电源可以根据实际情况选取，本实施例不作限定。优选地，选取开关电源。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。对于开关电源的选择，如表12所示。

表12

以上对本发明所提供的防止误入带电间隔的报警装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种防止误入带电间隔的报警装置，其特征在于，包括：

与引发误入带电间隔事件的设备的辅助接点连接的，用于采集所述辅助接点的开入量信号的开入量输入电路；

与所述开入量输入电路连接的，用于根据预先设定的判断逻辑对所述开入量信号进行逻辑判断的单片机；

与所述单片机连接的，用于依据所述单片机的逻辑判断信号给出提示的报警模块。

2.根据权利要求1所述的报警装置，其特征在于，还包括：

与所述单片机连接的，用于将所述单片机的控制电源隔离的隔离电源电路。

3.根据权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述报警模块包括：

与所述单片机连接的信号输入电路，所述信号输入电路包括第一光耦；

与所述第一光耦连接的总线驱动器；

与所述总线驱动器连接的继电器；

与所述继电器的触点连接的显示模块。

4.根据权利要求3所述的报警装置，其特征在于，所述显示模块具体为指示灯。

5.根据权利要求3所述的报警装置，其特征在于，所述报警模块还包括：

与所述单片机连接的声音警示电路，用于在所述单片机输出报警信号时驱动扬声器开启。

6.根据权利要求5所述的报警装置，其特征在于，所述声音警示电路的供电电源与所述扬声器之间设置有磁隔离芯片。

7.根据权利要求1所述的报警装置，其特征在于，所述开入量输入电路包括：

与所述辅助接点连接的发光二极管；

用于对所述开入量信号进行滤波的滤波电路；

与所述滤波电路连接的第二光耦，所述第二光耦与所述单片机连接。

8.根据权利要求1所述的报警装置，其特征在于，还包括：

与所述单片机连接的远端通信电路，用于与主控室的服务器远端通信。

9.根据权利要求8所述的报警装置，其特征在于，所述远端通信电路的通信模块具体为RSM485。

10.根据权利要求1所述的报警装置，其特征在于，还包括与所述单片机连接的人机交互模块。