CN110120314B - 一种低压开关柜分合闸遥控执行机构 - Google Patents

一种低压开关柜分合闸遥控执行机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压开关柜分合闸遥控执行机构，包括电磁铁、用于触碰断路器开关按钮的顶杆、位于顶杆上端的钢柱以及套在顶杆外侧的复位弹簧；所述顶杆设置于所述电磁铁的轴线上并穿过所述电磁铁，所述电磁铁能够在控制器的控制下启动并吸附所述钢柱向靠近电磁铁的方向移动，所述复位弹簧顶在所述钢柱上从而始终给所述钢柱一个远离所述电磁铁的力。采用上述技术方案，可以通过控制器控制电磁铁线圈吸合与复归带动钢柱直线往复运动，从而带动顶杆直线往复运动以触碰或离开断路器开关按钮，一方面通过更科学、更专业的自动化手段实现变电站无人值守的目标，另一方面将变电站的自动化控制数据纳入智能电网的数据处理系统。

Description

一种低压开关柜分合闸遥控执行机构
本申请是专利申请号为2018110107145的中国发明专利(申请日：2018年08月31日、专利名称：一种低压开关柜分合闸遥控执行机构)的分案申请。
技术领域
本发明涉及配电自动化设备设施技术领域，尤其涉及一种低压开关柜分合闸遥控执行机构。
背景技术
随着第三次工业革命的推进，电力在能源消费构成中将占据越来越大的比重。由于电力输送资源的稀缺性，电力系统具备天然的垄断性，电力系统具有许多独有的特点。电力系统是世界上最复杂的人造工业网络系统之一。相对于电信企业，电力系统覆盖范围更广，拥有更多的接入用户。各类电力用户中大大小小的设备、家电通过各个电压等级接入电网。因此，电网具备潜力拥有最真实、最广泛的数据。
与传统海量数据相比，大数据具有“3V”特征，即Variety(数据类型多样性)、Volume(数据海量)和Velocity(数据处理速度要求高)。电力系统的大数据不仅具有大数据的“3V”特征，还具有其它的“2V”特征：Veracity(准确度高)、Value(价值高)。
随着科技的进步和城市化、信息化水平的提高，以及新型城镇化建设的进一步推进，智能家居、智能楼宇、智能社区、智能城市都将成为今后的发展方向，家庭式分布式发电、电动汽车、智能家电等也将推广应用。在智能电网中，智能电厂、智能变电站和智能家居的数字化设备集成度更高、兼容性更强，使其在运行过程产生的数据量更大、数据精度更高，这对设备运行维护工作提出了更高的要求，传统的数据分析模式已经不能满足智能电网中数字化设备海量数据处理需求。
变电站(Substation)是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。而低压开关柜是变电站内不可或缺的一种配电开关设备，用于电能的传输和控制。一般地，低压开关柜内部配备的主开关设备的操作采用电气操作按钮来实现开关的动作，例如，380V开关柜的柜面上具有操作断路器分闸、合闸的开关按钮部件。目前变电站内低压开关柜的分合闸是由站内运维人员到现场进行人工操作的方式，该方式需要人员的专业能力强，对电气线路熟悉，而且人力成本较高，工作效率低，自动化水平低。随着配电自动化技术的发展，变电站内引进自动化手段越来越多样化，究其目的是要减轻人力的工作内容，节省人力成本，用更科学，更专业的自动化手段实现变电站无人值守的目标，并将变电站的自动化控制数据纳入智能电网的数据处理系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低压开关柜分合闸遥控执行机构，能够远程遥控控制开关柜面板按钮的动作，不需要人工操作，工作效率高。
因此，本发明提供的低压开关柜分合闸遥控执行机构，包括电磁铁、用于触碰断路器开关按钮的顶杆、位于顶杆上端的钢柱以及套在顶杆外侧的复位弹簧；所述顶杆设置于所述电磁铁的轴线上并穿过所述电磁铁，所述电磁铁能够在控制器的控制下启动并吸附所述钢柱向靠近电磁铁的方向移动，所述复位弹簧顶在所述钢柱上从而始终给所述钢柱一个远离所述电磁铁的力。
所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括第一指示灯、第二指示灯、用于控制第一指示灯的第一轻触开关、用于控制第二指示灯的第二轻触开关以及联动机构，所述联动机构用于在钢柱向下移动至其位移最下端时按压所述第一轻触开关，以及用于在钢柱向上移动至其位移最上端时按压所述第二轻触开关。
所述联动机构包括套设在所述钢柱外侧的套筒，所述套筒的上端面和下端面分别设置有限位装置用于限制所述套筒在竖直方向上移动；在所述钢柱的外侧壁上开设有导向槽，所述导向槽包括第一竖直槽部、第二竖直槽部、第一斜槽部和第二斜槽部，所述第一竖直槽部和第二竖直槽部位于所述钢柱的轴截面上并且位于钢柱的轴线两侧，其中第一竖直槽部位于第二竖直槽部的上方，所述第一斜槽部连接于第一竖直槽部的下端与第二竖直槽部的下端之间，所述第二斜槽部连接于所述第一竖直槽部的上端与第二竖直槽部的上端之间；所述套筒的内侧壁上设置有凸块，所述凸块插入到所述导向槽内并能够沿着所述导向槽移动；所述套筒的外侧壁上设置有凸起部，所述第一轻触开关、第二轻触开关分别设置在所述套筒的左右两侧，随着所述套筒的旋转所述凸起部能够分别按压所述第一轻触开关、第二轻触开关。
在所述顶杆上设置有花键，在所述电磁铁内部设置有用于所述顶杆穿过的导筒，所述导筒的内侧壁上开设有与所述花键相配合的花键槽。
所述第一轻触开关与第二轻触开关包括轻触按钮以及弹簧压片，所述弹簧压片用于在受到所述凸起部的挤压后能够触碰所述轻触按钮，并且在脱离所述凸起部的挤压后回弹并离开所述轻触按钮。
所述限位装置为平面轴承。
所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括切换开关，所述切换开关包括换向机构以及第三轻触开关和第四轻触开关，所述第三轻触开关用于控制第三指示灯，所述第四轻触开关用于控制所述电磁铁电源的通断。
所述切换开关包括外壳，所述换向机构包括设置在所述外壳内的转轴，所述转轴安装于一卷簧上；在所述转轴的外侧壁上设置有一压块，所述第三轻触开关和第四轻触开关位于所述压块绕转轴轴线的旋转轨迹上，从而当所述压块位于所述旋转轨迹的起始端或终止端时能够触发所述第三轻触开关或第四轻触开关。
在所述旋转轨迹的起始端与终止端分别设置有用于阻挡所述压块的挡块。
在所述转轴的一端开设有沿其轴向延伸的通孔，所述通孔包括截面为正方形的方孔部以及直径小于或等于所述正方形边长的圆孔部；在所述转轴的远离所述方孔部的一端设置有第一棘齿部，所述第一棘齿部顶在一第二棘齿部上，所述第二棘齿部固定于一方形板，所述方形板顶在一板簧上，所述方形板位于一方形滑槽内；所述切换开关还包括一调节杆，所述调节杆的一侧为与所述方孔部相配合的方杆部，另一侧为与所述圆孔部相配合的圆杆部。
作为所述联动机构的另一种技术方案，其包括套设在所述钢柱外侧的套筒，所述套筒的上端面和下端面分别设置有限位装置用于限制所述套筒在竖直方向上移动；在所述钢柱的外侧壁上开设有第三斜槽部，所述套筒的内侧壁上设置有凸块，所述凸块插入到所述第三斜槽部内并能够沿着所述第三斜槽部移动；所述套筒的外侧壁上设置有凸起部，所述第一轻触开关、第二轻触开关分别设置在所述套筒的外侧，随着所述套筒的旋转所述凸起部能够分别按压所述第一轻触开关、第二轻触开关。
所述第三斜槽部的起始端和终止端在所述钢柱的周向上的弧度为α，从而使所述凸起部在α的角度内转动。该弧度α小于60°，例如优选为等于30°，从而使所述凸起部在脱离第一轻触开关后能够在较短时间内碰触第二轻触开关。
采用上述技术方案，本发明的低压开关柜分合闸遥控执行机构，可以通过控制器控制电磁铁线圈吸合与复归带动钢柱直线往复运动，从而带动顶杆直线往复运动以触碰或离开断路器开关按钮。本发明的低压开关柜分合闸遥控执行机构，应用于电站内代替现场人工分合受总和母联开关操作，避免人身伤害风险的发生，可远程遥控操作受总柜和母联柜及其他电气控制柜的分合闸按钮，实现遥控分合闸功能，不需提供原始电气图纸、不修改原有电气线路、不破坏设备外形结构、适配国内外主流品牌的柜型，可实现即装即用，安装简单、功能可靠、指示明确、维护方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的另一角度示意图。
图3为图1的分解示意图。
图4为图3的另一角度示意图。
图5为套筒、钢柱、顶杆以及电磁铁的安装示意图。
图6为实施例一中的套筒与钢柱的安装示意图。
图7为图6的剖开示意图。
图8为钢柱与顶杆的结构示意图。
图9为图8的另一角度示意图。
图10为钢柱的主视图。
图11为钢柱的左视图。
图12为钢柱的后视图。
图13为钢柱的右视图。
图14为实施例二中的钢柱与套筒的安装示意图，其中套筒处于剖开状态。
图15为实施例二中的钢柱的结构示意图。
图16为实施例二中的凸起部与第一轻触开关和第二轻触开关的安装位置示意图。
图17为图16的俯视图。
图18为切换开关的结构示意图。
图19为图18的分解示意图。
图20为图19中的A部局部放大图。
图21为转轴与第二棘齿部、方形板以及板簧的结构示意图。
图22为调节杆的结构示意图。
图23为顶杆与导筒的安装示意图。
图24为本发明的电路示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1、2所示，本发明的低压开关柜分合闸遥控执行机构，包括盒体10以及位于盒体10内的执行机构总成20。在所述盒体10的下部开设有过线孔101以及用于顶杆穿出的穿出孔102。
如图3、4、5所示，执行机构总成20包括电磁铁21、用于触碰断路器开关按钮的顶杆22、位于顶杆22上端的钢柱23以及套在顶杆22外侧的复位弹簧24；所述顶杆22设置于所述电磁铁21的轴线上并穿过所述电磁铁21，所述电磁铁21能够在控制器的控制下启动并吸附所述钢柱23向靠近电磁铁21的方向移动，所述复位弹簧24顶在所述钢柱23上从而始终给所述钢柱23一个远离所述电磁铁21的力。
在需要触碰断路器开关按钮时，通过远程的控制器向电磁铁21输送1～2秒的脉冲信号，从而使电磁铁21启动1～2秒，当电磁铁启动后，吸附钢柱23使其带动顶杆22向断路器开关按钮方向移动进行触碰，脉冲信号过后，钢柱23失去电磁铁的吸附，从而复位弹簧24使钢柱23复位。
同时，所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括第一指示灯31、第二指示灯32、用于控制第一指示灯31的第一轻触开关33、用于控制第二指示灯32的第二轻触开关34以及联动机构，所述联动机构用于在钢柱23向下移动至其位移最下端时按压所述第一轻触开关33，从而使第一指示灯32亮起，以及用于在钢柱23向上移动至其位移最上端时按压所述第二轻触开关34，从而使第二指示灯32亮起。通过第一指示灯31与第二指示灯32能够对低压开关柜分合闸遥控执行机构的工作状态进行显示，当第一指示灯31或第二指示灯32亮起时，能够直观地对观察到当前低压开关柜分合闸遥控执行机构是否正在触碰断路器开关按钮。
作为实施例一，所述联动机构包括套设在所述钢柱23外侧的套筒25，所述套筒25的上端面和下端面分别设置有限位装置用于限制所述套筒25在竖直方向上移动，所述限位装置为平面轴承250；在所述钢柱23的外侧壁上开设有导向槽，所述导向槽包括第一竖直槽部231、第二竖直槽部232、第一斜槽部233和第二斜槽部234，所述第一竖直槽部231和第二竖直槽部232位于所述钢柱的轴截面上并且位于钢柱的轴线两侧，其中第一竖直槽部231位于第二竖直槽部121的上方，所述第一斜槽部233连接于第一竖直槽部231的下端与第二竖直槽部232的下端之间，所述第二斜槽部234连接于所述第一竖直槽部231的上端与第二竖直槽部232的上端之间；所述套筒25的内侧壁上设置有凸块251，所述凸块251插入到所述导向槽内并能够沿着所述导向槽移动；所述套筒25的外侧壁上设置有凸起部252，所述第一轻触开关33、第二轻触开关34分别设置在所述套筒25的左右两侧，随着所述套筒25的旋转所述凸起部252能够分别按压所述第一轻触开关33、第二轻触开关34。
当钢柱23位于其位移的最上端时，所述凸块251位于所述第一竖直槽部231的上端，凸起部232按压第二轻触开关34，从而使使第二指示灯32亮起；当钢柱23开始下移时，凸块251在第一竖直槽部231内向下移动直至进入第一斜槽部233时，套筒25开始旋转；当钢柱23运动至其位移的最下端时，凸块251移动至第二竖直槽部232的下端，凸起部232按压第一轻触开关33，从而使使第一指示灯31亮起；当钢柱开始上移时，凸块251在第二竖直槽部232内向上移动直至进入第二斜槽部234时，套筒25开始继续按照原来的旋转方向旋转；当钢柱23运动至其位移的最上端时，凸块251移动至第一竖直槽部231的上端，完成一个运动周期。设置第一竖直槽部231与第二竖直槽部232的目的在于：当钢柱23开始向下或向上移动时，使凸块251能够顺利进入对应的第一斜槽部233或第二斜槽部234，使钢柱23始终向一个方向转动，同时也避免了当电磁铁关闭后钢柱23上移至最高位时因惯性继续旋转的情况，从而避免第二指示灯32的闪烁。
如图23所示，在所述顶杆22上设置有花键221，在所述电磁铁21内部设置有用于所述顶杆22穿过的导筒211，所述导筒211的内侧壁上开设有与所述花键221相配合的花键槽。
所述第一轻触开关33与第二轻触开关34包括轻触按钮以及弹簧压片，所述弹簧压片用于在受到所述凸起部252的挤压后能够触碰所述轻触按钮，并且在脱离所述凸起部252的挤压后回弹并离开所述轻触按钮。
如图14-17所示，作为实施例二，所述联动机构的包括套设在所述钢柱23外侧的套筒25，所述套筒25的上端面和下端面分别设置有限位装置用于限制所述套筒25在竖直方向上移动；在所述钢柱23的外侧壁上开设有第三斜槽部235，所述套筒25的内侧壁上设置有凸块251，所述凸块251插入到所述第三斜槽部235内并能够沿着所述第三斜槽部235移动；所述套筒25的外侧壁上设置有凸起部252，所述第一轻触开关33、第二轻触开关34分别设置在所述套筒25的外侧，随着所述套筒25的旋转所述凸起部252能够分别按压所述第一轻触开关33、第二轻触开关34。
所述第三斜槽部235的起始端235a到终止端235b在所述钢柱的周向上的弧度为α，从而使所述凸起部252在α的角度内转动。该弧度α小于60°，例如优选为等于30°，从而使所述凸起部252在脱离第一轻触开关33后能够在较短时间内碰触第二轻触开关34。
所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括切换开关40，如图18所示，所述切换开关40包括换向机构以及第三轻触开关43和第四轻触开关44，所述第三轻触开关43用于控制第三指示灯42，所述第四轻触开关44用于控制所述电磁铁电源的通断，所述换向机构用于在第三轻触开关和第四轻触开关之间切换。通过换向机构能够实现对低压开关柜分合闸遥控执行机构的远程控制功能的开启或关闭，并且对低压开关柜分合闸遥控执行机构当前处于远程控制模式还是手动控制模式通过第三指示灯42予以显示。
所述切换开关40包括外壳41，所述换向机构包括设置在所述外壳41内的转轴45，所述转轴45安装于一卷簧46上；在所述转轴45的外侧壁上设置有一压块451，所述第三轻触开关43和第四轻触开关44位于所述压块451绕转轴45轴线的旋转轨迹上，从而当所述压块451位于所述旋转轨迹的起始端或终止端时能够触发所述第三轻触开关43或第四轻触开关44。
如图20所示，在所述旋转轨迹的起始端与终止端分别设置有用于阻挡所述压块451的挡块451a。
在所述转轴45的一端开设有沿其轴向延伸的通孔453，所述通孔453包括截面为正方形的方孔部453a以及直径小于或等于所述正方形边长的圆孔部453b；在所述转轴45的远离所述方孔部453a的一端设置有第一棘齿部452，所述第一棘齿部452顶在一第二棘齿部461上，所述第二棘齿部461固定于一方形板462，所述方形板462顶在一板簧47上，所述方形板462位于一方形滑槽411内；所述切换开关还包括一调节杆48，所述调节杆48的一侧为与所述方孔部453a相配合的方杆部481，另一侧为与所述圆孔部453b相配合的圆杆部482。
上述结构的设置，能够防止切换开关40的误操作。在需要使用切换开关40时，将调节杆48的方杆部481插入到方孔部453a内，然后转动所述调节杆48，使转轴45转动，从而压块451脱离第三轻触开关43并且挤压第四轻触开关44，调节完毕后抽出方杆部481，第二棘齿部461使得第一棘齿部452无法回转；当需要回转所述转轴45时，使用调节杆48的圆杆部482插入到通孔453内，并且穿过所述圆孔部453b后顶住方形板462使其向后移动，从而使第二棘齿部461脱离第一棘齿部452，转轴45受到卷簧46的作用从而回转，从而压块451脱离第四轻触开关44并且挤压第三轻触开关43。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种低压开关柜分合闸遥控执行机构，其特征在于：包括电磁铁、用于触碰断路器开关按钮的顶杆、位于顶杆上端的钢柱以及套在顶杆外侧的复位弹簧；所述顶杆设置于所述电磁铁的轴线上并穿过所述电磁铁，所述电磁铁能够在控制器的控制下启动并吸附所述钢柱向靠近电磁铁的方向移动，所述复位弹簧顶在所述钢柱上从而始终给所述钢柱一个远离所述电磁铁的力；所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括第一指示灯、第二指示灯、用于控制第一指示灯的第一轻触开关、用于控制第二指示灯的第二轻触开关以及联动机构，所述联动机构用于在钢柱向下移动至最下端时按压所述第一轻触开关，以及用于在钢柱向上移动至最上端时按压所述第二轻触开关；所述联动机构包括套设在所述钢柱外侧的套筒，所述套筒的上端面和下端面分别设置有限位装置用于限制所述套筒在竖直方向上移动；在所述钢柱的外侧壁上开设有第三斜槽部，所述套筒的内侧壁上设置有凸块，所述凸块插入到所述第三斜槽部内并能够沿着所述第三斜槽部往复移动；所述套筒的外侧壁上设置有凸起部，所述第一轻触开关、第二轻触开关分别设置在所述套筒的外侧，随着所述套筒的旋转所述凸起部能够分别按压所述第一轻触开关、第二轻触开关；所述第三斜槽部的起始端到终止端在所述钢柱的周向上的弧度为α，从而使所述凸起部在α的角度内转动；该弧度α小于60°。
2.如权利要求1所述的低压开关柜分合闸遥控执行机构，其特征在于：该弧度α为30°。
3.如权利要求1所述的低压开关柜分合闸遥控执行机构，其特征在于：在所述顶杆上设置有花键，在所述电磁铁内部设置有用于所述顶杆穿过的导筒，所述导筒的内侧壁上开设有与所述花键相配合的花键槽。
4.如权利要求1所述的低压开关柜分合闸遥控执行机构，其特征在于：所述低压开关柜分合闸遥控执行机构还包括切换开关，所述切换开关包括换向机构以及第三轻触开关和第四轻触开关，所述第三轻触开关用于控制第三指示灯，所述第四轻触开关用于控制所述电磁铁电源的通断，所述换向机构用于在第三轻触开关和第四轻触开关之间切换。
5.如权利要求4所述的低压开关柜分合闸遥控执行机构，其特征在于：所述切换开关包括外壳，所述换向机构包括设置在所述外壳内的转轴，所述转轴安装于一卷簧上；在所述转轴的外侧壁上设置有一压块，所述第三轻触开关和第四轻触开关位于所述压块绕转轴轴线的旋转轨迹上，从而当所述压块位于所述旋转轨迹的起始端或终止端时能够触发所述第三轻触开关或第四轻触开关；在所述转轴的一端开设有沿其轴向延伸的通孔，所述通孔包括截面为正方形的方孔部以及直径小于或等于所述正方形边长的圆孔部；在所述转轴的远离所述方孔部的一端设置有第一棘齿部，所述第一棘齿部顶在第二棘齿部上，所述第二棘齿部固定于一方形板，所述方形板顶在一板簧上，所述方形板位于一方形滑槽内；所述切换开关还包括一调节杆，所述调节杆的一侧为与所述方孔部相配合的方杆部，另一侧为与所述圆孔部相配合的圆杆部。
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