CN110416907B - 一种手车式高压开关柜的五防及定位系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手车式高压开关柜的五防及定位系统、方法，其中系统包括电气模块和安装在高压开关柜上用于封住摇把孔的机械模块，所述电气模块包括一次电路和二次电路，所述一次电路包括五防闭锁单元和开关定位单元，所述二次电路包括无线控制单元，所述无线控制单元包括处理器模块、无线通讯模块和继电器控制电路模块，所述处理器模块分别与无线通讯模块和继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元与继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元用于锁住机械模块。本发明通过无线控制单元控制五防闭锁单元的开启和闭合，以使控制机械模块封住和释放摇把孔，通过开关定位单元快速定位，防止误操作开关和提高效率，可广泛应用于电气安全领域。

Description

一种手车式高压开关柜的五防及定位系统、方法

技术领域

本发明涉及电气安全领域，尤其涉及一种手车式高压开关柜的五防及定位系统。

背景技术

电气五防通常是指为确保人身安全，对高压电气设备应具备五种防误功能的简称，是电力安全的重要措施之一。五防即为防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂(合)接地线(接地开关)；防止带地线送电；防止误入带电间隔。

现有的技术中，主要通过以下方式防止对送电开关的误操作：1)仅在停电开关处悬挂“禁止合闸，有人工作”的标识牌；2)悬挂标识牌且加装机械锁；而针对停电开关防止误操作的方法主要为：在手车式高压开关柜上安装机械五防装置，避免工作人员带负荷拉出手车。基于上述现有的技术，具有如下缺点：1)仅悬挂标识牌的方式，不能防止送错开关或误送开关；2)加挂机械锁的方式，送电时，开关解锁太麻烦；3)仅靠手车式高压开关柜的机械五防，只能避免不带负荷拉手车，而不能避免拉错开关或误拉开关；4)手车式高压开关柜的机械五防由于隐藏在开关柜中，无法判断其可靠性。

名词解释：

1、工作人员：操作高压开关柜的工作人员。

2、手车式高压开关柜：电压6kV或10kV，柜内的断路器安装在可抽出的手车上。

3、手车：手车式高压开关柜内的一种停送电机构。

4、停送电：设备的停电和送电。

5、拉电：开关停电。

6、送电：开关送电。

7、标识牌：提醒操作人员不能操作的悬挂牌。

8、机械锁：一种可以锁住手车式高压开关柜的摇把孔，防止工作人员操作开关的挂锁。

9、摇把孔：手车式高压开关柜中可以摇进手车的圆孔。

10、搭扣：可以挡住摇把孔的一种机械装置。

11、机械五防：防止工作人员误操作开关的机械机构。

12、DCS：是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种安全性更高的基于手车式高压开关柜的防误操作和定位的系统和方法

本发明所采用的第一技术方案是：

一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，包括电气模块和安装在高压开关柜上用于封住摇把孔的机械模块，所述电气模块包括一次电路和二次电路，所述一次电路包括五防闭锁单元和开关定位单元，所述二次电路包括无线控制单元，所述无线控制单元包括处理器模块、无线通讯模块和继电器控制电路模块，所述处理器模块分别与无线通讯模块和继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元与继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元用于锁住机械模块。

进一步，所述五防闭锁单元包括熔断器、DCS控制继电器、电磁锁、单片机控制继电器，所述熔断器、DCS控制继电器、电磁锁和单片机控制继电器依次串联在220V交流电路中。

进一步，所述开关定位单元包括自锁式按钮和蜂鸣器，所述蜂鸣器和自锁式按钮串联连接后，再与电磁锁并联连接。

进一步，所述继电器控制电路模块包括第一电阻、第二电阻、发光二极管、光耦合器、二极管和NPN型双极性晶体管以及接线端子座；

所述第一电阻的一端连接至电源，所述第一电阻的另一端与光耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端与发光二极管阳极连接，所述发光二极管的阴极与处理器模块连接，所述耦合器的第三端通过第二电阻与NPN型双极性晶体管的基极连接，所述NPN型双极性晶体管的集电极分别与二极管的阳极和单片机所控制继电器的第一端连接，所述二极管的阴极分别与光耦合器的第四端和单片机所控制继电器的第二端连接，所述接线端子座的第一端与单片机所控制继电器的第三端连接，所述接线端子座的第二端与单片机所控制继电器的第四端连接，所述接线端子座的第三端与单片机所控制继电器的第五端连接，所述NPN型双极性晶体管的发射极接地。

进一步，所述处理器模块采用型号为STC89C52微控制器来实现。

进一步，所述无线通讯模块采用WiFi模块来实现。

进一步，所述机械模块包括搭扣。

进一步，所述电磁锁用于锁定搭扣，以使搭扣封住高压开关柜的摇把孔。

进一步，所述搭扣包括锁梁和搭扣安装孔，且通过搭扣安装孔将搭扣的一端固定在高压开关柜的中门上，所述高压开关柜的下门上设有与锁梁匹配的搭扣锁孔。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种手车式高压开关柜的五防及定位方法，包括以下步骤：

获取输入的控制信号后，根据控制信号获取对应的五防闭锁单元及定位单元；

根据控制信号开启五防闭锁单元，以使摇把孔不被机械模块封住；

根据控制信号控制定位单元发出定位信息。

本发明的有益效果是：本发明通过无线控制单元控制五防闭锁单元的开启和闭合，以使控制机械模块封住和释放摇把孔，能够有效地防止工作人员误操作开关，且控制方式更加方便快捷，方便工作人员的操作。另外，通过开关定位单元能够快速定位到需要操作的高压开关柜，极大地提高了工作人员的工作效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中高压开关柜的安装示意图；

图2是本发明具体实施方式中搭扣的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中一次电路的电气电路图；

图4是本发明具体实施方式中二次电路的电气控制图；

图5是本发明一种手车式高压开关柜的五防及定位的步骤流程图。

附图标记：1、中门；2、下门；3、摇把孔；4、搭扣；5、搭扣锁孔；6、电磁锁；7、自锁式按钮；8、蜂鸣器。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，包括电气模块和安装在高压开关柜上用于封住摇把孔3的机械模块，所述电气模块包括一次电路和二次电路，所述一次电路包括五防闭锁单元和开关定位单元，所述二次电路包括无线控制单元，所述无线控制单元包括处理器模块、无线通讯模块和继电器控制电路模块，所述处理器模块分别与无线通讯模块和继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元与继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元用于锁住机械模块。

在电厂里拥有多台高压开关柜，每台高压开关柜上都安装有机械模块和一次电路。所述机械模块用于挡住高压开关柜的摇把孔3，以避免工作人员通过摇把孔3误操作。所述五防闭锁单元用于锁住机械模块，在五防闭锁单元开启的条件下，通过调节机械模块的位置，可以使摇把孔3裸露出来。在五防闭锁单元闭锁的条件下，机械模块封住摇把孔3。所述无线通讯模块连接至外部的智能终端，用于接收外部输入的信号，并将接收到的信号发送至处理器。所述处理器用于处理接收到的信号，并通过控制继电器控制电路开启五防闭锁单元。所述开关定位单元用于在五防闭锁单元开启时发出定位信息，以使工作人员知道哪台高压开关柜的五防闭锁单元被开启，避免工作人员走错带电间隔。

当送电和停电时，摇把孔3一直被机械模块封装住，只有收到相关允许操作信号，搭扣锁才能解开，从而避免工作人员送错开关或误送开关，提高了生产的安全性。通过开关定位单元定位手车式高压开关柜位置，避免工作人员走错带电间隔，提高了工作人员的工作效率。另外，由于本实施例的五防监控装置设置在手车式高压开关柜的外部，能够很好地判断其可靠性。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述五防闭锁单元包括熔断器FU、DCS控制继电器KA、电磁锁YL、单片机控制继电器K1，所述熔断器FU、DCS控制继电器KA、电磁锁YL和单片机控制继电器K1依次串联在220V交流电路中。

所述DCS控制继电器KA由电厂DCS系统控制，所述单片机控制继电器K1由无线控制单元控制。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述开关定位单元包括自锁式按钮和蜂鸣器HA，所述蜂鸣器HA和自锁式按钮SB串联连接后，再与电磁锁YL并联连接。

所述开关定位单元可以通过声音报警的方式进行定位，也可以通过灯光闪烁的方式进行定位，在本实施例中，采用蜂鸣器来实现定位，并采用自锁式按钮来输入复位信号，从而关闭蜂鸣器的声音报警信号。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述继电器控制电路包括第一电阻R2、第二电阻R3、发光二极管IN1、光耦合器U1、二极管D1和NPN型双极性晶体管Q1以及接线端子座J1；

所述第一电阻R2的一端连接至电源，所述第一电阻R2的另一端与光耦合器U1的第一端连接，所述耦合器U1的第二端与发光二极管IN1阳极连接，所述发光二极管IN1的阴极与处理器模块U2连接，所述耦合器U1的第三端通过第二电阻R3与NPN型双极性晶体管Q1的基极连接，所述NPN型双极性晶体管Q1的集电极分别与二极管D1的阳极和单片机控制继电器K1的第一端连接，所述二极管D1的阴极分别与光耦合器U1的第四端和单片机控制继电器K1的第二端连接，所述接线端子座J1的第一端与单片机所控制继电器K1的第三端连接，所述接线端子座J1的第二端与单片机所控制继电器K1的第四端连接，所述接线端子座J1的第三端与单片机所控制继电器K1的第五端连接，所述NPN型双极性晶体管Q1的发射极接地。

所述发光二极管IN1用于指示本路的工作状态。所述第一电阻R2和第二电阻R3作为限流电阻，用于防止电流过大烧坏光耦合器U1及三极管Q1。所述光耦合器U1实现光电隔离，在不同电压等级下进行隔离防止烧坏处理器U2，起到保护处理器的作用。所述二极管D1起到灭弧的作用，将单片机控制继电器线圈通断电时产生的反向电动势消耗掉。所述NPN型双极性晶体管利用三极管的饱和导通区和截至区充当电子开关，控制单片机控制继电器线圈的一端接地。所述单片机控制继电器采用单刀双掷的继电器，该继电器在此电路中的功能是输出开关量信号。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述处理器模块U2采用型号为STC89C52微控制器来实现。

处理器模块U2对无线通讯模块接收到的数据进行处理，从P10～P17端口输出TTL电平。另外，在处理器模块U2还设有些外围电路，具体为：震荡电路，通过晶体振荡器Y1和两个负载电容器C2和电容器C3产生震荡信号提供给处理器。复位电路在上电的瞬间通过电容器C1和电阻R1充电产生一个脉冲信号给处理器复位。其中，一个处理器可以控制多个继电器控制电路，这与处理器的处理能力有关，本实施例中采用STC89C52微控制器来实现处理器，因此该处理器能够控制8个继电器控制电路，如果采用其他的芯片，则控制的继电器控制电路不同，采用不同型号的芯片，都在本实施例的保护范围之内。其中，处理器模块U2与无线通讯模块以及继电器控制电路之间通过接线端口将不同功能的模块连接起来。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述无线通讯模块采用WiFi模块来实现。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述机械模块包括搭扣4。所述电磁锁6用于锁定搭扣4，以使搭扣4封住高压开关柜的摇把孔3。

其中，参照图1，所述蜂鸣器8和自锁式按钮7安装在电磁锁6的右侧。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述搭扣包括锁梁42和搭扣安装孔41，且通过搭扣安装孔41将搭扣的一端固定在高压开关柜的中门1上，所述高压开关柜的下门2上设有与锁梁42匹配的搭扣锁孔5。

具体实施例

以下结合操作步骤实施例对本系统进行详细的阐述：

当工作人员需要对某台高压开关柜进行操作时，一般执行以下步骤：

步骤一：在DCS系统的控制屏上发送DCS控制继电器的控制闭合信号，同时通过智能终端的APP发送信息给无线控制单元，并发送单片机控制继电器的控制闭合信号。

步骤二：手车式高压开关柜的声光报警，同时电磁锁闭锁解除。

步骤三：工作人员根据声光报警找到该手车式高压开关柜的位置，并按下自锁式按钮，取消报警。

步骤四：打开扣在电磁锁上的搭扣，露出摇把孔。

步骤五：操作高压开关柜后，在DCS系统的控制屏和智能终端的APP上解除DCS控制继电器和单片机控制继电器的动作信号，此时开关重新闭锁。

综上所述，相对与现有技术，本发明的有效效果至少为：

(1)利用搭扣挡住手车式高压开关柜摇把孔，能够有效地防止工作人员误操作开关或操作错开关。

(2)利用手机APP可以查看各高压开关柜的闭锁状态，防止工作人员误操作开关或操作错开关。

(3)利用电磁锁和搭扣组合的方式，防止工作人员随意解锁手车式高压开关柜。

(4)利用DCS控制单元和无线控制单元控制电磁锁的解锁与闭锁，解锁与闭锁时更方便快捷。

(5)利用声光报警器定位手车式高压开关柜位置，防止工作人员走错带电间隔。

实施例二

如图5所示，本实施例提供了一种手车式高压开关柜的五防及定位方法，包括以下步骤：

S1、获取输入的控制信号后，根据控制信号获取对应的五防闭锁单元及定位单元；

S2、根据控制信号开启五防闭锁单元，以使摇把孔不被机械模块封住；

S3、根据控制信号控制定位单元发出定位信息。

本实施例的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，与实施例一所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统具有一对应关系，具备该方法相应的功能和有益效果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，包括电气模块和安装在高压开关柜上用于封住摇把孔的机械模块，所述电气模块包括一次电路和二次电路，所述一次电路包括五防闭锁单元和开关定位单元，所述二次电路包括无线控制单元，所述无线控制单元包括处理器模块、无线通讯模块和继电器控制电路模块，所述处理器模块分别与无线通讯模块和继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元与继电器控制电路模块连接，所述五防闭锁单元用于锁住机械模块；

所述五防闭锁单元包括熔断器、DCS控制继电器、电磁锁、单片机控制继电器，所述熔断器、DCS控制继电器、电磁锁和单片机控制继电器依次串联在220V交流电路中；

所述继电器控制电路模块包括第一电阻、第二电阻、发光二极管、光耦合器、二极管和NPN型双极性晶体管以及接线端子座；

所述第一电阻的一端连接至电源，所述第一电阻的另一端与光耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端与发光二极管阳极连接，所述发光二极管的阴极与处理器模块连接，所述耦合器的第三端通过第二电阻与NPN型双极性晶体管的基极连接，所述NPN型双极性晶体管的集电极分别与二极管的阳极和单片机控制继电器的第一端连接，所述二极管的阴极分别与光耦合器的第四端和单片机控制继电器的第二端连接，所述接线端子座的第一端与单片机控制继电器的第三端连接，所述接线端子座的第二端与单片机控制继电器的第四端连接，所述接线端子座的第三端与单片机控制继电器的第五端连接，所述NPN型双极性晶体管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述开关定位单元包括自锁式按钮和蜂鸣器，所述蜂鸣器和自锁式按钮串联连接后，再与电磁锁并联连接；

所述自锁式按钮用于输入复位信号，以关闭所述蜂鸣器的声音报警信号。

3.根据权利要求1所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述处理器模块采用型号为STC89C52微控制器来实现。

4.根据权利要求1所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述无线通讯模块采用WiFi模块来实现。

5.根据权利要求1所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述机械模块包括搭扣。

6.根据权利要求5所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述电磁锁用于锁定搭扣，以使搭扣封住高压开关柜的摇把孔。

7.根据权利要求6所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，所述搭扣包括锁梁和搭扣安装孔，且通过搭扣安装孔将搭扣的一端固定在高压开关柜的中门上，所述高压开关柜的下门上设有与锁梁匹配的搭扣锁孔。

8.一种手车式高压开关柜的五防及定位方法，使用如权利要求1所述的一种手车式高压开关柜的五防及定位系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取输入的控制信号后，根据控制信号获取对应的五防闭锁单元及定位单元；

根据控制信号开启五防闭锁单元，以使摇把孔不被机械模块封住；

根据控制信号控制定位单元发出定位信息。

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