CN111739761A - 开关量位置节点输出保护压板和开关量位置节点输出系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了开关量位置节点输出保护压板和开关量位置节点输出系统，包括保护压板本体，保护压板本体包括2个触头柱、设置在2个触头柱之间的保护压板底板(4)、保护压板连片(4)，保护压板连片(4)在投入时导接2个触头柱、且保护压板连片(4)位于保护压板底板(4)的平行正上方，保护压板底板(4)被配置于屏柜面板(3)的正面，2个触头柱被配置为穿过屏柜面板(3)，保护压板连片(7)上设置有磁铁(9)，保护压板底板(4)上设置有动作触点(11)被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中的簧片磁化开关。其采用的是直接的开关量表征保护压板是否投入，而非采用遥测量然后处理后表征其投入程度，其具有更加简洁的结构，无需额外的信号处理单元配合，可以直接使用上传。

Description

开关量位置节点输出保护压板和开关量位置节点输出系统

技术领域

本发明涉及电网设备监测领域，主要涉及开关量位置节点输出保护压板和开关量位置节点输出系统。

背景技术

在变电站中，变电站具有很多高压设备和二次侧设备，其中继电保护是变电站自动化系统的重要组成部分，其装置本身具备相当高的自动化水平。但鉴于可视断点对继电保护系统安全运行和检修的极端重要性，继电保护功能仍普遍采用保护压板人工操作的方式进行投退，一定程度上限制了继电保护与测控单元和远动终端的通信交互和自动化进程。

保护压板也叫保护连片,是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带,关系到保护的功能和动作出口能否正常发挥作用。变电站继电保护硬压板正确投退是保证继电保护正确动作的必要条件。一直以来，变电站继电保护硬压板都是到达变电站现场人工巡视核对。随着电网规模的扩大发展，变电站数量日益增加，继电保护硬压板投切操作、压板定期位置核对性检查等工作量巨大。面对着运行设备快速增长、人员数量增长有限的挑战，现有的人工核查的技术手段已不能满足现场运行管理实时化、智能化的需求。存在着依赖现场人工运维可靠性差周期长，导致继电保护硬压板投退错误未被及时发现而引发设备事故的风险，故开展“变电站保护硬压板位置在线监测”迫在眉睫，急需要完善“一种带位置接点输出的保护压板”功能。

在现有技术中，如现有技术201610874015.X一种基于霍尔传感效应的保护压板状态监测方法及系统，该监测系统包括：磁铁、霍尔元件及上位机；所述磁铁设置在保护压板的连片上，且所述磁铁用于在所述连片发生位移时与所述霍尔元件之间产生磁场；其中，所述保护压板设置在变电站中的电力屏柜上且与屏柜本体连接；所述霍尔元件为单极型霍尔开关，且所述霍尔元件设置在靠近所述保护压板的屏柜本体上，所述霍尔元件上连接有霍尔开关集成电路位机；以及所述霍尔元件在接受磁场并产生霍尔电动势，并将所述霍尔电动势输出至所述上位机；所述上位机与所述霍尔开关集成电路输出端连接，且所述上位机根据所述霍尔元件产生的霍尔电动势对所述保护压板进行状态监测。

虽然该现有技术的原理采用霍尔元件感应变化的磁场，从而产生霍尔电动势，然后经过放大处理霍尔电动势、AD转换，才能被上位机识别，因此，虽然其能实现对保护压板的投退状态进行监测，但其方案存在以下问题：

1、在变电站中，由于存在很对高压设备，在场景内，会存在很多不可控的磁场、变化磁场，这些磁场会对霍尔开关造成扰动，因此，会造成误触发，比如在保护压板退出的情况下，若外部存在由于设备引起的磁场，这会触发霍尔开关产生霍尔电动势，造成系统认为该保护压板投入。

2、该系统采用的遥测量(模拟量)实现检测，需要单独配置一个专用的上位机进行识别，由于测控屏柜的测控装置是接入开关量的设备，其无法接入模拟量的遥测设备，因此，其无法直接利用现有的测控装置、远动屏柜、给主站提供状态量。其若需要上传给主站，则需要提供上位机输出设置专用的转换为干触点的信号设备，再通过测控屏柜的测控装置、远动屏柜、给主站提供状态量。因此这种操作会导致系统复杂，成本加大，不利于对现有系统进行直接的、低成本的、简单的进行改造。

3、由于其获得的是：模拟量的霍尔电动势信号，其需要设置表征开关状态的阈值，但在变电站的环境下，由于环境磁场干扰较多，导致实际的阈值存在失效的情况，导致其无法直接表达开关量，使得其表征出的状态与实际的开关量存在误差。

发明内容

本发明目的提供开关量位置节点输出保护压板和开关量位置节点输出系统，该保护压板直接产生表征保护压板连片是否投入到位的开关量，可以直接使用该开关量适配于现有的测控屏柜、远动屏柜、然后上传到主站，其具有良好的可靠性和低成本性、简单、不会受磁场干扰影响。

本发明通过下述技术方案实现：

开关量位置节点输出保护压板，包括保护压板本体，保护压板本体包括2个触头柱、设置在2个触头柱之间的保护压板底板、保护压板连片，保护压板连片在投入时导接2个触头柱，且保护压板连片与保护压板底板平行，保护压板底板被配置于屏柜面板的正面，2个触头柱被配置为穿过屏柜面板，其特征在于：

保护压板连片上设置有磁铁，保护压板底板上设置有动作触点被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中的簧片磁化开关。

本发明的设计原理是：

本发明设置了磁铁，该磁铁随保护压板连片的运动而保持运动，当保护压板连片退出时，则磁铁随着保护压板连片旋转，从2个触头柱之间离开，而设置在保护压板底板的簧片磁化开关还设置在其原有位置未变，因此，当磁铁离开后，此时的簧片磁化开关处于断开状态；当保护压板连片投入时，则磁铁随着保护压板连片旋转，回到2个触头柱之间，而设置在保护压板底板的簧片磁化开关还设置在其原有位置未变，因此，当磁铁回位后，此时的簧片磁化开关处于闭合状态；

其中簧片磁化开关采用具有双簧片的开关结构，其磁铁的作用是分别磁化2个簧片，使得2个簧片分别变为N极和S极，当磁铁到达簧片磁化开关的正上方时，此时的簧片的极性表现为最强，2个簧片则互相吸引最终接触；这样就可以直接表征保护压板连片是否投入到位，其输出的实际为一个开关量。

该开关量被配置到测控装置上空节点时，利用测控装置直接将该开关量传输给上一级的远动远动屏柜，再由远动屏柜将该开关量组织为协议数据上传给主站。因此，其仅需要配置设置远动屏的传输数据即可；无需其他硬件的改进；因为该输出是一个直接的开关量，因此无需配置对应的放大、AD转换等电路。因此，根据该保护压板设计的对应上传状态的链路可以直接与现有的开关量上传链路合并，借助现有的开关量上传链路直接上传保护压板的开关量以表征其目前状态。另外，由于本发明中的磁铁的作用是用于对簧片的磁化处理，因此对磁场的方向有特别的要求，这样外部的干扰磁场由于方向不对会无法对簧片进行磁化，因此其受到外部干扰磁场的影响性极小。

优选的，所述簧片磁化开关包括一个磁场可穿的外壳、端部插入到外壳内并互相交叉平行的2个簧片，2个簧片各自外露于外壳外的一端为动作触点。

磁铁的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。

为了证明本发明的技术方案对磁场的方向有特别的要求，我们特做了以下实验：

控制型实验——小灯泡的磁控开关：

选购一只小型干簧管(线圈两端空置，不接入电源，因此可以视为上述簧片磁化开关)，与小灯泡和电池接成图2(a)所示的电路。将条形磁铁平行逐渐靠近干簧管，管中两根簧片被磁化使相对的端部互相吸引而接触，灯泡发光。再将磁铁远移到某个程度，簧片就靠弹性分开，灯泡熄灭。干簧管作为传感器，将磁场强弱的变化转化为电路的通断。如图2b那样，若其磁铁的N极端面面与簧片平行，则会导致2个簧片均被N极磁化的状态，则2个簧片互相排斥，因此使一个磁极正对簧片端部是不能让它接通的。

因此，基于本发明的构思，其可以理解为，为了解决外部磁场干扰，我们选择了簧片磁化后形成开关的设计，利用特定的磁铁放置位置来实现。其中，磁铁的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。这样磁铁的N极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为N极，而磁铁的S极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为S极。这样设计可以很好的解决磁场干扰问题。同时其输出的是一个直接表征状态的开关量，因此，无需配置复杂的配合电路。

优选的，簧片磁化开关为干簧继电器，其中，干簧继电器包括一个磁场可穿的外壳、端部插入到外壳内并互相交叉平行的2个簧片、绕制于外壳的线圈，干簧继电器的线圈的输入端空置，干簧继电器的动作触点被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中。

磁铁的N极和S极的方向与干簧继电器中线圈的磁极方向相同。

同理，为了证明本发明的技术方案对磁场的方向有特别的要求，我们特做了以下实验：

控制型实验——小灯泡的磁控开关：

选则簧片磁化开关为一只小型干簧管(线圈两端空置，不接入电源)，与小灯泡和电池接成图2(a)所示的电路。将条形磁铁平行逐渐靠近干簧管，管中两根簧片被磁化使相对的端部互相吸引而接触，灯泡发光。再将磁铁远移到某个程度，簧片就靠弹性分开，灯泡熄灭。干簧管作为传感器，将磁场强弱的变化转化为电路的通断。如图2b那样，若其磁铁的N极端面面与簧片平行，则会导致2个簧片均被N极磁化的状态，则2个簧片互相排斥，因此使一个磁极正对簧片端部是不能让它接通的。

因此，基于本发明的构思，其可以理解为，为了解决外部磁场干扰，我们选择了簧片磁化后形成开关的设计，利用特定的磁铁放置位置来实现。其中，磁铁的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。这样磁铁的N极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为N极，而磁铁的S极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为S极，此时的磁铁的作用相当于干簧继电器的线圈，起到对2个簧片的磁化作用。这样设计可以很好的解决磁场干扰问题。同时其输出的是一个直接表征状态的开关量，因此，无需配置复杂的配合电路。

优选的，磁铁被配置在保护压板连片面向保护压板底板的一面，簧片磁化开关被配置在保护压板底板面向保护压板连片的一面。

开关量位置节点输出系统，

包括测控屏柜、远动屏柜、主站，

测控屏柜包括测控装置，开关量位置节点输出保护压板被配置于测控屏柜的屏柜面板上；测控装置上的空节点与簧片磁化开关的动作触点连接；动作触点连接到测控装置的开关量回路中，

测控装置将动作触点的开关量上传到远动屏柜，远动屏柜将动作触点的开关量转换为协议数据上传给主站。

由于在现有的变电站中，测控屏柜中的测控装置具有开关量上传到远动屏柜的作用，同时远动屏柜具有将开关量转为协议数据后上传主站的作用。因此，本发明所设计的保护压板中的簧片磁化开关所导出的开关量可以直接利用测控装置所预留的空节点接入上述上传链路，实现减少线路布局的目的。只需将簧片磁化开关的动作触点直接引接到保护压板所在的测控屏柜中的测控装置上即可，无需额外引出开关量的导线。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

该保护压板直接产生表征保护压板连片是否投入到位的开关量，可以直接使用该开关量适配于现有的测控屏柜、远动屏柜、然后上传到主站，其具有良好的可靠性和低成本性、简单、不会受磁场干扰影响。

其采用的是直接的开关量表征保护压板是否投入，而非采用遥测量然后处理后表征其投入程度，其具有更加简洁的结构，无需额外的信号处理单元配合，可以直接使用上传。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的系统结构图。

图2为磁铁放置位置和方向的对比试验图。

图中的附图标记分别表示为：1、测控装置，2、保护压板内触头，3、屏柜面板，4、保护压板底板，5、保护压板绝缘套，6、保护压板外端套，7、保护压板连片，8、连片把手，9、磁铁，10、干簧继电器，11、动作触点，12、测控屏柜，13、远动屏柜，14、主站。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，开关量位置节点输出保护压板，包括保护压板本体，保护压板本体包括2个触头柱、设置在2个触头柱之间的保护压板底板4、保护压板连片4，保护压板连片4在投入时导接2个触头柱，且保护压板连片4与保护压板底板4平行，保护压板底板4被配置于屏柜面板3的正面，2个触头柱被配置为穿过屏柜面板3，

保护压板连片7上设置有磁铁9，保护压板底板4上设置有动作触点11被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中的簧片磁化开关，上述磁铁9被配置在保护压板连片7面向保护压板底板4的一面，簧片磁化开关，被配置在保护压板底板4面向保护压板连片7的一面。

本发明的设计原理是：

本发明设置了磁铁，该磁铁随保护压板连片4的运动而保持运动，当保护压板连片4退出时，则磁铁随着保护压板连片4旋转，从2个触头柱之间离开，而设置在保护压板底板4的簧片磁化开关还设置在其原有位置未变，因此，当磁铁离开后，此时的簧片磁化开关处于断开状态；当保护压板连片4投入时，则磁铁随着保护压板连片4旋转，回到2个触头柱之间，而设置在保护压板底板4的簧片磁化开关还设置在其原有位置未变，因此，当磁铁回位后，此时的簧片磁化开关处于闭合状态；

其中簧片磁化开关采用具有双簧片的开关结构，其磁铁的作用是分别磁化2个簧片，使得2个簧片分别变为N极和S极，当磁铁到达簧片磁化开关的正上方时，此时的簧片的极性表现为最强，2个簧片则互相吸引最终接触；这样就可以直接表征保护压板连片4是否投入到位，其输出的实际为一个开关量。

该开关量被配置到测控装置上空节点时，利用测控装置直接将该开关量传输给上一级的远动远动屏柜，再由远动屏柜将该开关量组织为协议数据上传给主站。因此，其仅需要配置设置远动屏的传输数据即可；无需其他硬件的改进；因为该输出是一个直接的开关量，因此无需配置对应的放大、AD转换等电路。因此，根据该保护压板设计的对应上传状态的链路可以直接与现有的开关量上传链路合并，借助现有的开关量上传链路直接上传保护压板的开关量以表征其目前状态。另外，由于本发明中的磁铁的作用是用于对簧片的磁化处理，因此对磁场的方向有特别的要求，这样外部的干扰磁场由于方向不对会无法对簧片进行磁化，因此其受到外部干扰磁场的影响性极小。

实施例2

如图1所示，在上述实施例的基础上，优选的，所述簧片磁化开关包括一个磁场可穿的外壳15、端部插入到外壳15内并互相交叉平行的2个簧片，2个簧片各自外露于外壳15外的一端为动作触点11。

磁铁9的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。

为了证明本发明的技术方案对磁场的方向有特别的要求，我们特做了以下实验：

控制型实验——小灯泡的磁控开关：

选购一只小型干簧管(线圈两端空置，不接入电源，因此可以视为上述簧片磁化开关)，与小灯泡和电池接成图2(a)所示的电路。将条形磁铁平行逐渐靠近干簧管，管中两根簧片被磁化使相对的端部互相吸引而接触，灯泡发光。再将磁铁远移到某个程度，簧片就靠弹性分开，灯泡熄灭。干簧管作为传感器，将磁场强弱的变化转化为电路的通断。如图2b那样，若其磁铁的N极端面面与簧片平行，则会导致2个簧片均被N极磁化的状态，则2个簧片互相排斥，因此使一个磁极正对簧片端部是不能让它接通的。

因此，基于本发明的构思，其可以理解为，为了解决外部磁场干扰，我们选择了簧片磁化后形成开关的设计，利用特定的磁铁放置位置来实现。其中，磁铁9的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。这样磁铁9的N极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为N极，而磁铁9的S极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为S极。这样设计可以很好的解决磁场干扰问题。同时其输出的是一个直接表征状态的开关量，因此，无需配置复杂的配合电路。

实施例3

如图1所示，在上述实施例的基础上，优选的，簧片磁化开关为干簧继电器10，其中，干簧继电器10包括一个磁场可穿的外壳15、端部插入到外壳15内并互相交叉平行的2个簧片、绕制于外壳15的线圈，干簧继电器10的线圈的输入端空置，干簧继电器10的动作触点11被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中。

磁铁9的N极和S极的方向与干簧继电器10中线圈的磁极方向相同。

同理，为了证明本发明的技术方案对磁场的方向有特别的要求，我们特做了以下实验：

控制型实验——小灯泡L的磁控开关：

选则簧片磁化开关为一只小型干簧管(线圈两端空置，不接入电源)，与小灯泡和电池接成图2a所示的电路。将条形磁铁平行逐渐靠近干簧管，管中两根簧片被磁化使相对的端部互相吸引而接触，灯泡发光。再将磁铁远移到某个程度，簧片就靠弹性分开，灯泡L熄灭。干簧管作为传感器，将磁场强弱的变化转化为电路的通断。如图2b那样，若其磁铁的N极端面面与簧片平行，则会导致2个簧片均被N极磁化的状态，则2个簧片互相排斥，因此使一个磁极正对簧片端部是不能让它接通的灯泡L始终处于熄灭状。

因此，基于本发明的构思，其可以理解为，为了解决外部磁场干扰，我们选择了簧片磁化后形成开关的设计，利用特定的磁铁放置位置来实现。其中，磁铁9的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。这样磁铁9的N极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为N极，而磁铁9的S极所释放的磁力线会磁化与其最邻近的簧片，此时该簧片为S极，此时的磁铁的作用相当于干簧继电器的线圈，起到对2个簧片的磁化作用。这样设计可以很好的解决磁场干扰问题。同时其输出的是一个直接表征状态的开关量，因此，无需配置复杂的配合电路。

在上述实施例的基础上，优选的，磁铁9被配置在保护压板连片7面向保护压板底板4的一面，簧片磁化开关被配置在保护压板底板4面向保护压板连片7的一面。

优选的，磁铁9也可以内嵌入位于保护压板连片7的保护压板把手8内。

实施例4

如图1所示，在上述实施例的基础上，开关量位置节点输出系统，

包括测控屏柜12、远动屏柜13、主站14，

测控屏柜12包括测控装置1，权利要求1-5中任意一项开关量位置节点输出保护压板被配置于测控屏柜12的屏柜面板3上；测控装置1上的空节点与簧片磁化开关的动作触点11连接；动作触点11连接到测控装置1的开关量回路中，

测控装置1将动作触点11的开关量上传到远动屏柜13，远动屏柜13将动作触点11的开关量转换为协议数据上传给主站14。

由于在现有的变电站中，测控屏柜中的测控装置具有开关量上传到远动屏柜的作用，同时远动屏柜具有将开关量转为协议数据后上传主站的作用。因此，本发明所设计的保护压板中的簧片磁化开关所导出的开关量可以直接利用测控装置所预留的空节点接入上述上传链路，实现减少线路布局的目的。只需将簧片磁化开关的动作触点11直接引接到保护压板所在的测控屏柜中的测控装置上即可，无需额外引出开关量的导线。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.开关量位置节点输出保护压板，包括保护压板本体，保护压板本体包括2个触头柱、设置在2个触头柱之间的保护压板底板(4)、保护压板连片(4)，保护压板连片(4)在投入时导接2个触头柱、且保护压板连片(4)位于保护压板底板(4)的平行正上方，保护压板底板(4)被配置于屏柜面板(3)的正面，2个触头柱被配置为穿过屏柜面板(3)，其特征在于：

保护压板连片(7)上设置有磁铁(9)，保护压板底板(4)上设置有动作触点(11)被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中的簧片磁化开关。

2.根据权利要求1所述的开关量位置节点输出保护压板，其特征在于，

所述簧片磁化开关包括一个磁场可穿的外壳(15)、端部插入到外壳(15)内并互相交叉平行的2个簧片，2个簧片各自外露于外壳(15)外的一端为动作触点(11)。

3.根据权利要求2所述的开关量位置节点输出保护压板，其特征在于，磁铁(9)的N极和S极所在的端面与簧片磁化开关中簧片的平面垂直。

4.根据权利要求1所述的开关量位置节点输出保护压板，其特征在于，

簧片磁化开关为干簧继电器(10)，其中，干簧继电器(10)包括一个磁场可穿的外壳(15)、端部插入到外壳(15)内并互相交叉平行的2个簧片、绕制于外壳(15)的线圈，干簧继电器(10)的线圈的输入端空置，干簧继电器(10)的动作触点(11)被配置连接到测控装置上空节点导接至开关量回路中。

5.根据权利要求4所述的开关量位置节点输出保护压板，其特征在于，磁铁(9)的N极和S极的方向与干簧继电器(10)中线圈的磁极方向相同。

6.根据权利要求1所述的开关量位置节点输出保护压板，其特征在于，

磁铁(9)被配置在保护压板连片(7)面向保护压板底板(4)的一面，簧片磁化开关被配置在保护压板底板(4)面向保护压板连片(7)的一面。

7.开关量位置节点输出系统，其特征在于：

包括测控屏柜(12)、远动屏柜(13)、主站(14)，

测控屏柜(12)包括测控装置(1)，权利要求1-5中任意一项开关量位置节点输出保护压板被配置于测控屏柜(12)的屏柜面板(3)上；测控装置(1)上的空节点与簧片磁化开关的动作触点(11)连接；动作触点(11)连接到测控装置(1)的开关量回路中，

测控装置(1)将动作触点(11)的开关量上传到远动屏柜(13)，远动屏柜(13)将动作触点(11)的开关量转换为协议数据上传给主站(14)。

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