CN111900798B - 一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统及方法，包括可伸缩支架、执行推杆、延时继电器、主控CPU、智能终端和进场无线通信模块，可伸缩支架用于固定在开关柜柜壁上，执行推杆固定在可伸缩支架上，执行推杆用于点压开关柜分合闸按钮，主控CPU通过延时继电器控制执行推杆的伸缩动作，智能终端通过进场无线通信模块与主控CPU相连。本技术方案结构简单，且适用于多种规格类型的开关柜、安全系数高，适宜推广应用。

Description

一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统及方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统及方法。
背景技术
高压开关柜是电力系统中是重要的开关设备，开关柜的稳定运行保证了对用户供电的可靠性。
根据运行经验，高压开关柜停送电时断路器会产生高电压短路等放电现象，随着电力系统的发展变电站内已全面实现设备远程操控，为了保证运行人员人身安全，相关要求规定禁止在开关柜上进行就地分合闸操作；另外，开关柜仪表室虽有二次分合闸按钮，可以通过二次信号控制一次回路，但当二次电源不稳定、或者不能供电时，便无法进行断路器分合闸控制操作，如因操作不当或电路故障引起三相高压电短路，进而柜体内部发生爆炸，危及人身安全，造成无法挽回的损失。
现有的紧急分合闸装置存在以下几个问题：
（1）虽能紧急分闸，但是机构的应用范围比较小，体积较大、占据了开关柜的大部分位置；
（2）仅适用于特定类型的开关柜手车，无法应用在大多数其他类型的开关柜上；
（3）结构复杂、可靠性差、容易误操作等缺陷，不能满足实用化的要求。
因此，很有必要设计一种变电站开关柜紧急分合闸装置，在高压开关柜发生故障时，既能使开关柜的分合闸操作方便、简单，又能避免各种事故的发生，提高分合闸操作的安全系数，最大限度保证运行人员的人身安全及财产安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统及方法。
要解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统，包括可伸缩支架、执行推杆、延时继电器、主控CPU、智能终端、进场无线通信模块和装置电源，可伸缩支架用于固定在开关柜柜壁上，执行推杆固定在可伸缩支架上，执行推杆用于点压开关柜分合闸按钮，主控CPU通过延时继电器控制执行推杆的伸缩动作，智能终端通过进场无线通信模块与主控CPU相连，装置电源用于向执行推杆、主控CPU和进场无线通信模块供电。
进一步地，所述可伸缩支架包括对称设置的2个U型件、2个连接件和1个横梁，2个U型件通过连接件实现可伸缩连接，2个U型件与连接件组合的结构呈矩形框，横梁的两端横跨固定在2个连接件上，所述执行推杆固定在横梁上。
进一步地，所述可伸缩支架的连接件上固定设有导轨，所述横梁的两端分别通过导轨固定件固定在导轨上，通过调整导轨固定件与导轨的相对位置进而调整横梁的位置。
进一步地，所述导轨是C45导轨，导轨固定件为与C45导轨配合使用的C45导轨固定件。
进一步地，所述可伸缩支架的四角分别固定有包胶强磁，包胶强磁用于将可伸缩支架固定在开关柜柜壁上。
进一步地，所述执行推杆为电磁推杆，电磁推杆包括外壳、推杆、动铁芯、电磁线圈、静铁芯、复位弹簧和自锁回路。
进一步地，所述主控CPU通过可调电阻控制电磁推杆的电磁线圈中电流的大小，进而控制电磁推杆的推力大小。
进一步地，还包括蜂鸣器，通过主控CPU控制蜂鸣器。
进一步地，所述可伸缩支架上还固定设有摄像头A和/或摄像头B，摄像头A用于观察所述执行推杆的动作过程，摄像头B用于观察现场环境。
一种如上述的变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统的操作方法，包括如下步骤：
步骤一：接通电源，执行推杆启动自锁模式，摄像头为实时监控状态，智能终端通过进场无线通信模块连接主控CPU；
步骤二：操作人员确定开关柜分合闸按钮所需要的按键力，通过可调电阻控制电流；
步骤三：操作人员确认现场环境是否符合操作要求；
步骤四：如果现场环境符合操作要求，则人工通过智能终端发出执行推杆动作的指令，使执行推杆退出自锁模式，延时继电器计时，蜂鸣器发出警报，延时继电器计时完毕后执行推杆动作，完成开关柜分合闸；执行推杆得电动作数秒之后，执行推杆复位；如果延时继电器计时过程中出现紧急状况导致不应再继续执行推杆的动作，则人工操作智能终端或现场的急停按钮，取消执行推杆动作的指令。
本发明可以达到的有益效果为：
1）可伸缩支架的设置使本发明技术方案可以适用于多种规格类型的开关柜；
2）通过无线控制，使本发明的技术方案安全性较高；
3）主控CPU通过延时继电器控制执行推杆的伸缩动作，留出了预警时间，安全系数大大提高。
附图说明
图1是本发明实施例的组成结构框图；
图2是本发明实施例的结构立体图；
图3是图2中Ⅰ部分的局部放大视图；
图4是本发明实施例的结构主视图；
图5是本发明实施例的结构俯视图；
图6是本发明实施例的结构右视图；
图7是本发明实施例中电磁推杆示意图；
图8是本发明实施例中自锁回路；
图9是本发明实施例中操作方法流程图；
图中：1-包胶强磁，2-U型件，3-连接件，4- C45导轨，5-电磁推杆，51-推杆，52-复位弹簧，6-横梁，7- C45导轨固定件，8-顶紧固定螺钉，9-定位固定螺钉，10-安装板，11-摄像头A，12-摄像头B。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统，包括可伸缩支架、执行推杆、延时继电器、主控CPU、智能终端、进场无线通信模块和装置电源，可伸缩支架用于固定在开关柜柜壁上，执行推杆固定在可伸缩支架上，执行推杆用于点压开关柜分合闸按钮，主控CPU通过延时继电器控制执行推杆的伸缩动作，位于高压开关室之外的智能终端通过进场无线通信模块与主控CPU相连，如图1所示，装置电源用于向执行推杆、主控CPU和进场无线通信模块供电；智能终端可以是装在手机上的APP，无线控制方式可以是WiFi控制、蓝牙控制、GPRS控制、zigbee控制、RF射频控制中的任意一种，上述无线控制方式均为本领域技术人员熟知的控制方式，故此处不再赘述。
如图1-图5所示，可伸缩支架包括对称设置的2个U型件2、2个连接件3和1个横梁6，U型件2和连接件3的制造原料均为方管，2个U型件2通过连接件3实现可伸缩连接，调整好可伸缩支架的长度后，通过拧紧定位固定螺钉9实现2个U型件2与连接件3的固定连接，2个U型件2与连接件3组合的结构呈矩形框，横梁6的两端横跨固定在2个连接件3上，执行推杆固定在横梁6上。
可伸缩支架的连接件3上固定设有C45导轨4，横梁6的两端分别通过C45导轨固定件7固定在C45导轨4上；松开顶紧固定螺钉8，可调整C45导轨固定件7与C45导轨4的相对位置，进而调整横梁6的位置；确定好横梁6的位置之后，拧紧顶紧固定螺钉8，使横梁6与可伸缩支架相对固定。
可伸缩支架的四角分别固定有包胶强磁1，包胶强磁1用于将可伸缩支架固定在开关柜柜壁上，磁性连接便于拆装。
执行推杆为电磁推杆5，电磁推杆5包括外壳、推杆51、动铁芯、电磁线圈、静铁芯、复位弹簧52和自锁回路，电磁推杆属于现有技术，如图6所示，应用螺旋管的漏磁通原理，电磁铁动铁芯和静铁心长距离吸合，实现推杆的直线往复运动；本领域技术人员均可理解电磁推杆的具体结构，故此处不再赘述电磁推杆5的具体结构；关于电磁推杆的自锁回路，如图7所示。
还包括蜂鸣器，通过主控CPU控制蜂鸣器，用于提醒相关人员注意：电磁推杆5电路即将接通，延时继电器已经开始计时。
可伸缩支架上通过安装板10还固定设有摄像头A11和摄像头B12，摄像头A11用于观察执行推杆的动作过程，摄像头B12用于观察现场环境。
在装置电源外壳设置环氧树脂材料的绝缘外壳（附图中未示出该外壳，本领域技术人员可以根据具体使用的电源外形设置外壳形状），防止在分合闸瞬间产生较大电流击穿电源，在分合闸瞬间保护装置电源。
为防止装置连接线触碰到柜体表面，造成事故，用绕线管对线缆进行绝缘保护。
通过主控CPU控制可调电阻控制电磁推杆5的电磁线圈中电流的大小，进而控制电磁推杆5的推力大小，通过如下手段具体实现：
对各类开关柜进行试验和资料查找，记录各类开关柜分合闸按钮所需要的力度，利用电流的大小来控制装置的力度，通过力与电流的计算关系得出各类开关柜所需力度对应的电流大小，将这些数据建立成数据库，在装置进行操作之前工作人员在数据库内找到需要操作的开关柜的型号，查看其所对应的按键力和电流，利用可调电阻将电磁铁的电流调整到所需大小，来控制执行杆的推力，完成分合闸操作。
如下表所示将各类开关柜分合闸按钮所需的推力汇总，根据不同类型的开关柜的按键力大小不同，所需电流也不同，利用电流与力的关系得出按键力所要的电流：
Figure 65960DEST_PATH_IMAGE002
式中S为工作气隙对应的极面面积，Φ为磁通，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为真空磁导率。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
现场装置完成之后，上述变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统的操作方法，包括如下步骤：
步骤一：接通电源，电磁推杆5启动自锁模式，摄像头为实时监控状态，智能终端通过进场无线通信模块连接主控CPU；
步骤二：操作人员确定开关柜分合闸按钮所需要的按键力，通过可调电阻控制电流；
步骤三：操作人员确认现场环境是否符合操作要求：在启动电磁推杆5动作之前，操作人员需要通过摄像头拍摄的现场画面人工确认现场人员是否全部撤离，以防意外。
步骤四：如果现场环境符合操作要求，则人工通过智能终端发出电磁推杆5动作的指令，使电磁推杆5退出自锁模式，延时继电器计时（延时时长设置为10秒），蜂鸣器发出警报，延时继电器计时完毕后电磁推杆5动作，完成开关柜分合闸，电磁推杆5得电动作3秒之后，电磁推杆5断电并通过复位弹簧52复位；如果延时继电器计时过程中出现紧急状况导致不应再继续电磁推杆5的动作，则人工操作智能终端或现场的急停按钮，取消电磁推杆5动作的指令。
在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种变电站开关柜紧急分合闸延时操作系统，其特征是：包括可伸缩支架、执行推杆、延时继电器、主控CPU、智能终端、进场无线通信模块和装置电源，可伸缩支架用于固定在开关柜柜壁上，执行推杆固定在可伸缩支架上，执行推杆用于点压开关柜分合闸按钮，主控CPU通过延时继电器控制执行推杆的伸缩动作，智能终端通过进场无线通信模块与主控CPU相连，装置电源用于向执行推杆、主控CPU和进场无线通信模块供电；
所述可伸缩支架包括对称设置的2个U型件（2）、2个连接件（3）和1个横梁（6），2个U型件（2）通过连接件（3）实现可伸缩连接，2个U型件（2）与连接件（3）组合的结构呈矩形框，横梁（6）的两端横跨固定在2个连接件（3）上，所述执行推杆固定在横梁（6）上；
所述可伸缩支架的连接件（3）上固定设有导轨，所述横梁（6）的两端分别通过导轨固定件固定在导轨上，通过调整导轨固定件与导轨的相对位置进而调整横梁（6）的位置；
所述导轨是C45导轨（4），导轨固定件为与C45导轨（4）配合使用的C45导轨固定件（7）；
所述可伸缩支架的四角分别固定有包胶强磁（1），包胶强磁（1）用于将可伸缩支架固定在开关柜柜壁上；
所述执行推杆为电磁推杆（5），电磁推杆（5）包括外壳、推杆（51）、动铁芯、电磁线圈、静铁芯、复位弹簧（52）和自锁回路；
所述主控CPU通过可调电阻控制电磁推杆（5）的电磁线圈中电流的大小，进而控制电磁推杆（5）的推力大小；
还包括蜂鸣器，通过主控CPU控制蜂鸣器；
所述可伸缩支架上还固定设有摄像头A（11）和/或摄像头B（12），摄像头A（11）用于观察所述执行推杆的动作过程，摄像头B（12）用于观察现场环境；
操作方法包括如下步骤：
步骤一：接通电源，执行推杆启动自锁模式，摄像头为实时监控状态，智能终端通过进场无线通信模块连接主控CPU；
步骤二：操作人员确定开关柜分合闸按钮所需要的按键力，通过可调电阻控制电流；
步骤三：操作人员确认现场环境是否符合操作要求；
步骤四：如果现场环境符合操作要求，则人工通过智能终端发出执行推杆动作的指令，使执行推杆退出自锁模式，延时继电器计时，蜂鸣器发出警报，延时继电器计时完毕后执行推杆动作，完成开关柜分合闸；执行推杆得电动作数秒之后，执行推杆复位；如果延时继电器计时过程中出现紧急状况导致不应再继续执行推杆的动作，则人工操作智能终端或现场的急停按钮，取消执行推杆动作的指令。
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