CN113517755A - 一种开关设备及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关设备及其控制电路，属于GIS变电站技术领域。本发明的控制电路，通过在合闸回路中增设第二合闸开关，防止闸刀误合闸，当闸刀在分闸状态下，即使合闸继电器线圈的正极侧发生直流接地故障，由于第二合闸开关没有被触发，合闸继电器线圈的正极、负极两端没有电位差，因而闸刀不会出现误合闸，避免了安全事故的发生；通过在分闸回路增设第二分闸开关，防止闸刀误分闸，当闸刀在合闸状态下，即使分闸继电器线圈的正极侧发生直流接地故障，由于第二分闸开关没有被触发，分闸继电器线圈的正极、负极两端没有电位差，因而闸刀不会出现误分闸，避免了线路中断的发生。

Description

一种开关设备及其控制电路

技术领域

本发明属于GIS变电站技术领域，具体涉及一种开关设备及其控制电路。

背景技术

现有技术的高压开关设备中，常使用继电器模组控制闸刀分合闸，在电缆绝缘性能降低引发直流接地时，会在模组中的继电器正负两端产生较大的电位差，当该电位差达到继电器的动作电压时，会启动继电器而使控制电路中的合闸回路或分闸回路接通，导致误分合闸刀，隐患巨大。

如图1所示的开关设备的控制电路，包括合闸回路和分闸回路，其中，合闸回路中串设有合闸开关G103、CS-DS(1,2)，继电器模组DS1X的合闸继电器线圈(X1,X2)和分闸继电器的常闭触点Yb1，以及微动开关LDB，微动开关LDB连接电源负极NC；合闸继电器线圈(X1,X2)通过合闸继电器的常开触点Xa1连接电源正极PC。图1中，分闸回路串设有分闸开关G133、CS-DS(3,4)，继电器模组DS1X的分闸继电器线圈(Y1,Y2)和合闸继电器的常闭触点Xb1，以及微动开关LDA，微动开关LDA连接电源负极NC；分闸继电器线圈(Y1,Y2)通过分闸继电器的常开触点Ya1连接电源正极PC。

图1中，在合闸开关G103或CS-DS(1,2)闭合时，合闸继电器线圈(X1,X2)接通，合闸继电器的常开触点Xa1闭合，常闭触点Xb1断开，闸刀进入合闸工况，当合闸到位后，微动开关LDB断开、微动开关LDA闭合，合闸继电器线圈(X1,X2)断电，常开触点Xa1恢复断开，常闭触点Xb1恢复闭合；当闸刀在合闸状态下，分闸开关G133或CS-DS(3,4)连接继电器模组DS1X的电缆绝缘不良发生直流接地时，分闸继电器线圈(Y1,Y2)的正端电压变为0，负端电压不变，Y1，Y2的正负两端会产生电位差，当该电位差达到继电器的动作电压时就会使继电器动作，其常开触点Ya1闭合，线圈Y1，Y2自保受电，常闭触点Yb1断开，合闸回路断开，分闸回路接通，闸刀分闸，线路断电。若是母线分段闸刀误分闸，则会使该段母线上所有线路断电，影响巨大。

同理，在分闸开关G133或CS-DS(3,4)闭合时，分闸继电器线圈(Y1,Y2)接通，分闸继电器的常开触点Ya1闭合，常闭触点Yb1断开，闸刀进入分闸工况，当分闸到位后，微动开关LDA断开、微动开关LDB闭合，分闸继电器线圈(Y1,Y2)断电，常开触点Ya1恢复断开，常闭触点Yb1恢复闭合；当闸刀在分闸状态下，合闸开关G103或CS-DS(1,2)连接继电器模组DS1X的电缆绝缘不良发生直流接地时，合闸继电器线圈(X1,X2)正负两端也会产生较大的电位差，从而使闸刀合闸。若现场检修时发生误合闸，将会发生重大安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关设备的控制电路，用于解决现有控制电路中合闸开关与继电器模组间的连接线缆发生直流接地时，引发开关设备的闸刀误合闸，进而导致安全事故的问题，以及控制电路中分闸开关与继电器模组间的连接线缆发生直流接地时，引发开关设备的闸刀误分闸，进而导致断电事故的问题。还提供一种开关设备，解决现有开关设备的控制电路发生直流接地故障时，引发开关设备的闸刀误合闸或误分闸，进而导致断电或安全事故的问题。

基于上述目的，一种开关设备的控制电路的技术方案如下：

包括合闸回路和分闸回路，所述合闸回路中依次串设有正极电源、第一合闸开关、合闸继电器的线圈和负极电源，所述分闸回路中依次串设有正极电源、第一分闸开关、分闸继电器的线圈和负极电源，所述合闸回路中，合闸继电器的线圈与所述负极电源之间串联有第二合闸开关，所述第二合闸开关与第一合闸开关联动；所述分闸回路中，分闸继电器的线圈与所述负极电源之间串联有第二分闸开关，所述第二分闸开关与第一分闸开关联动。

上述技术方案的有益效果是：

本发明的控制电路，通过在合闸回路中增设第二合闸开关，防止闸刀误合闸，当闸刀在分闸状态下，即使合闸继电器的线圈的正极侧发生直流接地故障，由于第二合闸开关没有被触发，合闸继电器线圈的正极、负极两端没有电位差，因而闸刀不会出现误合闸，避免因闸刀误合闸导致安全事故的发生。

本发明的控制电路，通过在分闸回路增设第二分闸开关，防止闸刀误分闸，当闸刀在合闸状态下，即使分闸继电器线圈的正极侧发生直流接地故障，由于第二分闸开关没有被触发，分闸继电器线圈的正极、负极两端没有电位差，因而闸刀不会出现误分闸，避免因闸刀误分闸导致线路中断的发生。综上，本发明的开关设备的控制电路原理简单，能够可靠的避免由直流接地故障引起的失误操作(误分闸和误合闸)，安全可靠。

基于上述目的，一种开关设备的技术方案如下：

包括用于控制闸刀分合闸的电机回路，还包括上述的开关设备的控制电路，该控制电路用于控制所述电机回路，以实现闸刀的分合闸控制。

上述技术方案的有益效果是：

本发明的开关设备，由于采用了上述的控制电路，避免了由直流接地故障引起的失误操作(误分闸和误合闸)，能够准确控制电机回路，实现闸刀的正确分合闸控制，安全可靠，适合实际应用。

为了防止分闸、合闸未完成，分闸回路的第二分闸开关断开，合闸回路的第二合闸开关断开，导致分闸回路、合闸回路断电，进一步的，所述第二合闸开关的两端并联有合闸继电器的第二常开触点，所述第二分闸开关的两端并联有分闸继电器的第二常开触点。

为了方便远程和就地控制合闸回路、分闸回路，进一步的，所述第二合闸开关包括第二遥控合闸开关和第二手动合闸开关，所述第二遥控合闸开关和第二手动合闸开关并联连接；所述第二分闸开关包括第二遥控分闸开关和第二手动分闸开关，所述第二遥控分闸开关和第二手动分闸开关并联连接。既可以远程控制合闸回路、分闸回路，也可以就地手动控制合闸回路、分闸回路。

同样，为了方便远程和就地控制合闸回路、分闸回路，进一步的，所述第一合闸开关包括第一遥控合闸开关和第一手动合闸开关，所述第一遥控合闸开关与第一手动合闸开关并联连接；所述第一分闸开关包括第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关，所述第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关并联连接。

进一步，所述正极电源包括远方正极电源和就地正极电源，所述第一合闸开关包括第一遥控合闸开关和第一手动合闸开关，所述合闸继电器的线圈通过第一遥控合闸开关连接远方正极电源，所述合闸继电器的线圈通过第一手动合闸开关连接就地正极电源；

所述第一分闸开关包括第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关，所述分闸继电器的线圈通过第一遥控分闸开关连接远方正极电源，所述分闸继电器的线圈通过第一手动分闸开关连接就地正极电源。

在进行远程控制合闸回路和分闸回路时，通过远方正极电源供电，在进行就地控制合闸回路和分闸回路时，通过就地正极电源供电。

进一步，所述合闸回路中还串设有分闸继电器的常闭触点，所述分闸回路中还串设有合闸继电器的常闭触点。其中，合闸继电器的常闭触点用于在合闸回路接通时触发断开，保持分闸回路断开；分闸继电器的常闭触点用于在分闸回路接通时触发断开，保持合闸回路断开。

进一步，所述合闸继电器的线圈通过合闸继电器的第一常开触点连接所述正极电源，所述分闸继电器的线圈通过分闸继电器的第一常开触点连接所述正极电源。其中，当合闸回路接通时，合闸继电器的第一常开触点动作(闭合)，在第一合闸开关断开后，仍能够使合闸继电器的线圈维持带电状态，进而使合闸回路保持接通状态，直至闸刀合闸到位。当分闸回路接通时，分闸继电器的第一常开触点动作(闭合)，在第一分闸开关断开后，仍能够使分闸继电器的线圈维持带电状态，进而使分闸回路保持接通状态，直至闸刀分闸到位。

进一步，所述合闸继电器的线圈通过合闸继电器的第一常开触点连接有正极控制电源，所述分闸继电器的线圈通过分闸继电器的第一常开触点连接所述正极控制电源。

通过另设一个正极控制电源，使合闸回路或分闸回路在保持接通时，通过正极控制电源供电。

进一步，所述合闸回路中还串设有分位微动开关，所述第二合闸开关通过分位微动开关连接所述负极电源；所述分闸回路中还串设有合位微动开关，所述第二分闸开关通过合位微动开关连接所述负极电源。分位微动开关和合位微动开关的作用是，在合闸回路的控制下，当闸刀合闸到位后，分位微动开关断开，使合闸回路断开，合位微动开关闭合，为分闸回路闭合提前做好准备；在分闸回路的控制下，当闸刀分闸到位后，合位微动开关断开，使分闸回路断开，分位微动开关闭合，为合闸回路接通提前做好准备。

附图说明

图1是现有技术中的一种开关设备的控制电路图；

图2是本发明控制电路实施例的一种开关设备的控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

控制电路实施例：

本发明的一种开关设备的控制电路的实施例，如图2所示的控制电路，包括合闸回路和分闸回路。其中，合闸回路中串设有正极电源、第一合闸开关(G103，CS-DS(1,2))、分闸继电器的常闭触点Yb1、合闸继电器的线圈(X1，X2)、第二合闸开关(G105，CS-DS(5,6))、分位微动开关LDB、负极电源。

图2中的正极电源包括远方正极电源和就地正极电源，第一合闸开关包括第一遥控合闸开关G103和第一手动合闸开关CS-DS(1,2)，合闸继电器通过第一遥控合闸G103开关连接远方正极电源，合闸继电器通过第一手动合闸开关CS-DS(1,2)连接就地正极电源。

如图2所示，合闸继电器的线圈包括合闸主线圈X1和合闸辅助线圈X2，合闸主线圈X1和合闸辅助线圈X2并联连接，合闸继电器的线圈(X1，X2)通过合闸继电器的第一常开触点Xa1连接正极控制电源。

如图2所示，第二合闸开关包括第二遥控合闸开关G105和第二手动合闸开关CS-DS(5,6)，第二遥控合闸开关G105和第二手动合闸开关CS-DS(5,6)并联连接。图2中，该第二合闸开关的两端并联有合闸继电器的第二常开触点Xa2，用于在合闸继电器的线圈通电后触发闭合。

如图2所示的分闸回路，该分闸回路中串设有正极电源、第一分闸开关(G133，CS-DS(3,4))、合闸继电器的常闭触点Xb1、分闸继电器的线圈(Y1，Y2)、第二分闸开关(G153，CS-DS(7,8))、合位微动开关LDA、负极电源。其中，第一分闸开关包括第一遥控分闸开关G133和第一手动分闸开关CS-DS(3,4)，分闸继电器通过第一遥控分闸开关G133连接远方正极电源，分闸继电器通过第一手动分闸开关CS-DS(3,4)连接就地正极电源。

图2中，分闸继电器的线圈包括分闸主线圈Y1和分闸辅助线圈Y2，分闸主线圈Y1和分闸辅助线圈Y2并联连接，分闸继电器的线圈(Y1，Y2)通过分闸继电器的第一常开触点Ya1连接正极控制电源。

图2中的第二分闸开关包括第二遥控分闸开关G153和第二手动分闸开关CS-DS(7,8)，第二遥控分闸开关G153和第二手动分闸开关CS-DS(7,8)并联连接。且该第二分闸开关(G153，CS-DS(7,8))的两端并联有分闸继电器的第二常开触点Ya2，用于在分闸继电器的线圈通电后触发闭合。

下面基于上述开关设备的控制电路阐述其控制原理：

(1)合闸回路的控制过程如下：

若进行远程控制，则联动闭合第二遥控合闸开关G105和第一遥控合闸开关G103；若进行就地手动控制，则联动闭合第二手动合闸开关CS-DS(5,6)和第一手动合闸开关CS-DS(1,2)。当两个遥控合闸开关或手动合闸开关闭合时，合闸继电器线圈(X1,X2)得电接通，合闸继电器的第一常开触点Xa1触发闭合，第二常开触点Xa2触发闭合，常闭触点Xb1触发断开，合闸回路通过正极控制电源保持通电状态，开关设备的闸刀进入合闸工况，当合闸到位后，分位微动开关LDB断开、合位微动开关LDA闭合，合闸继电器线圈(X1,X2)断电，合闸继电器的第一常开触点Xa1恢复断开，第二常开触点Xa2恢复断开，常闭触点Xb1恢复闭合。

(2)分闸回路的控制过程如下：

若进行远程控制，则联动闭合第二遥控分闸开关G153和第一遥控分闸开关G133；若进行就地手动控制，则联动闭合第二手动分闸开关CS-DS(7,8)和第一手动分闸开关CS-DS(3,4)。当两个遥控分闸开关或手动分闸开关闭合时，分闸继电器线圈(Y1,Y2)得电接通，分闸继电器的第二常开触点Ya2触发闭合，第一常开触点Ya1触发闭合，常闭触点Yb1触发断开，分闸回路通过正极控制电源保持通电状态，开关设备的闸刀进入分闸工况，当分闸到位后，分位微动开关LDB闭合、合位微动开关LDA断开，分闸继电器线圈(Y1,Y2)断电，分闸继电器的第二常开触点Ya2恢复断开，第一常开触点Ya1恢复断开，常闭触点Yb1恢复闭合。

以上是合闸回路和分闸回路的正常控制过程，当图2中闸刀在合闸状态下，分闸继电器线圈(Y1,Y2)正极侧的电缆绝缘不良导致发生直流接地时，由于第二遥控分闸开关G153、第二手动分闸开关CS-DS(7,8)和分闸继电器的第二常开触点Ya2均处于断开状态，使分闸继电器线圈(Y1,Y2)正极侧和负极侧不产生电位差，分闸继电器线圈(Y1,Y2)不接通，分闸回路不会误触发，因而避免了闸刀的误分闸。

类似的，当图2中闸刀在分闸状态下，合闸继电器线圈(X1，X2)正极侧的电缆电缆绝缘不良导致发生直流接地时，由于第二遥控合闸开关G105、第二手动合闸开关CS-DS(5,6)和合闸继电器的第二常开触点Xa2均处于断开状态，使合闸继电器线圈(X1，X2)正极侧和负极侧不产生电位差，合闸继电器线圈(X1，X2)不接通，合闸回路不会误触发，因而避免了闸刀的误合闸。

如图2所示，合闸继电器线圈(X1，X2)及其常闭触点Xb1、第一常开触点Xa1，分闸继电器线圈(Y1,Y2)及其常闭触点Yb1、第一常开触点Ya1构成继电器模组DS1X，继电器模组DS1X的负端DS1X-1、11处也存在因导线或端子绝缘不良而接地的情况，这时继电器模组DS1X的负端电压为0，但因继电器模组DS1X的正端DS1X-7、14串接有常开的第一遥控/手动合闸(分闸)开关，继电器模组DS1X的正负两端不会产生电位差，因而不会误启动继电器控制模组DS1X，不会导致误分合闸刀。

与传统开关设备的控制电路相比，本发明的控制电路利用遥控或手动合闸(分闸)开关将继电器模组DS1X的负端与负极电源之间断开，在继电器模组DS1X的正端电缆等绝缘不良发生直流接地时，因继电器模组DS1X的负端是断开状态，继电器模组DS1X的正负两端不会产生电位差，因而不会误启动继电器模组DS1X导致误分合闸刀，只有实际发出分合闸命令时，控制继电器模组DS1X的相应线圈才会受电动作，进行分合闸刀，因而彻底消除了直流接地隐患，大大提高了分合闸回路(合闸回路和分闸回路)的控制可靠性。

本实施例中，图2所示的分位微动开关LDB、合位微动开关LDA，以及开关DSS、开关M，以及互锁回路构成互锁模块。在控制电路正常工作时，开关DSS、开关M为常闭，闸刀在分闸状态下，分位微动开关LDB保持闭合，合位微动开关LDA保持断开，当合闸到位时，分位微动开关LDB断开，合位微动开关LDA闭合，为分闸回路接通做好准备；闸刀在合闸状态下，分位微动开关LDB保持断开，合位微动开关LDA保持闭合，当闸刀分闸到位时，分位微动开关LDB闭合，合位微动开关LDA断开，为合闸回路接通做好准备。

本实施例中，通过在第二合闸开关(G105，CS-DS(5,6))的两端并联合闸继电器的第二常开触点Xa2，是为了防止闸刀在合闸未完成时，合闸回路的第二合闸开关(G105，CS-DS(5,6))断开，导致合闸回路断电。类似的，通过第二分闸开关(G153，CS-DS(7,8))的两端并联分闸继电器的第二常开触点Ya2，是为了防止闸刀在分闸未完成时，分闸回路的第二分闸开关(G153，CS-DS(7,8))断开，导致分闸回路断电。

本实施例中，合闸继电器的常闭触点Xb1用于在合闸回路接通时触发断开，以保持分闸回路断开，而分闸继电器的常闭触点Yb1用于在分闸回路接通时触发断开，以保持合闸回路断开。作为其他实施方式，也可以不在合闸回路中设置分闸继电器的常闭触点Yb1，不在分闸回路中设置合闸继电器的常闭触点Xb1。

本实施例中，合闸回路中的合闸继电器线圈通过两个继电器线圈(合闸主线圈X1和合闸辅助线圈X2)并联来实现，目的是为了使线圈在通电后能够自保受电，作为其他实施方式，还可以仅采用一个继电器线圈来实现即可。同理，分闸回路中的分闸继电器线圈也可以仅采用一个继电器线圈来实现即可。

本实施例中，为了实现控制电路的远程控制和就地控制，分别在相应回路(合闸回路、分闸回路)中设置了对应的遥控开关和手动开关。作为其他实施方式，若不考虑控制电路的远程控制，则无需设置遥控开关；若不考虑控制电路的就地控制，则无需设置手动开关。

本实施例中，设置有三种电源，如图2所示，为远程控制合闸/分闸回路设置了远方正极电源P1+，为就地控制分闸/合闸回路设置了就地正极电源P2+，为保持分闸/合闸回路接通设置了正极控制电源P3+。作为其他实施方式，可以用一个正极电源代替上述的三种电源，还可以用一个正极电源代替上述的远方正极电源和就地正极电源，或者代替上述的就地正极电源和正极控制电源，或者代替上述的远方正极电源和正极控制电源。

开关设备实施例：

本发明的一种开关设备的实施例，包括用于控制闸刀分合闸的电机回路，还包括上述控制电路实施例中的控制电路，该控制电路用于控制电机回路，使电机回路中的电机正转或反转，以实现闸刀的合闸控制和分闸控制。由于开关设备的控制电路已经在上述控制电路实施例中进行了清楚、完整的介绍，本实施例不再赘述。

本实施例中的电机回路属于现有技术，例如，本实施例中，可采用公布号为CN108987136A的中国发明专利文献中提到的电机回路。即现有技术中开关设备的电机回路均可与本实施例中的控制电路进行配合，实现闸刀的分合闸控制。

本实施例中，当电机回路中的电机失电时，图2中互锁模块的开关M断开，以切断控制电路。本实施例中，当手柄插入开关设备的电机操作机构时，图2中互锁模块的开关DSS断开，用于切断控制电路。

本发明的开关设备，由于采用了上述的控制电路，避免了由直流接地故障引起的失误操作(误分闸和误合闸)，能够准确控制电机回路，实现闸刀的正确分合闸控制，安全可靠，适合实际应用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关设备的控制电路，包括合闸回路和分闸回路，所述合闸回路中依次串设有正极电源、第一合闸开关、合闸继电器的线圈和负极电源，所述分闸回路中依次串设有正极电源、第一分闸开关、分闸继电器的线圈和负极电源，其特征在于，所述合闸回路中，合闸继电器的线圈与所述负极电源之间串联有第二合闸开关，所述第二合闸开关与第一合闸开关联动；

所述分闸回路中，分闸继电器的线圈与所述负极电源之间串联有第二分闸开关，所述第二分闸开关与第一分闸开关联动。

2.根据权利要求1所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述第二合闸开关的两端并联有合闸继电器的第二常开触点，所述第二分闸开关的两端并联有分闸继电器的第二常开触点。

3.根据权利要求1或2所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述第二合闸开关包括第二遥控合闸开关和第二手动合闸开关，所述第二遥控合闸开关和第二手动合闸开关并联连接；所述第二分闸开关包括第二遥控分闸开关和第二手动分闸开关，所述第二遥控分闸开关和第二手动分闸开关并联连接。

4.根据权利要求1所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述第一合闸开关包括第一遥控合闸开关和第一手动合闸开关，所述第一遥控合闸开关与第一手动合闸开关并联连接；所述第一分闸开关包括第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关，所述第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关并联连接。

5.根据权利要求1所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述正极电源包括远方正极电源和就地正极电源，所述第一合闸开关包括第一遥控合闸开关和第一手动合闸开关，所述合闸继电器的线圈通过第一遥控合闸开关连接远方正极电源，所述合闸继电器的线圈通过第一手动合闸开关连接就地正极电源；

所述第一分闸开关包括第一遥控分闸开关和第一手动分闸开关，所述分闸继电器的线圈通过第一遥控分闸开关连接远方正极电源，所述分闸继电器的线圈通过第一手动分闸开关连接就地正极电源。

6.根据权利要求1所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述合闸回路中还串设有分闸继电器的常闭触点，所述分闸回路中还串设有合闸继电器的常闭触点。

7.根据权利要求1或4所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述合闸继电器的线圈通过合闸继电器的第一常开触点连接所述正极电源，所述分闸继电器的线圈通过分闸继电器的第一常开触点连接所述正极电源。

8.根据权利要求5所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述合闸继电器的线圈通过合闸继电器的第一常开触点连接有正极控制电源，所述分闸继电器的线圈通过分闸继电器的第一常开触点连接所述正极控制电源。

9.根据权利要求1所述的开关设备的控制电路，其特征在于，所述合闸回路中还串设有分位微动开关，所述第二合闸开关通过分位微动开关连接所述负极电源；所述分闸回路中还串设有合位微动开关，所述第二分闸开关通过合位微动开关连接所述负极电源。

10.一种开关设备，包括用于控制闸刀分合闸的电机回路，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的开关设备的控制电路，该控制电路用于控制所述电机回路，以实现闸刀的分合闸控制。

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