CN115459069A - 一种高压开关柜保护五防系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压开关柜保护五防系统，包括接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元、断路器分合闸检测单元、数据处理模块和系统总成，所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元均集成于高压开关柜中；所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别安装于接地刀闸、电压互感、隔离开关、断路器位置处，所述数据处理模块搭载于系统总成中，用于进行数据传输和后台处理。本发明针对高压开关柜的五防要求进行针对性系统优化，实现了送断电时断路器、隔离开关、接地刀闸误操作强制闭锁功能，且对五防系统整体进行监测，保障系统的整体稳定。

Description

一种高压开关柜保护五防系统

技术领域

本发明涉及高压开关柜技术领域，具体为一种高压开关柜保护五防系统。

背景技术

高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。高压开关柜按作电压等级在3.6kV～550kV的电器产品，高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类，主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所。

在高压开关柜的使用过程中，常规高压开关柜的五防为防止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入带电间隔、防止带电挂接地线和防止带负荷拉刀闸，上述五防手段均是保障高压开关柜在实际应用过程中的安全性，而传统的五防措施大多倚靠人工进行实施。

经过海量检索，发现现有技术，公开号为：CN112968389A，公开了一种高压开关柜五防装置，包括开关柜本体和控制装置，开关柜本体由上至下依次设置有保护室、断路器室和电缆室，开关柜本体的后侧设置有开关柜后盖，保护室上设置有闭锁装置一，断路器室前侧设置有闭锁装置二，电缆室上设置有闭锁装置三。本发明的安全性高，对一次设备加装锁具，对其操作实施强制闭锁，通过模拟、预演，可检验、打印和传输操作票，运行人员可按照倒闸操作票的顺序，模拟预演后对设备进行操作，避免正常情况下由于操作顺序不当而引起各种电气设备误操作，实现部颁五防要求：防止误拉合断路器、防止误入带电间隔、防止带负荷拉隔离开关、防止带电挂地线或合接地刀闸、防止带地线(接地刀闸)合隔离开关。

综上所述，现有的高压开关柜五防设备在应用过程中的灵活性较差，容易出现检测遗漏的问题，若检测遗漏，则会导致五防措施中的一项或多项失效，会引起现场使用事故，其次，误操作不但与变电站投运的设备状况有关,而且与运维人员的技能、心理素质、对现场环境的熟悉程度等密切相关，因此，错误操作事故仍不能完全防止和消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压开关柜保护五防系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压开关柜保护五防系统，包括接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元、断路器分合闸检测单元、数据处理模块和系统总成，所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元均集成于高压开关柜中；

所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别安装于接地刀闸、电压互感、隔离开关、断路器位置处，所述数据处理模块搭载于系统总成中，用于进行数据传输和后台处理。

优选的，所述接地刀闸检测单元由定位识别模块和接地刀闸检测单片机构成，所述接地刀闸采用接地板防止带电挂地线的闭锁，在接地线不拆除时，所述接地刀闸检测单元的阻碍开关无法闭合，实现无法闭合隔开开关，进而防止带地线合闸送电。

优选的，所述隔离开关检测单元采用断路器机械式连锁隔离开关结构，实现对隔离开关进行锁定，在闭合断路器连锁隔离开关后，才能闭合断路器；

在闭锁过程给何总，开合母线的隔离开关与线路隔离开关直线保持联动性，在闭合断路器连锁隔离开关前，断路器开关无法闭合。

优选的，所述电压检测单元由电压互感器构成，用于检测高压开关柜的互感电压，在闭合状态下的隔离开关引起弧光短路电流，电压互感器对流过电压进行监测，起到及时反馈并跳闸、断开操作。

优选的，所述断路器分合闸检测单元采用闭锁电磁铁，闭锁电磁铁基于分母断路器之间，用于控制断路器合闸，防止母分断路器在合闸状态，避免隔离开关带负荷合闸；

通过闭锁电磁铁来闭锁母分断路器达到防止误操作的目的，电磁铁损坏，则断路器无法合闸。

优选的，所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别接入电气防误回路中，并采集高压开关柜的三相电压，判断是否带电，并上传信号至电磁锁，实现锁定；

进行断电操作时，首先检测是否带负荷运行，带负荷运行，禁止合接地刀闸或挂接地线，经判断断路器可以操作，隔离开关闭锁，拉开断路器，判断断路器拉开到位后，发隔离开关允许拉开信号，拉开隔离开关，完成断电操作，液晶显示屏上显示相应内容；进行送电操作时，没有带负荷运行，检测接地刀闸是否闭合或是否挂接地线，接地刀闸闭合或挂接地线，则隔离开关闭锁，不能进行操作；

接地刀闸分开或拆除接地线，则隔离开关允许操作，拉合隔离开关，判断是否到位，操作到位后，断路器进行合闸操作，送电成功，并在液晶显示屏上显示相应内容，若操作顺序有误，则发送闭锁信号并报警，同时液晶显示屏上显示操作有误的信息。

优选的，所述数据处理模块由MCU数据采集单元构成，MCU分别与接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元进行连接，用于节点处的信号收集和传输，并将信号汇总上传至系统总成。

优选的，所述五防系统上电复位后，系统总成先将各个管脚初始化且对整个装置进行自检以确保装置处于正常状态，然后主程序开始运行，通过对不同子程序的调度管理及任务分配，完成各监测量数据的分析处理，处理完各个监测量后，系统总成对所得数据进行状态判断，若现场人员误操作五防装置会发出强制闭锁信号，将高压开关柜上的相应操动机构强制闭锁，同时发出报警声音，警告操作人员操作有误，最后使用相对应的程序刷新液晶显示屏，达到最终在液晶显示屏上显示本次装置动作的情况；

需要采集的数据有开关柜内的隔离开关、断路器的位置状态，现场数据采集单元与系统总成通过485通信方式传输数据，同时通过485总线向系统后台机发送数据并存储于上位机的数据库中，不同参数数据则被存放在指定的区域，数据采集并发送完成后，对程序进行复位，复位成功则程序继续进行，复位失败由程序设备进行初始化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对传统高压开关柜五防措施进行系统性完善，实现了送断电时断路器、隔离开关、接地刀闸误操作强制闭锁功能，解决了传统五防系统走空程的问题，给设备检修人员提供了开关柜操作的直观判据，增加了电网安全运行的可靠性，提高了操作人员的人身安全。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的四种实施例：

实施例一：

一种高压开关柜保护五防系统，包括接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元、断路器分合闸检测单元、数据处理模块和系统总成，接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元均集成于高压开关柜中；

接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别安装于接地刀闸、电压互感、隔离开关、断路器位置处，数据处理模块搭载于系统总成中，用于进行数据传输和后台处理。现场数据采集单元与系统总成通过485通信方式传输数据，同时通过485总线向系统后台机发送数据并存储于上位机的数据库中。

实施例二：

接地刀闸检测单元由定位识别模块和接地刀闸检测单片机构成，接地刀闸采用接地板防止带电挂地线的闭锁，在接地线不拆除时，接地刀闸检测单元的阻碍开关无法闭合，实现无法闭合隔开开关，进而防止带地线合闸送电。

隔离开关检测单元采用断路器机械式连锁隔离开关结构，实现对隔离开关进行锁定，在闭合断路器连锁隔离开关后，才能闭合断路器；

在闭锁过程给何总，开合母线的隔离开关与线路隔离开关直线保持联动性，在闭合断路器连锁隔离开关前，断路器开关无法闭合。

电压检测单元由电压互感器构成，用于检测高压开关柜的互感电压，在闭合状态下的隔离开关引起弧光短路电流，电压互感器对流过电压进行监测，起到及时反馈并跳闸、断开操作。

断路器分合闸检测单元采用闭锁电磁铁，闭锁电磁铁基于分母断路器之间，用于控制断路器合闸，防止母分断路器在合闸状态，避免隔离开关带负荷合闸；

通过闭锁电磁铁来闭锁母分断路器达到防止误操作的目的，电磁铁损坏，则断路器无法合闸。

实施例三：

五防系统上电复位后，系统总成先将各个管脚初始化且对整个装置进行自检以确保装置处于正常状态，然后主程序开始运行，通过对不同子程序的调度管理及任务分配，完成各监测量数据的分析处理，处理完各个监测量后，系统总成对所得数据进行状态判断，若现场人员误操作五防装置会发出强制闭锁信号，将高压开关柜上的相应操动机构强制闭锁，同时发出报警声音，警告操作人员操作有误，最后使用相对应的程序刷新液晶显示屏，达到最终在液晶显示屏上显示本次装置动作的情况；

需要采集的数据有开关柜内的隔离开关、断路器的位置状态，现场数据采集单元与系统总成通过485通信方式传输数据，同时通过485总线向系统后台机发送数据并存储于上位机的数据库中，不同参数数据则被存放在指定的区域，数据采集并发送完成后，对程序进行复位，复位成功则程序继续进行，复位失败由程序设备进行初始化。

实施例四：

接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别接入电气防误回路中，并采集高压开关柜的三相电压，判断是否带电，并上传信号至电磁锁，实现锁定；

进行断电操作时，首先检测是否带负荷运行，带负荷运行，禁止合接地刀闸或挂接地线，经判断断路器可以操作，隔离开关闭锁，拉开断路器，判断断路器拉开到位后，发隔离开关允许拉开信号，拉开隔离开关，完成断电操作，液晶显示屏上显示相应内容；进行送电操作时，没有带负荷运行，检测接地刀闸是否闭合或是否挂接地线，接地刀闸闭合或挂接地线，则隔离开关闭锁，不能进行操作；

接地刀闸分开或拆除接地线，则隔离开关允许操作，拉合隔离开关，判断是否到位，操作到位后，断路器进行合闸操作，送电成功，并在液晶显示屏上显示相应内容，若操作顺序有误，则发送闭锁信号并报警，同时液晶显示屏上显示操作有误的信息。

数据处理模块由MCU数据采集单元构成，MCU分别与接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元进行连接，用于节点处的信号收集和传输，并将信号汇总上传至系统总成。

工作原理：五防系统上电复位后，系统总成先将各个管脚初始化且对整个装置进行自检以确保装置处于正常状态，然后主程序开始运行，通过对不同子程序的调度管理及任务分配，完成各监测量数据的分析处理，处理完各个监测量后，系统总成对所得数据进行状态判断，若现场人员误操作五防装置会发出强制闭锁信号，将高压开关柜上的相应操动机构强制闭锁，同时发出报警声音，警告操作人员操作有误，最后使用相对应的程序刷新液晶显示屏，达到最终在液晶显示屏上显示本次装置动作的情况；

需要采集的数据有开关柜内的隔离开关、断路器的位置状态，现场数据采集单元与系统总成通过485通信方式传输数据，同时通过485总线向系统后台机发送数据并存储于上位机的数据库中，不同参数数据则被存放在指定的区域，数据采集并发送完成后，对程序进行复位，复位成功则程序继续进行，复位失败由程序设备进行初始化。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：包括接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元、断路器分合闸检测单元、数据处理模块和系统总成，所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元均集成于高压开关柜中；

所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别安装于接地刀闸、电压互感、隔离开关、断路器位置处，所述数据处理模块搭载于系统总成中，用于进行数据传输和后台处理。

2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述接地刀闸检测单元由定位识别模块和接地刀闸检测单片机构成，所述接地刀闸采用接地板防止带电挂地线的闭锁，在接地线不拆除时，所述接地刀闸检测单元的阻碍开关无法闭合，实现无法闭合隔开开关，进而防止带地线合闸送电。

3.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述隔离开关检测单元采用断路器机械式连锁隔离开关结构，实现对隔离开关进行锁定，在闭合断路器连锁隔离开关后，才能闭合断路器；

在闭锁过程给何总，开合母线的隔离开关与线路隔离开关直线保持联动性，在闭合断路器连锁隔离开关前，断路器开关无法闭合。

4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述电压检测单元由电压互感器构成，用于检测高压开关柜的互感电压，在闭合状态下的隔离开关引起弧光短路电流，电压互感器对流过电压进行监测，起到及时反馈并跳闸、断开操作。

5.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述断路器分合闸检测单元采用闭锁电磁铁，闭锁电磁铁基于分母断路器之间，用于控制断路器合闸，防止母分断路器在合闸状态，避免隔离开关带负荷合闸；

通过闭锁电磁铁来闭锁母分断路器达到防止误操作的目的，电磁铁损坏，则断路器无法合闸。

6.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元分别接入电气防误回路中，并采集高压开关柜的三相电压，判断是否带电，并上传信号至电磁锁，实现锁定；

进行断电操作时，首先检测是否带负荷运行，带负荷运行，禁止合接地刀闸或挂接地线，经判断断路器可以操作，隔离开关闭锁，拉开断路器，判断断路器拉开到位后，发隔离开关允许拉开信号，拉开隔离开关，完成断电操作，液晶显示屏上显示相应内容；进行送电操作时，没有带负荷运行，检测接地刀闸是否闭合或是否挂接地线，接地刀闸闭合或挂接地线，则隔离开关闭锁，不能进行操作；

接地刀闸分开或拆除接地线，则隔离开关允许操作，拉合隔离开关，判断是否到位，操作到位后，断路器进行合闸操作，送电成功，并在液晶显示屏上显示相应内容，若操作顺序有误，则发送闭锁信号并报警，同时液晶显示屏上显示操作有误的信息。

7.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述数据处理模块由MCU数据采集单元构成，MCU分别与接地刀闸检测单元、电压检测单元、隔离开关检测单元和断路器分合闸检测单元进行连接，用于节点处的信号收集和传输，并将信号汇总上传至系统总成。

8.根据权利要求1所述的一种高压开关柜保护五防系统，其特征在于：所述五防系统上电复位后，系统总成先将各个管脚初始化且对整个装置进行自检以确保装置处于正常状态，然后主程序开始运行，通过对不同子程序的调度管理及任务分配，完成各监测量数据的分析处理，处理完各个监测量后，系统总成对所得数据进行状态判断，若现场人员误操作五防装置会发出强制闭锁信号，将高压开关柜上的相应操动机构强制闭锁，同时发出报警声音，警告操作人员操作有误，最后使用相对应的程序刷新液晶显示屏，达到最终在液晶显示屏上显示本次装置动作的情况；

需要采集的数据有开关柜内的隔离开关、断路器的位置状态，现场数据采集单元与系统总成通过485通信方式传输数据，同时通过485总线向系统后台机发送数据并存储于上位机的数据库中，不同参数数据则被存放在指定的区域，数据采集并发送完成后，对程序进行复位，复位成功则程序继续进行，复位失败由程序设备进行初始化。