CN204759096U - 一种三线式开关装置远程监控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三线式开关装置远程监控终端，该终端包括：遥控单元、遥信单元和整流单元；所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连；当无遥控操作时，所述遥信单元处于工作状态，所述遥控单元处于非工作状态，所述遥信单元通过所述同一线路采集开关装置的遥信信号；当且仅当执行遥控操作时，所述遥信单元处于非工作状态，所述遥控单元处于工作状态，所述遥控单元直接将整流单元输出的直流电流输送到开关装置的操作机构；当遥控操作执行完毕后，所述遥控单元处于非工作状态，所述遥信单元处于工作状态，直至下一次遥控操作。

Description

一种三线式开关装置远程监控终端

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种三线式开关装置远程监控终端。

背景技术

目前，开关装置远程监控终端在开关装置远方监控系统已经得到了普遍的应用，基本上实现了开关装置遥控操作和遥信采集的自动化，开关装置远程监控终端已经成为开关装置远程监控不可或缺的终端装置。

当下开关装置操作机构的驱动动力主要来自于电动机，遥控开关分、合闸是通过控制电动机的正、反转来实现的。在实际应用中，电动机又可分为直流电机和交流电机，而不同电机的选择，也造成了开关装置远程监控终端外围电气回路的一定差别。

如图1所示，为传统的开关装置远程监控终端与开关装置的直流电机操作机构之间的接线原理图。传统的开关装置远程监控终端将遥控回路和遥信回路分开布线，将强电信号和弱电信号分开。如果以每路开关与开关装置远程监控终端之间布置2条电源线缆，3条遥控信号传输线缆(分闸回路、合闸回路)，3条遥信信号传输线缆计算的话，这样至少需要8条线缆才能实现对每路开关装置的监控。

在此种传统地开关装置远程监控终端的控制模式下，开关装置操作机构的内部配线亦十分复杂，下面以直流电机操作机构为例进行说明。如图1所示，在操作机构箱内，如要实现分、合闸遥控和遥信监测，至少需要接入2组接触器线圈，分别为接触器线圈KM1、接触器线圈KM2，6个接触器触头，分别为接触器触头KM1_-1、接触器触头KM1_-2、接触器触头KM1_-3、接触器触头KM2_-1、接触器触头KM2_-2、接触器触头KM2_-3，一组单相整流桥Z，两组限位开关触头，一组限位开关触头为SQ1_-1、SQ1_-2，另外一组限位开关触头为SQ2_-1、SQ2_-2。对开关装置远程监控的实现思路为，操作机构箱内须接入工作电源，开关装置远程监控终端通过硬接线将遥控动作命令传送至操作机构箱内，遥控命令的输入将驱动相应的分、合闸回路启动接触器触头KM1、接触器触头KM2及接触器触头KM1-₁、接触器触头KM2_-1形成互锁。继而驱动直流电机的串接接触器触头KM1_-2、接触器触头KM1_-3或接触器触头KM2_-2、接触器触头KM2_-3，闭合接触器触头KM1_-2、接触器触头KM1_-3和接触器触头KM2_-2、接触器触头KM2_-3实现了将直流电机线圈正负极对调，从而驱动电机正转或反转。而因为操作机构驱动动力为直流电机，必须在电机驱动回路之前，串接整流桥Z，从而实现直流电源的输出。分合闸命令的停止是通过遥控回路串接一组限位开关SQ1_-1、SQ1_-2实现的。并同时将另一组限位开关SQ2_-1、SQ2_-2接入传统开关装置远程监控终端的遥信回路，实现开关装置分、合位信息的反馈至传统开关装置远程监控终端，实现遥信监测。

随着电力系统对开关装置远程监控领域可靠性要求的不断提高，传统开关装置远程监控终端的缺陷也日趋明显，主要为以下几个方面：

1)外围元器件繁多，布线复杂，故障率高；

2)线缆敷设量大，尤其对于远距离的开关现场，材料成本和施工工程量明显偏高；

3)由于操作机构直接带电，电机的启动仅依靠遥控接点信号的变位，这在强电磁干扰的情况下，极易造成遥控回路误启动，造成开关的误分、误合，酿成事故；

4)由于遥控和遥信是通过不同的回路连接至开关装置操作机构，当遥信回路某些接点不牢或者虚接时，便会出现虽然遥控操作可正常执行，但是遥信信息却不能正确反馈，导致遥信误报；

5)操作机构多位于户外，繁多的元器件和复杂的布线，极易受到恶劣环境的影响，运行可靠性大打折扣；

6)回路复杂，运维人员检修难度大。

传统开关装置远程监控终端将遥控、遥信回路分开布线的方式以及其简单的逻辑，导致在开关装置操作机构侧采用复杂的外围电气回路，这种传统的方式决定了传统开关装置远程监控终端在开关装置远程监控中不可避免的局限性。而这些缺陷在运行环境恶劣，强电磁干扰环境下更为突出。

随着上述问题的日益凸显，对传统开关装置远程监控终端的监控模式进行革新，开发出一种新型的更加优秀开关装置远程监控终端解决方案已经成为电气自动化领域和轨道交通供电领域的迫切需求。

实用新型内容

为解决现有技术的问题，本实用新型提出一种三线式开关装置远程监控终端，本技术方案通过电气回路的巧妙设计，将复杂的逻辑在开关装置远程监控终端侧实现，并集成于内置板卡。不但大大简化了操作机构外围回路，且将开关装置远程监控终端同操作机构之间的连接线缆减少至3条，大大提高了开关装置远程监控的可靠性和易维护性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种开关装置远程监控终端，该终端包括：遥控单元、遥信单元和整流单元；

当无遥控操作时，所述遥信单元处于工作状态，所述遥控单元处于非工作状态，所述遥信单元通过所述同一线路采集开关装置的遥信信号；当且仅当执行遥控操作时，所述遥信单元退出工作状态，所述遥控单元投入工作状态，所述遥控单元接收来自所述整流单元输出的电流，所述遥控单元利用电流产生带有时限的控制电流，所述控制电流通过所述同一线路传送至开关装置操作机构，当遥控操作执行完毕后，所述遥控单元即刻退出工作状态，所述遥信单元恢复工作状态，直至执行下一次遥控操作。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述线路包括三条线缆，分别为：第一线缆、第二线缆和第三线缆。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述遥控单元包括第一控制开关和第二控制开关；其中，

所述第一控制开关的第一触点的一端与所述远程监控终端的第一接入端子相连，所述第一控制开关的第一触点的另一端与整流单元的对应接口相连；所述第一控制开关的第二触点的一端同时与所述第二控制开关的第二触点的一端、所述远程监控终端的第三接入端子相连，所述第一控制开关的第二触点的另一端与整流单元的对应接口相连；

所述第二控制开关的第一触点的一端与所述远程监控终端的第二接入端子相连，所述第二控制开关的第一触点的另一端与整流单元的对应接口相连；所述第二控制开关的第二触点的另一端与整流单元的对应接口相连；

所述远程监控终端的第一接入端子通过所述第一线缆串接所述操作机构的第一限位开关，所述第一限位开关与电机的一端相连，所述远程监控终端的第三接入端子通过所述第三线缆与电机的另一端相连，所述第一控制开关、第一限位开关闭合，则所述远程监控终端输出遥控分闸信号；

所述远程监控终端的第二接入端子通过所述第二线缆串接所述操作机构的第二限位开关，所述第二限位开关与电机的一端相连，所述远程监控终端的第三接入端子通过所述第三线缆与电机的另一端相连，所述第二控制开关、第二限位开关闭合，则所述远程监控终端输出遥控合闸信号。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述遥信单元包括第三控制开关；其中，

所述第三控制开关的第一触点一端与所述遥信单元内部的直流电源正极相连，所述第三控制开关的第一触点另一端与所述远程监控终端的第一接入端子相连；

所述第三控制开关的第二触点一端与所述遥信单元内部的直流电源正极相连，所述第三控制开关的第二触点另一端与所述远程监控终端的第二接入端子相连；

所述第三控制开关的第三触点一端与所述遥信单元内部的直流电源负极相连，所述第三控制开关的第三触点另一端与所述远程监控终端的第三接入端子相连；

所述第三控制开关闭合用于开关装置的分、合位遥信信号采集。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述遥控单元还包括：第四控制开关和第五控制开关；其中，

所述第四控制开关连接于所述远程监控终端第一接线端子和第二接线端子之间，所述第五控制开关连接于所述远程监控终端第二接线端子和第三接线端子之间，所述第四控制开关与所述第五控制开关同时闭合用于释放遥控分/合闸操作存在于线路的残留电压。

上述技术方案具有如下有益效果：

1)将继电回路集成于终端内部板卡，省去了复杂的外围电气回路和元器件，大大降低了故障率；

2)控制每路开光装置仅需3条线缆，相比于传统的开关装置远程监控终端至少需要8条线缆的方式，大大精简了电气回路，减少了施工工程量，运维检修更加便捷；

3)由于遥信和遥控使用相同的传输通道，只要保证通道的可靠连接，不会出现遥信信号的误报现象，使系统运行可靠性大大提高；

4)由于该终端仅在执行遥控操作时才将电源加载于开关装置操作机构，操作机构在其他时间处于不带电状态，即便存在电磁干扰，亦无法启动操作机构电机，这样避免了操作机构的误动现象发生，提高了系统的可靠性和安全性；

5)在强电磁干扰和恶劣运行环境下，其优势更为明显，该终端装置的使用使开关装置操作机构内部仅存在机械传动机构，避免了强电磁干扰的不良影响和恶劣环境的破坏，使得系统长期运行稳定性、可靠性大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的开关装置远程监控终端与开关装置的直流电机操作机构之间的接线原理图；

图2为本实用新型提出的一种三线式开关装置远程监控终端的原理图；

图3为本实施例的开关装置远程监控终端接线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本技术方案的的核心思路包括：

1)简化开关装置远程监控终端的电气回路，将复杂的逻辑控制集成到开关装置远程监控终端的板卡层，从而提高系统整体运行的可靠性；

2)将开关装置远程监控终端的遥控回路和遥信回路进行整合，采用分时复用的方式，保证使用3条线缆即可实现对开关装置的分、合闸操作以及分、合位信息采集。

基于上述核心思路，本实用新型提供一种三线式开关装置远程监控终端。该终端包括：遥控单元、遥信单元和整流单元，如图2所示。

所述遥控单元和所述遥信单元通过同一线路同开关装置操作机构相连，当无分、合闸操作执行时，该终端工作于遥信监测模式，遥信回路开关处于闭和状态，经一线路(包括三条线缆，分别为第一线缆、第二线缆，第三线缆)连通，分别经由操作机构的限位开关和电机相连，利用电机线圈同开关装置远程监控终端形成回路，采用直流电源作为遥信回路的采集电源。操作机构为直流电机，接线方式为：第一线缆经由限位开关(分位)连接至电机正极接线柱，第二线缆经由另一限位开关(合位)连接至电机正极接线柱，第三线缆连接至电机负极接线柱。

当需要进行分、合闸操作时，该终端遥信开关断开，遥信采集业务暂时停止，相应遥控开关闭合，遥控信号同样经由同一线路(包括：三条线缆，分别为第一线缆、第二线缆，第三线缆)传送至操作机构，从而启动遥控回路。该终端的遥控单元内设4条引线(以下称作控一引线，控二引线，控三引线，控四引线)，控一引线与上述第一线缆相连，控二引线同上述第二线缆相连，控三引线、控四引线同第三线缆相连。控一引线、控四引线均串接遥控分闸触点，控二引线、控三引线均串接遥控合闸触点。当执行分闸操作时，即控一引线、控四引线处于导通状态，将电源经由上述第一线缆、第三线缆，并经过限位开关(合位)加载于开关装置操作机构的反转回路；操作机构为直流电机，此时控一引线为电源正极，控四引线为电源负极；当执行合闸操作时，即控二引线、控三引线处于导通状态，将电源经由上述第二线缆、第三线缆，并经过另一限位开关(分位)加载于开关装置操作机构的正转回路。此时控二引线为电源负极，控三引线为电源正极；关于电机的正、反转实现原理，请参照下文附图及具体实施方式。

如上文所述，本终端内置了整流单元，该终端应用于直流电机型操作机构。整流单元为单相整流桥电路，前端接入单相交流电源，经整流单元输出直流电流，并输入至遥控单元，整流单元的输出正极加载于控一引线、控三引线，整流单元的输出负极加载于控二引线、控四引线。

如图3所示，为本实施例的开关装置远程监控终端接线图。开关装置远程监控终端包括：遥信单元、遥控单元、整流单元。开关装置远程监控终端的输入口包括端子、端子，端子、端子为单相交流电源输入接口，开关装置远程监控终端的输出口包括：端子、端子、端子，端子、端子、端子为与开关装置操作机构连接接口，用于对开关装置遥控输出和遥信信号采集。遥信单元内置直流24V电源，K3为遥信回路开关，用于遥信回路的启动和切除。遥控单元的K1触点为遥控分闸命令输出，K2触点为遥控合闸命令输出，开关K4和开关K5组合在一起作为电机线圈残余电压的放电开关，当完成遥控命令后K4和K5均短时间闭合，释放电机线圈残余电压。遥控单元的端子、端子、端子、端子是输入端口，输入整流单元输出的电流，整流单元为遥控单元控制输出提供直流电源，整流单元内含整流桥Z，将装置电源提供的交流变换为直流输出，整流单元的端子、端子为与装置电源的接口，整流单元的端子、端子、端子、端子为与遥控单元的端子、端子、端子、端子对应相连。其中，端子、端子为整流单元输出的直流电流的正极端，端子、端子为整流单元输出的直流电流的负极端。

下面将分别阐述本开关装置远程监控终端在直流电机操作机构工作模式下的工作原理。

如图3所示，对于本实施例来说，本终端处于直流电机工作模式。

当没有分/合闸操作时，开关K1、开关K2、开关K4、开关K5均处于断开状态，开关K3处于闭合状态，遥信单元内置的24V电源通过上述3条线缆(线缆A、线缆B、线缆C)经过开关装置限位开关，并直接利用直流电机线圈L1形成遥信采集回路。当开关装置处于合位时，限位开关SQ1闭合，限位开关SQ2断开，此时，线缆A、线缆C处于导通状态，线缆C处于断开状态，于是开关装置远程监控终端检测到T1端子、T3端子间形成闭合回路，判断当前开关装置处于合位，实现遥信信号采集。同理，当限位开关SQ1断开，限位开关SQ2闭合时，即判断开关装置处于分位；当限位开关SQ1、限位开关SQ2均处于闭合状态，即判断开关装置处于分、合位中间状态；当限位开关SQ1、限位开关SQ2均处于断开状态，即判断存在设备故障或断线。

当执行分闸操作时，开关K3迅速断开，并在执行遥控之前迅速复查开关K3状态，如确认开关K3确实已经断开，则遥控分闸命令触点开关K1闭合，整流单元的输出端子通过遥控回路经由线缆A和限位开关SQ1(此时开关合位，SQ1闭合)将直流电流加载于直流电机的负端；整流单元的输出端子经由线缆C直接将直流电流加载于直流电机的正端。此时由于整流单元输出的直流电流反置，电机将反转，驱动操作机构执行分闸操作。当开关装置完全分断后，限位开关将变位，此时限位开关SQ1断开，限位开关SQ2闭合。由于限位开关SQ1已经断开，将切断线缆A、线缆C，操作机构动作停止，分闸操作完成。为了保证分闸操作顺利完成，本实用新型的开关装置远程监控终端将开关K1闭合时间设置为稍长于分闸操作常规时间，例如分闸操作常规时间为5s，本实用新型的开关装置远程监控终端将开关K2闭合时间设置为5.5s。当开关K1闭合时间达到设置时限后，开关K1断开，开关K4和开关K5均迅速闭合，然后均断开，释放电机线圈残余电压。此时本实用新型的开关装置远程监控终端检测开关K1、开关K2、开关K4和开关K5是否处于断开状态，当确认无误后，开关K3迅速闭合，恢复遥信监测工作模式，由于限位开关SQ1已经断开，限位开关SQ2已经闭合，此时开关装置远程监控终端可立即检测到线缆B、线缆C之间形成回路，判断当前开关位置SQ2处于闭合状态。此时即完成整个分闸操作流程。

同理，当执行合闸操作时，可按照上述流程推演：开关K3断开，检测开关K3确实断开后，开关K2闭合，将整流单元的输出端子经由线缆B和限位开关SQ2将直流电流加载于电机负端，将整流单元的输出端子直接经由线缆C将直流电流加载于电机正端。电机启动、正转，驱动操作机构执行合闸操作。当完成合闸后，限位开关SQ2断开，限位开关SQ1闭合，限位开关SQ2的断开切断了回路，电机停转。当开关K2闭合时限达到设定值后，开关K2断开，开关K4和开关K5均短暂闭合。当装置确认开关K1、开关K2、开关K4、开关K5确实处于断开状态后，开关K3迅速闭合，恢复遥信监测工作模式，由于限位开关SQ2断开，限位开关SQ1闭合，同理，此时即可检测到线缆A、线缆C之间形成回路，判断当前开关处于合位。此时即完成整个合闸操作流程。

以上说明已经涵盖了开关装置远程监控所涉及到的主要操作，对于一些其他功能由于不是本技术方案重点，此处不再做过多描述。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三线式开关装置远程监控终端，其特征在于，该终端包括：遥控单元、遥信单元和整流单元；

所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连；当无遥控操作时，所述遥信单元处于工作状态，所述遥控单元处于非工作状态，所述遥信单元通过所述同一线路采集开关装置的遥信信号；当且仅当执行遥控操作时，所述遥信单元退出工作状态，所述遥控单元投入工作状态，所述遥控单元接收来自所述整流单元输出的电流，所述遥控单元利用电流产生带有时限的控制电流，所述控制电流通过所述同一线路传送至开关装置操作机构，当遥控操作执行完毕后，所述遥控单元即刻退出工作状态，所述遥信单元恢复工作状态，直至执行下一次遥控操作。

2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述线路包括三条线缆，分别为：第一线缆(A)、第二线缆(B)和第三线缆(C)。

3.如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述遥控单元包括第一控制开关(K1)和第二控制开关(K2)；其中，

所述第一控制开关(K1)的第一触点的一端与所述远程监控终端的第一接入端子(T1)相连，所述第一控制开关(K1)的第一触点的另一端与整流单元的对应接口相连；所述第一控制开关(K1)的第二触点的一端同时与所述第二控制开关(K2)的第二触点的一端、所述远程监控终端的第三接入端子(T3)相连，所述第一控制开关(K1)的第二触点的另一端与整流单元的对应接口相连；

所述第二控制开关(K2)的第一触点的一端与所述远程监控终端的第二接入端子(T2)相连，所述第二控制开关(K2)的第一触点的另一端与整流单元的对应接口相连；所述第二控制开关(K2)的第二触点的另一端与整流单元的对应接口相连；

所述远程监控终端的第一接入端子(T1)通过所述第一线缆(A)串接所述操作机构的第一限位开关(SQ1)，所述第一限位开关(SQ1)与电机的一端相连，所述远程监控终端的第三接入端子(T3)通过所述第三线缆(C)与电机的另一端相连，所述第一控制开关(K1)、第一限位开关(SQ1)闭合，则所述远程监控终端输出遥控分闸信号；

所述远程监控终端的第二接入端子(T2)通过所述第二线缆(B)串接所述操作机构的第二限位开关(SQ2)，所述第二限位开关(SQ2)与电机的一端相连，所述远程监控终端的第三接入端子(T3)通过所述第三线缆(C)与电机的另一端相连，所述第二控制开关(K2)、第二限位开关(SQ2)闭合，则所述远程监控终端输出遥控合闸信号。

4.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述遥信单元包括第三控制开关(K3)；其中，

所述第三控制开关(K3)的第一触点一端与所述遥信单元内部的直流电源正极相连，所述第三控制开关(K3)的第一触点另一端与所述远程监控终端的第一接入端子(T1)相连；

所述第三控制开关(K3)的第二触点一端与所述遥信单元内部的直流电源正极相连，所述第三控制开关(K3)的第二触点另一端与所述远程监控终端的第二接入端子(T2)相连；

所述第三控制开关(K3)的第三触点一端与所述遥信单元内部的直流电源负极相连，所述第三控制开关(K3)的第三触点另一端与所述远程监控终端的第三接入端子(T3)相连；

所述第三控制开关(K3)闭合用于开关装置的分、合位遥信信号采集。

5.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述遥控单元还包括：第四控制开关(K4)和第五控制开关(K5)；其中，

所述第四控制开关(K4)连接于所述远程监控终端第一接线端子(T1)和第二接线端子(T2)之间，所述第五控制开关(K5)连接于所述远程监控终端第二接线端子(T2)和第三接线端子(T3)之间，所述第四控制开关(K4)与所述第五控制开关(K5)同时闭合用于释放遥控分/合闸操作存在于线路的残留电压。