CN212275898U - 开关状态检测装置和开关状态采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开关状态检测装置和开关状态采集系统。其中，开关状态检测装置包括：永磁体，永磁体固定设置在开关装置的分合机构上，并与分合机构同步运动；至少一个检测单元，检测单元固定设置在开关装置的固定机构上，并与永磁体相对设置，永磁体在分合机构的分合运动的带动下能够不触发或触发检测单元，每个检测单元包括多个干簧管，沿干簧管的轴向，一个干簧管的至少一部分与另一个干簧管错位设置，干簧管具有接通状态和断开状态，当至少一个干簧管处于接通状态时，检测单元接通，当所有干簧管均处于断开状态时，检测单元断开。本实用新型解决了现有技术中的磁感应传感器的干簧管检测范围存在一定的盲区的问题。

Description

开关状态检测装置和开关状态采集系统

技术领域

本实用新型涉及变电站辅助装置技术领域，具体而言，涉及一种开关状态检测装置和开关状态采集系统。

背景技术

隔离开关倒闸操作是电网作业一个非常重要的环节，随着电力工业与技术能力不断发展与创新，越来越多的变电站实现了无人值守和远方遥控，隔离开关的断开或闭合状态对于安全作业具有重要的安全意义。对于隔离开关采用的状态确认，目前主流方法包括视频监控图像识别、限位开关、姿态传感器和磁感应传感器等，其中磁感应传感器以采用永磁体和干簧管感应原理为主，其结构简单、经济，但由于永磁体与干簧管感应原理存在因距离和方向有一定的限制条件，导致干簧管检测范围存在一定的盲区，使用过程对永磁体和干簧管的摆放方向、检测距离等有较高的要求，使得产品设计难度增加，安装精度要求增加，或因设计不合理导致永磁体运动路径经过盲区出现信号中断。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种开关状态检测装置和开关状态采集系统，以解决现有技术中的磁感应传感器的干簧管检测范围存在一定的盲区的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种开关状态检测装置，包括：永磁体，永磁体固定设置在开关装置的分合机构上，并与分合机构同步运动；至少一个检测单元，检测单元固定设置在开关装置的固定机构上，并与永磁体相对设置，永磁体在分合机构的分合运动的带动下能够不触发或触发检测单元，每个检测单元包括多个干簧管，沿干簧管的轴向，一个干簧管的至少一部分与另一个干簧管错位设置，干簧管具有被触发的接通状态和未被触发的断开状态，当至少一个干簧管处于接通状态时，检测单元接通，当所有干簧管均处于断开状态时，检测单元断开。

进一步地，检测单元具有实际检测区，错位设置的各干簧管的固有检测区共同形成实际检测区，且实际检测区覆盖设计所需的需求检测区。

进一步地，沿干簧管的轴向，干簧管包括错位段和重叠段，错位设置的各干簧管中，一个干簧管的重叠段与另一个干簧管的重叠段彼此重叠，一个干簧管的错位段与另一个干簧管轴向错位。

进一步地，检测单元为多个，永磁体跟随分合机构运动时，永磁体在各检测单元的实际检测区之间切换位置，并在分合机构运动至不同位置时触发不同的检测单元。

进一步地，永磁体为一个或多个，各检测单元设置在固定机构的不同位置处，且一个永磁体同一时间仅能够触发一个检测单元。

进一步地，检测单元还包括具有特定不同的物理地址的芯片，各干簧管与芯片电连接，芯片可输出检测单元的物理地址信息及通断状态信息。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种开关状态采集系统，包括：上述的开关状态检测装置；接收装置，接收装置与开关状态检测装置中的各检测单元均电连接，并能够采集各检测单元的物理地址信息及通断状态信息，并根据物理地址信息和通断状态信息判断开关状态检测装置的位置状态信息。

进一步地，开关状态采集系统还包括电源，电源与接收装置电连接，并能够为接收装置以及通过接收装置为开关状态检测装置供电。

进一步地，开关状态采集系统还包括测控装置，测控装置与接收装置电连接，且可采集并监测开关状态检测装置的位置状态信息。

进一步地，开关状态采集系统还包括系统主机，系统主机与测控装置电连接，且可采集并监测开关状态检测装置的位置状态信息。

应用本实用新型的技术方案，通过将检测单元中的干簧管之间轴向错位设置，从而使得一个干簧管的检测盲区被另一个干簧管的固有检测区覆盖，这样多个干簧管中之间相互配合，利用不同干簧管的固有检测区错位叠加或补缺，以弥补感应盲区，使得检测单元形成的实际检测区能够扩大，当永磁体与干簧管在水平布置或垂直布置时，即使永磁体沿着干簧管的轴线方向移动，永磁体始终处于多个干簧管的检测范围叠加后形成的实际检测区内，从而确保永磁体到位时干簧管始终能够检测到永磁体；当至少有一个干簧管处于接通状态时，检测单元接通；当所有干簧管均处于断开状态时，检测单元断开。通过上述设置方式即可解决因干簧管特性和磁场分布导致无法检测的盲区的问题，使得实际检测区与设计所需的需求检测区相吻合，保证检测单元检测到的状态与开关状态真实吻合，从而提高检测稳定性、可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的单干簧管水平检测时永磁体刚进入需求检测区的示意图；

图2示出了现有技术中的单干簧管水平检测时永磁体进入需求检测区中部的示意图；

图3示出了现有技术中的单干簧管水平检测时永磁体刚退出需求检测区的示意图；

图4示出了现有技术中的单干簧管垂直检测时永磁体刚进入需求检测区的示意图；

图5示出了现有技术中的单干簧管垂直检测时永磁体进入需求检测区中部的示意图；

图6示出了现有技术中的单干簧管垂直检测时永磁体刚退出需求检测区的示意图；

图7示出了本实用新型中的检测单元水平检测时永磁体刚进入需求检测区的示意图；

图8示出了本实用新型中的检测单元水平检测时永磁体进入需求检测区中部的示意图；

图9示出了本实用新型中的检测单元水平检测时永磁体刚退出需求检测区的示意图；

图10示出了本实用新型中的检测单元垂直检测时永磁体刚进入需求检测区的示意图；

图11示出了本实用新型中的检测单元垂直检测时永磁体进入需求检测区中部的示意图；

图12示出了本实用新型中的检测单元垂直检测时永磁体刚退出需求检测区的示意图；

图13示出了本实用新型中的开关状态检测装置在设置有一个检测单元时的结构示意图；

图14示出了本实用新型中的开关状态检测装置在设置有两个检测单元时的结构示意图；

图15示出了本实用新型中的开关状态检测装置在设置有三个检测单元时的结构示意图；

图16示出了本实用新型中的开关状态采集系统采用图14中的开关状态检测装置且刀闸在分闸时的结构示意图；

图17示出了图16中的开关状态采集系统当刀闸在合闸时的结构示意图；

图18示出了本实用新型中的开关状态采集系统采用图15中的开关状态检测装置且刀闸在分闸时的结构示意图；

图19示出了图18中的开关状态采集系统当刀闸在合闸时的结构示意图；

图20示出了图18中的开关状态采集系统当刀闸在接地时的结构示意图；

图21示出了图16中的开关状态采集系统的刀闸合闸操作逻辑判断方法；

图22示出了图16中的开关状态采集系统的刀闸分闸操作逻辑判断方法。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10’、永磁体；20’、干簧管；21’、固有检测区；22’、检测盲区；23’、实际检测区；24’、需求检测区；10、永磁体；20、检测单元；21、干簧管；211、固有检测区；22、实际检测区；23、需求检测区；24、芯片；25、第一检测单元；26、第二检测单元；27、第三检测单元；30、接收装置；40、电源；50、测控装置；60、系统主机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的磁感应传感器的干簧管检测范围存在一定的盲区的问题，本实用新型提供了一种开关状态检测装置和开关状态采集系统。

如图7至图12所示的一种开关状态检测装置，包括永磁体10和至少一个检测单元20，永磁体10固定设置在开关装置的分合机构上，并与分合机构同步运动；检测单元20固定设置在开关装置的固定机构上，并与永磁体10相对设置，永磁体10在分合机构的分合运动的带动下能够不触发或触发检测单元20，每个检测单元20包括多个干簧管21，沿干簧管21的轴向，一个干簧管21的至少一部分与另一个干簧管21错位设置，干簧管21具有被触发的接通状态和未被触发的断开状态，当至少一个干簧管21处于接通状态时，检测单元20接通，当所有干簧管21均处于断开状态时，检测单元20断开。

本实施例通过将检测单元20中的干簧管21之间轴向错位设置，从而使得一个干簧管21的检测盲区被另一个干簧管21的固有检测区211覆盖，这样多个干簧管21中之间相互配合，利用不同干簧管21的固有检测区211错位叠加或补缺，以弥补感应盲区，使得检测单元20形成的实际检测区22能够扩大，当永磁体10与干簧管21在水平布置或垂直布置时，即使永磁体10沿着干簧管21的轴线方向移动，永磁体10始终处于多个干簧管21的检测范围叠加后形成的实际检测区22内，从而确保永磁体10到位时干簧管21始终能够检测到永磁体10；当至少有一个干簧管21处于接通状态时，检测单元20接通；当所有干簧管21均处于断开状态时，检测单元20断开。通过上述设置方式即可解决因干簧管特性和磁场分布导致无法检测的盲区的问题，使得实际检测区22与设计所需的需求检测区23相吻合，保证检测单元20检测到的状态与开关状态真实吻合，从而提高检测稳定性、可靠性。

本实施例以开关装置为刀闸为例进行说明，分合机构的分合运动即可使得刀闸在分状态和合状态之间切换。当然，开关状态检测装置除了应用在刀闸中外也可以应用于其他类型的开关上。

一般而言，干簧管21由于固有特性而能够检测到的区域为固有检测区211，其无法检测到的区域为检测盲区，当干簧管21设置有多个时，各干簧管21的固有检测区211相互叠加形成的区域为检测单元20能够检测到永磁体10的实际检测区22，而实际检测区22与设计所需的需求检测区23之间的覆盖关系则为检测单元20能否检测到永磁体10的关键因素。本实施例将错位设置的各干簧管21的固有检测区211共同形成的实际检测区22覆盖设计所需的需求检测区23，并且实际检测区22与需求检测区23基本重合，当然也可以将实际检测区22的范围比需求检测区23略大，这样才能够保证只要永磁体10在需求检测区23内运动，检测单元20就能够检测到永磁体10。

在本实施例中，沿干簧管21的轴向，干簧管21包括错位段和重叠段，错位设置的各干簧管21中，一个干簧管21的重叠段与另一个干簧管21的重叠段彼此重叠，一个干簧管21的错位段与另一个干簧管21轴向错位，二者之间的具体错位的距离大小可以根据干簧管21实际的固有检测区211进行设置，本实施例的每个检测单元20设置有两个干簧管21，两个干簧管21部分错位即可实现一个干簧管21的检测盲区被另一个干簧管21的固有检测区211覆盖。当然，若两个干簧管21不足以覆盖检测盲区，也可以考虑更换检测范围更大的干簧管21或者增加干簧管21的数量。

以下就现有技术中存在的技术问题以及本实施例如何解决该技术问题从原理角度进行如下说明：

如图1至图6所示的现有技术中单干簧管的设置方式，干簧管20’的固有检测区21’、检测盲区22’，其形成的实际检测区23’和设计所需的需求检测区24’为相应的图示范围，如图1至图3所示的水平检测方式中，当永磁体10’与干簧管20’平行布置时，且当永磁体10’沿着干簧管20’轴线方向移动时，由于永磁体10’刚进入和刚退出的位置存在感应盲区而使得干簧管20’仍处于断开状态，仅在中间阴影位置才处于接通状态，使得永磁体10’与干簧管20’检测范围缩小，导致检测装置设计和安装精度要求提高；如图4至图6所示，当永磁体10’与干簧管20’垂直布置时，且当永磁体10’沿着干簧管20’轴线方向移动时，由于永磁体10’在中间位置存在感应盲区而使得干簧管20’处于断开状态，仅在永磁体10’刚进入和刚退出的位置才处于接通状态，这将导致检测单元检测信号变为“通-断-通”，使得接收装置误以为检测单元20’产生了两次状态切换或者信号中断的情况。

而采用本实施例的设置方式，由于错位设置的两个干簧管21的固有检测区211相互叠加，在如图7至图9所示的水平检测方式中和如图10至图12所示的垂直检测方式中，需求检测区23均被两个干簧管21的固有检测区211完全覆盖，没有检测盲区，即实际检测区22完全覆盖需求检测区23，此时永磁体10在需求检测区23内任意位置运动时，必然会有一个干簧管21处于接通状态，因而检测单元20接通。需要说明的是，本实施例对应附图7至图12中，标号211和标号23分别是所指的虚线和实线内的区域范围，而标号22所指的是斜线阴影部分表示的范围，由于本实施例的实际检测区22与需求检测区23重叠，因而图中22和23的范围实际上相同。

可选地，检测单元20的数量可以根据需要设置一个或者多个，永磁体10在各检测单元20的实际检测区22之间切换位置，并在开关装置的分合机构运动至不同位置时触发不同的检测单元20。永磁体10的数量也可以根据需要设置一个或者多个，本实施例以永磁体10设置有一个为例，各检测单元20设置在固定机构的不同位置处，且一个永磁体10同一时间仅能够触发一个检测单元20，即永磁体10触发一个检测单元20时不会触发其他检测单元20。根据检测单元20的设置数量，开关状态检测装置可以应用在不同的刀闸中，例如：

如图13所示的即为检测单元20设置有一个，该设置方式一般用于单个位置的检测，永磁体10运动到实际检测区22内时即可触发检测单元20接通，退出实际检测区22内时不会触发检测单元20，检测单元20断开；

如图14所示的即为检测单元20设置有两个，分别为第一检测单元25和第二检测单元26，该设置方式一般用于两个位置的检测，例如双工位刀闸，当刀闸分闸时，永磁体10运动到第一检测单元25的实际检测区22内即可触发第一检测单元25接通，此时永磁体10退出第二检测单元26的实际检测区22，第二检测单元26断开；当刀闸合闸时，永磁体10运动到第二检测单元26的实际检测区22内即可触发第二检测单元26接通，此时永磁体10退出第一检测单元25的实际检测区22，第一检测单元25断开；

如图15所示的即为检测单元20设置有三个，分别为第一检测单元25、第二检测单元26和第三检测单元27，该设置方式一般用于三个位置的检测，例如三工位刀闸，当刀闸分闸时，永磁体10运动到第一检测单元25的实际检测区22内即可触发第一检测单元25接通，此时永磁体10退出第二检测单元26和第三检测单元27的实际检测区22，第二检测单元26和第三检测单元27均断开；当刀闸合闸时，永磁体10运动到第二检测单元26的实际检测区22内即可触发第二检测单元26接通，此时永磁体10退出第一检测单元25和第三检测单元27的实际检测区22，第一检测单元25和第三检测单元27均断开；当刀闸接地时，永磁体10运动到第三检测单元27的实际检测区22内即可触发第三检测单元27接通，此时永磁体10退出第一检测单元25和第二检测单元26的实际检测区22，第一检测单元25和第二检测单元26均断开。

在本实施例中，检测单元20还包括具有特定不同的物理地址的芯片24，各干簧管21与芯片24电连接，本实施例采用各干簧管21与芯片24并联的连接方式，芯片24可输出检测单元20的物理地址信息及通断状态信息。这样，各干簧管21中，只要有一个干簧管21处于接通状态，检测单元20就为接通，只有当所有干簧管21均处于断开状态时，检测单元20才为断开。

根据不同刀闸的结构特点，可以检测直线运动部件和旋转运动部件，开关状态检测装置可以根据两种不同的方式采用不同的检测单元20的布置形式，对于直线运动部件的检测采用检测单元20按照条状布置的检测装置；对于旋转运动部件的检测采用检测单元20按照U形布置的检测装置。不带电的永磁体10可以通过螺丝、抱箍或粘贴等方式固定在刀闸运动部件上，检测单元20安装在刀闸不动的固定机构例如基座上，每个检测单元20对应一个位置状态，当对刀闸进行分合闸操作时，运动部件带动永磁体10做直线或旋转运动，永磁体10远离或接近传感器内的检测单元20，从而检测到位置切换。只有当刀闸分、合到位时，检测单元20才能被永磁体10通过磁感应接通。

本实施例还提供了一种开关状态采集系统，如图16至图20所示，包括上述的开关状态检测装置和接收装置30，接收装置30与开关状态检测装置中的各检测单元20均电连接，并能够采集各检测单元20的物理地址信息及通断状态信息，并根据物理地址信息和通断状态信息判断开关状态检测装置的位置状态信息。位置状态信息除了包括合闸位置、分闸位置、接地位置外还包括状态信息，状态信息包括异常状态。具体地，当进行合闸或分闸或接地操作时，若检测到任意一个或多个的检测单元20的状态未按照既定的逻辑顺序完全完成切换，则判定为异常状态。

开关状态采集系统还包括电源40、测控装置50和系统主机60，电源40与接收装置30电连接，并能够为接收装置30以及通过接收装置30为开关状态检测装置供电。测控装置50与接收装置30电连接，且可采集并监测开关状态检测装置的位置状态信息。系统主机60与测控装置50电连接，且可采集并监测开关状态检测装置的位置状态信息。

开关状态采集系统可以应用到前述双工位刀闸或者三工位刀闸上作为如图16和图17所示的双工位开关状态采集系统或者如图18至图20所示的三工位开关状态采集系统。

以前述双工位刀闸为例，刀闸分合闸操作逻辑判断方法如下：

如图21所示，当进行合闸操作时：

S1：判断第一检测单元25是否由导通状态切换为断开状态；

S2：判断第二检测单元26是否由断开状态切换为导通状态；

S3：当第一检测单元25和第二检测单元26均发生状态切换时，则判定合闸操作到位；

S4：当第一检测单元25和第二检测单元26中至少有一个未发生状态切换时，则判定合闸操作异常。

如图22所示，当进行分闸操作时：

S1：判断第二检测单元26是否由导通状态切换为断开状态；

S2：判断第一检测单元25是否由断开状态切换为导通状态；

S3：当第一检测单元25和第二检测单元26均发生状态切换时，则判定分闸操作到位；

S4：当第一检测单元25和第二检测单元26中至少有一个未发生状态切换时，则判定分闸操作异常。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的磁感应传感器的干簧管检测范围存在一定的盲区的问题；

2、实际检测区与设计所需的需求检测区相吻合，保证检测单元检测到的状态与刀闸状态真实吻合，从而提高检测稳定性、可靠性；

3、检测单元与运动机构分离，实现非接触式状态采集；

4、可通过检测单元的状态对操作是否到位或异常进行判断。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (10)

1.一种开关状态检测装置，其特征在于，包括：

永磁体(10)，所述永磁体(10)固定设置在开关装置的分合机构上，并与所述分合机构同步运动；

至少一个检测单元(20)，所述检测单元(20)固定设置在所述开关装置的固定机构上，并与所述永磁体(10)相对设置，所述永磁体(10)在所述分合机构的分合运动的带动下能够不触发或触发所述检测单元(20)，每个所述检测单元(20)包括多个干簧管(21)，沿所述干簧管(21)的轴向，一个所述干簧管(21)的至少一部分与另一个所述干簧管(21)错位设置，所述干簧管(21)具有被触发的接通状态和未被触发的断开状态，当至少一个所述干簧管(21)处于所述接通状态时，所述检测单元(20)接通，当所有所述干簧管(21)均处于所述断开状态时，所述检测单元(20)断开。

2.根据权利要求1所述的开关状态检测装置，其特征在于，所述检测单元(20)具有实际检测区(22)，错位设置的各所述干簧管(21)的固有检测区(211)共同形成所述实际检测区(22)，且所述实际检测区(22)覆盖设计所需的需求检测区(23)。

3.根据权利要求1所述的开关状态检测装置，其特征在于，沿所述干簧管(21)的轴向，所述干簧管(21)包括错位段和重叠段，错位设置的各所述干簧管(21)中，一个所述干簧管(21)的重叠段与另一个所述干簧管(21)的重叠段彼此重叠，一个所述干簧管(21)的错位段与另一个所述干簧管(21)轴向错位。

4.根据权利要求1所述的开关状态检测装置，其特征在于，所述检测单元(20)为多个，所述永磁体(10)跟随所述分合机构运动时，所述永磁体(10)在各所述检测单元(20)的实际检测区(22)之间切换位置，并在所述分合机构运动至不同位置时触发不同的所述检测单元(20)。

5.根据权利要求1所述的开关状态检测装置，其特征在于，所述永磁体(10)为一个或多个，各所述检测单元(20)设置在所述固定机构的不同位置处，且一个所述永磁体(10)同一时间仅能够触发一个所述检测单元(20)。

6.根据权利要求1所述的开关状态检测装置，其特征在于，所述检测单元(20)还包括具有特定不同的物理地址的芯片(24)，各所述干簧管(21)与所述芯片(24)电连接，所述芯片(24)可输出所述检测单元(20)的物理地址信息及通断状态信息。

7.一种开关状态采集系统，其特征在于，包括：

权利要求1至6中任一项所述的开关状态检测装置；

接收装置(30)，所述接收装置(30)与所述开关状态检测装置中的各检测单元(20)均电连接，并能够采集各所述检测单元(20)的物理地址信息及通断状态信息，并根据所述物理地址信息和所述通断状态信息判断所述开关状态检测装置的位置状态信息。

8.根据权利要求7所述的开关状态采集系统，其特征在于，所述开关状态采集系统还包括电源(40)，所述电源(40)与所述接收装置(30)电连接，并能够为所述接收装置(30)以及通过所述接收装置(30)为所述开关状态检测装置供电。

9.根据权利要求7所述的开关状态采集系统，其特征在于，所述开关状态采集系统还包括测控装置(50)，所述测控装置(50)与所述接收装置(30)电连接，且可采集并监测所述开关状态检测装置的位置状态信息。

10.根据权利要求9所述的开关状态采集系统，其特征在于，所述开关状态采集系统还包括系统主机(60)，所述系统主机(60)与所述测控装置(50)电连接，且可采集并监测所述开关状态检测装置的位置状态信息。

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