CN213213084U - 变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置 - Google Patents

Abstract

变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，包括光探测模块、机械控制模块、报警模块、CPU控制模块、电源模块，本方案在变电站继电保护装置外部壳体表面设置有光探测模块、CPU控制模块、机械控制模块、拍摄模块、报警模块，当光探测模块监测到告警指示灯亮时，捕集并将信号传输至CPU控制模块，所述CPU控制模块依次向拍照模块、报警模块、机械控制模块发送控制指令，以及时拍照、报警，并通过伸缩杆的伸缩，按动告警信号复归按钮，最终实现对告警信号复归按钮的复归，达到预期目标。本方案辅助装置的电网安全性更高，能够快速、准确、可靠地替代人为按动复归按钮，确保电网安全、可靠运行。

Description

变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置

技术领域

本实用新型涉及变电站设备技术领域，尤其涉及一种变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置。

背景技术

变电站的运行维护管理工作较多，涉及倒闸操作、设备巡视维护、告警信号的查看与复归等基本工作，其中保护装置异常告警信号的现场查看与复归是一项极大的运维工作。在告警信号中，有些保护装置的异常告警信号是由于电网的负荷瞬时冲击，有些是装置的参数定值暂时越限造成保护装置临时发出告警信号，对于此类信号运维人员可现场手动复归；但有些则无法人为手动复归，需等待保护检修人员处理。变电站中继电保护及自动装置的正常可靠运行直接关系到电网的安全。是否及时复归告警信号，是电网安全、可靠运行的重中之重。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置。

变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，所述快速复归辅助装置设置于变电站继电保护装置外部壳体表面，其特征在于：包括光探测模块、机械控制模块、报警模块、CPU控制模块、电源模块，所述光探测模块一端、机械控制模块一端、报警模块与CPU控制模块连接，所述光探测模块另一端设置于变电站继电保护装置外部告警指示灯一侧，所述机械控制模块另一端穿入变电站继电保护装置外部壳体并延伸至告警信号复归按钮一端，所述报警模块设置于变电站继电保护装置外部壳体上，所述电源模块与光探测模块、机械控制模块连接。

优选的，所述光探测模块为光敏传感器。

优选的，所述机械控制模块为旋转敲击机构或机械伸缩机构。

优选的，所述机械伸缩机构包括固定板、驱动电机、伸缩杆、固定杆、导线，所述驱动电机、伸缩杆固定端设置于固定板一侧，所述伸缩杆工作端与复归按钮相对设置，所述固定杆设置于固定板另一侧，所述导线与驱动电机连接。

优选的，所述报警模块为蜂鸣器。

优选的，所述CPU控制模块为单片机控制芯片。

优选的，所述单片机控制芯片型号为TMS32F407。

优选的，还设置有拍照模块，所述拍照模块与CPU控制模块连接，所述拍照模块为无线高清摄像头或插拔式摄像头。

优选的，还设置有显示模块，所述显示模块一端与电源模块连接，所述显示模块另一端与CPU控制模块连接。

本方案在变电站继电保护装置外部壳体表面设置有光探测模块、CPU控制模块、机械控制模块、拍摄模块、报警模块，当光探测模块监测到告警指示灯亮时，捕集并将信号传输至CPU控制模块，所述CPU控制模块根据告警指示灯亮灭信号及其比对结果，依次向拍照模块、报警模块、机械控制模块发送控制指令，以及时拍照、报警，并通过伸缩杆的伸缩，按动告警信号复归按钮，最终实现对告警信号复归按钮的复归，达到预期目标。本方案辅助装置的电网安全性更高，能够快速、准确、可靠地替代人为按动复归按钮，确保电网安全、可靠运行，以此来减少变电运维查看与复归保护装置告警信号的工作量，并最大限度地保证向用户安全连续供电。

附图说明

图1为变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置的功能模块图。

图2为图1的流程示意图。

图3为机械伸缩机构的侧视示意图。

图4为图3的A-A面主视示意图。

图5-图7为蜂鸣器实物图。图8-图13为蜂鸣器参数测试结果图。

图中：光探测模块10、机械控制模块20、机械伸缩机构21、固定板211、驱动电机212、伸缩杆213、固定杆214、导线215、报警模块30、CPU控制模块40、电源模块50、拍照模块60、显示模块70。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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它的附图。

参见图1至图5，本实用新型提出了一种变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，所述快速复归辅助装置设置于变电站继电保护装置外部壳体表面，其特征在于：包括光探测模块10、机械控制模块20、报警模块30、CPU控制模块40、电源模块50，所述光探测模块10一端、机械控制模块20一端、报警模块30与CPU控制模块40连接，所述光探测模块10另一端设置于变电站继电保护装置外部告警指示灯一侧，所述光探测模块10正确检测并捕集告警指示灯的亮灭，并将信号传输至CPU控制模块40，所述机械控制模块20另一端穿入变电站继电保护装置外部壳体并延伸至告警信号复归按钮一端，所述机械控制模块20接收CPU控制模块40发送的控制指令，以使机械控制模块20另一端伸长至告警信号复归按钮表面，对告警信号复归按钮按压后再收回至原始位置，所述报警模块30设置于变电站继电保护装置外部壳体上，当接收到CPU控制模块40发送的控制指令后，连续发出声响，实现实时报警，所述CPU控制模块40将接收到的告警指示灯亮灭信号与预设值比对，根据比对结果向机械控制模块20、报警模块30、拍照模块60发送控制指令，所述电源模块50与光探测模块10、机械控制模块20连接，以为光探测模块10、机械控制模块20提供电力。

具体的，所述电源模块50是保证系统长时间稳定可靠工作的重要部分，其将为光探测模块10、机械控制模块20、显示模块70以及控制系统等提供工作电压，因此电源模块50的设计非常关键。电源模块50的设计有两个方案可供选择，第一种为外接电源，第二种为接用蓄电池。第一种外接电源，其可接站用220V交流电压，因此可以提供一个长期稳定可靠的电压，但需要引接长线及电源盘，占用面积较大，不便于安装，适用于短时间内工作的用电设备，并不适用于长时间工作的用电设备。第二种为接用蓄电池，可选择5V锂电池或普通电池，具有便于安装，可不接长线，占用地方小等优点：但无法长时间使用，需要注意更换电池，适用于需电量小的电子设备。根据对两种方案的分析对比，接用蓄电池的方案符合本方案设计要求，因此优先选取接用蓄电池作为本方案设计的电源模块50。

本方案在运行过程中，可能出现如下情况：保护装置上有些告警信号通过一次动作复归可能无法完成复归告警信号，需要再次对保护装置进行复归动作，但是通过几次复归动作后，告警信号仍无法完成复归，证明设备存在故障，此时保护装置告警信号将无法复归。为解决上述问题，还设计一个软件编程，即当辅助装置成功进行了一次复归动作后，告警信号仍未完成复归，通过CPU控制模块40对保护装置每隔1分钟进行一次复归动作，当三次复归动作完成后，仍无法将告警信号复归，将闭锁系统，辅助装置不再动作。这个软件编程解决了辅助装置动作一次无法复归告警信号，同时也避免了多次复归动作对保护装置的损坏。

具体的，本方案辅助装置设计的技术指标如下：

（1）在监测到告警信号后，可靠复归率达到100%，单次复归时间≤10S；

（2）在连续复归3次后，若告警信号无法复归，系统将判定为异常信号，闭锁系统并停止动作；

（3）在监测到告警信号后，系统将进行声音报警；

（4）在监测到告警信号后，系统将对保护装置上告警信息进行拍照，第一时间记录保护装置告警信息，以便运维人员、保护人员察看、分析。

本方案在变电站继电保护装置外部壳体表面设置有光探测模块10、CPU控制模块40、机械控制模块20、拍照模块60、报警模块30，完成初始化后，所述光探测模块10对告警指示灯的亮灭进行检测，当光探测模块10监测到告警指示灯亮时，捕集并将信号传输至CPU控制模块40，所述CPU控制模块40根据告警指示灯亮灭信号及其比对结果，第一时间向拍照模块60发送控制指令，以对保护装置外部壳体表面的液晶屏屏幕进行拍照及记录，供工作人员查看，再向报警模块30发送控制指令，以连续发出声响，进行声音提示，再向机械控制模块20发送控制指令，通过伸缩杆213的伸缩，按动告警信号复归按钮，最终实现对告警信号复归按钮的复归，达到预期目标。本方案辅助装置独立设置于保护装置外部壳体表面，容易控制，其电网安全性更高，能够快速、准确、可靠地替代人为按动复归按钮，确保电网安全、可靠运行，以此来减少变电运维查看与复归保护装置告警信号的工作量，并最大限度地保证向用户安全连续供电。

进一步，所述光探测模块10为光敏传感器。

具体的，为保证光探测模块10正确检测并捕集告警指示灯的亮灭，本方案中光探测模块10必须具有备较高的指示灯监测正确率，较小的感光距离以及更好的指示灯监测灵敏度等优势。因此，本方案光探测模块10选用光敏传感器，所述光敏传感器可以准确检测周围环境的亮度和光强度，与光敏电阻相比较，具备更好的方向性，能够感知固定方向的光，其灵敏度可以自主调节，其检测距离小于1米，足够应用在本装置中，还具有体积小质量轻的特点，更加便于本装置的设计与制作。

为了验证该光敏传感器的动作可靠性，对其进行实验验证。在指示灯亮起时，观察其是否能够准确监测并动作，实验数据如下：

光敏传感器实验结果

通过实验数据分析可以看出，在进行了100次实验中，该光敏传感器监测指示灯发亮动作率为100%，满足本设计要求。

进一步，所述机械控制模块20为旋转敲击机构或机械伸缩机构21。

机械控制模块20的设计是本方案实现告警信号复归按钮复归动作的关键之处，因此该模块的设计必须稳定可靠。当光探测模块10检测的告警信号指示灯亮时，将信号传送给CPU控制模块40，再由CPU控制模块40向机械控制模块20发送控制指令，通过机械控制模块20按动复归按钮将告警信号复归。因此机械模块必须能够稳定可靠动作且力度要控制恰当，不可过重损坏设备也不可过轻无法按动按钮。

通过分析符合设计要求的机械控制模块20有两种：第一种为旋转敲击机构，即旋转敲击杆，可通过电动机转动带动连杆以0度到180度的弧度进行准确敲击，已达到按动复归按钮的要求，具有角度易于调节的优点，但力度难以控制且容易敲击损坏装置复归按钮；第二种为机械伸缩机构21，可通过驱动电机212转动带动伸缩杆213进行伸缩，力度均匀且行程可随意调节，但其重量相对较大。通过对两种机械控制模块20的特点进行对比，机械伸缩机构21更符合本方案设计要求。本方案机械伸缩机构21为迷你型。

迷你型机械伸缩机构21参数

输出电压（V）	12/24/36
		最大推/拉力（N）	1300/1000
行程（mm）	10/50/100/150/200…1200
		最小安装尺寸（mm）	L=S （行程）+105/155
速度（mm/s）	7-60mm/s
		环境温度（℃）	-29-+65
标准保护等级	IP54
		工作效率（%）	10%

参见图3、图4，进一步，所述机械伸缩机构21包括固定板211、驱动电机212、伸缩杆213、固定杆214、导线215，所述驱动电机212、伸缩杆213固定端设置于固定板211一侧，所述伸缩杆213工作端与复归按钮相对设置，以通过伸缩杆213的伸缩实现对复归按钮的复归，所述固定杆214设置于固定板211另一侧，所述导线215与驱动电机212连接。

参见图5-图7，进一步，所述报警模块30为蜂鸣器，具体的，当告警指示灯亮时，CPU控制模块40向报警模块30发送控制指令，所述报警模块30发出连续声响。本方案中报警模块30为无源蜂鸣器、有源蜂鸣器。

优选的，本方案中报警模块30为有源蜂鸣器，向其供给额定电压便可连续发声；与无源蜂鸣器相比，其电路设计更为简易，体积更小，程序控制更易实现。所述有源蜂鸣器安装便捷，可拔可插，采用S8550三极管驱动，工作电压在3.3V—5V。

参见图8-图13，经对蜂鸣器进行测试，测试结果表明该蜂鸣器报警声音响亮，在80-90dB之间，测试合格，满足本次设计要求。

进一步，所述CPU控制模块40为单片机控制芯片。

进一步，所述单片机控制芯片型号为TMS32F407。

具体的，单片机控制芯片的选型尤为重要，本方案选用TI公司推出的型号为TMS32F407的单片机控制芯片，STM32F407是一款具有32位浮点单片机控制器，具有性能高、功耗小的A/D转换等优点。所述STM32F407，其主频有着100MHz的处理能力，内部设置有8个定时器，具有12路PWM信号输出，3个16位的CPU定时器。该芯片具有24位数据的处理能力，在运算速度上全部来自浮点的处理单元，在计算小数下操作需要耗费的时间更少，因此可以更快的编写控制算法。该芯片性能优越，且可采用C/C++语言和高级语言来编写程序，且能够与MATLAB、LABVIEW等系列高等语言系统接口。

进一步，还设置有拍照模块60，所述拍照模块60与CPU控制模块40连接，所述拍照模块60为无线高清摄像头或插拔式摄像头。

具体的，当光探测模块10检测到告警指示灯亮时，由CPU控制模块40控制报警模块30进行报警的同时，CPU控制模块40还向拍照模块60发送控制指令，拍照模块60将会把保护装置告警信息第一时间拍照记录下来，供工作人员查看。本方案拍照模块60选用无线高清摄像头或插拔式摄像头，其中无线高清摄像头，无需连接线，可通过蓝牙或无线网络连接传输信号，但是价格较为昂贵，编程较为复杂，其中而插拔式摄像头，可通过排线进行与主控板连接，像素稳定清晰，易于安装且价格低廉。因此本方案设计选用插拔式摄像头作为拍照模块60。

进一步，还设置有显示模块70，所述显示模块70一端与电源模块50连接，所述显示模块70另一端与CPU控制模块40连接，所述显示模块70设置于保护装置外部壳体表面。

具体的，本显示模块70是将所有采集到的信息以及单片机处理后的结果，全部呈现出来供工作人员查看设备状态信息。该模块需准确清晰，因此符合的模块设计较多，如数码管、触控屏、液晶屏等。数码管可靠性高、价格低，但只能显示数字，无法显示中文等；触控屏功能较全面，可屏幕触控从而节省按键，但体积较大价格较为昂贵；液晶屏可显示中英文，易于编程控制，价格相对较低，更加符合本文设计要求。因此选取分辨率为320*240 LCD的液晶屏作为显示模块70，其工作电压为3.3-5.5V。

液晶屏参数

LCD尺寸	2.8寸
		显示区域	57.6mm*47.2mm
驱动IC	ILI9341
		分辨率	320*240（RGB）
色彩深度	16位（65K色）
		工作电压	3.3V或5V
接口方式	16位/8位可配置

本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，所述快速复归辅助装置设置于变电站继电保护装置外部壳体表面，其特征在于：包括光探测模块、机械控制模块、报警模块、CPU控制模块、电源模块，所述光探测模块一端、机械控制模块一端、报警模块与CPU控制模块连接，所述光探测模块另一端设置于变电站继电保护装置外部告警指示灯一侧，所述机械控制模块另一端穿入变电站继电保护装置外部壳体并延伸至告警信号复归按钮一端，所述报警模块设置于变电站继电保护装置外部壳体上，所述电源模块与光探测模块、机械控制模块连接。

2.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述光探测模块为光敏传感器。

3.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述机械控制模块为旋转敲击机构或机械伸缩机构。

4.如权利要求3所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述机械伸缩机构包括固定板、驱动电机、伸缩杆、固定杆、导线，所述驱动电机、伸缩杆固定端设置于固定板一侧，所述伸缩杆工作端与复归按钮相对设置，所述固定杆设置于固定板另一侧，所述导线与驱动电机连接。

5.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述报警模块为蜂鸣器。

6.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述CPU控制模块为单片机控制芯片。

7.如权利要求6所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：所述单片机控制芯片型号为TMS32F407。

8.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：还设置有拍照模块，所述拍照模块与CPU控制模块连接，所述拍照模块为无线高清摄像头或插拔式摄像头。

9.如权利要求1所述的变电站继电保护装置告警信号快速复归辅助装置，其特征在于：还设置有显示模块，所述显示模块一端与电源模块连接，所述显示模块另一端与CPU控制模块连接。

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