专利名称：高压接地开关智能防误控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种高压接地开关综合保护装置。
背景技术：
随着国民经济的发展，电力需求不断增长，开关柜用量激增。为达到用户站电工操 作安全，设备正常运行的目的，要求设计人员在高压开关柜的设计过程中，考虑一套完备的 防止误操作措施。电力系统中的“电气五防”要求中重要的一环为防止在带电时误合接地开关。现有接地开关由于操作上没有限制“带电时禁合接地开关”，在实际运行中，当操 作人员操作过程有误时，容易使接地开关带电接地，导致越级短路故障发生，从而引发大面 积停电。目前安装的氖灯式高压带电显示装置大多采用塑料外壳并安装于高压设备间隔 内，一旦在操作过程中开关柜内部短路放弧，高温电弧可能将装置的塑料外壳熔化，伤及运 行或检修人员。高压开关柜验电问题是一个多年来困扰电力安全生产的问题，目前已有的全封闭 型"五防"开关柜的机械"五防"闭锁装置，无法满足安全规程"先验电、后挂接地线" 的要求。因为在执行停电工作时，在合接地开关前必须验明设备已无电压。然而封闭式高压 开关柜处于全封闭状态，按照正常的操作方法，无法用携带式高压验电器对设备进行验电， 因此，就出现了强行解锁打开开关柜柜门的方式验电。目前开关柜上大量使用以氖灯作为显示元件的高压带电显示装置，经过长时间的 运行使用，发现失明率高，氖泡出现大量损坏。为了弥补缺陷，在带电显示装置上装设了氖 灯运行/关闭开关，平时该开关处于关闭状态，从而使得整个高压带电显示装置暂时退出 运行。这种处理方式，失去了高压带电显示装置作为监视线路侧带电与否的作用。氖灯亮度低，特别是在明亮的环境里亮度受到冲刷，显示性较差。老式带有强制性电气闭锁的高压闭锁装置，闭锁原理过于简单，只是将A、B、C三 相传感器输出的信号分别进行半波整流后直接复合在一起，去控制闭锁回路。这种方式在 系统出现单相接地或缺相的异常情况时，因闭锁控制电压的飘移可以导致装置不能可靠闭 锁而发生带电合接地开关的事故。现有的开关柜接地开关氖灯式高压带电显示装置存在的缺点可靠性差、显示性 差、实时性差。
发明内容为了克服现有的接地开关氖灯式高压带电显示装置的可靠性差、显示性差、实时 性差的不足，本实用新型提供一种增强可靠性、具有良好的显示性和实时性的高压接地开 关智能防误控制器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
3[0013]一种高压接地开关智能防误控制器，包括进线高压信号输入电路和第一氖灯指示 电路，所述进线高压信号输入电路连接所述第一氖灯指示电路，所述进线高压信号输入电 路连接高压信号采样预处理电路，所述高压信号采样预处理电路连接A/D转换电路，所述 A/D转换电路连接用以判断采集来的信号信号是否为高压信号，并选择性地输出闭合止锁 机构或打开止锁机构的驱动信号的智能控制器MCU，所述智能控制器MCU连接用以控制横 向移门允许打开或禁止打开的驱动电路和止锁机构，所述的智能控制器MCU连接所述LED 指不器。所述驱动电路控制高压接地开关智能防误控制器的横向移门允许打开或禁止打 开，所述高压接地开关智能防误控制器的横向移门允许打开即允许操作高压开关柜接地开 关，所述高压接地开关智能防误控制器的横向移门禁止打开即禁止操作高压开关柜接地开关。作为优选的一种方案所述高压接地开关智能防误控制器还包括用以检测横向移 门是否复位的复位检测部件，所述智能控制器MCU包括用以根据复位检测部件的信号，如 判定横向移门未复位时发出告警指令的告警模块，所述告警模块的输出连接报警器。进一步，所述高压接地开关智能防误控制器还包括用以切换到第一氖灯指示电路 或第二氖灯指示电路的高压信号切换器，所述进线高压信号输入电路连接高压信号切换 器，所述高压信号切换器连接所述第一氖灯指示电路和第二氖灯指示电路。再进一步，所述高压接地开关智能防误控制器还包括人工强制解锁器，所述人工 强制解锁器安装在横向移门上。人工强制解锁器的解锁钥匙强制打开横向移门，即强制允许操作高压开关柜接地 开关功能，所述高压接地开关智能防误控制器失去工作电源时，高压接地开关智能防误控 制器的横向移门禁止打开即禁止操作高压开关柜接地开关。本实用新型的有益效果主要表现在1)、采用MCU加AD方式判别三相电压，有电时 能可靠自动禁止合接地开关；2)、采用LED与氖灯结合显示的方式，工作可靠，显示醒目，寿 命长；3)、安装方式简单，无需改动现有开关结构；4)、外置式安装，操作过程中开关柜内部 短路放弧，高温电弧对设备运行及检修人员无影响。
图1是高压接地开关智能防误控制器的安装示意图。图2是产品闭锁状态的示意图。图3是产品解锁状态的示意图。图4是高压接地开关智能防误控制器的电气原理图。图5是高压信号采样预处理电路的电路图。图6是MCU的电路图。图7是进线_高压切换_氖灯指示电路的电路图。图8是止锁驱动电路_反射红外机构复位检测电路的电路图。图9是时钟-告警-有压LED指示电路的电路图。图10是电源-RS485部分的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。参照图1 图10，一种高压接地开关智能防误控制器，包括进线高压信号输入电 路和第一氖灯指示电路，所述进线高压信号输入电路连接所述第一氖灯指示电路，所述进 线高压信号输入电路连接高压信号采样预处理电路，所述高压信号采样预处理电路连接A/ D转换电路，所述A/D转换电路连接用以判断采集来的信号信号是否为高压信号，并选择性 地输出闭合止锁机构或打开止锁机构的驱动信号的智能控制器MCU，所述智能控制器MCU 连接用以控制横向移门允许打开或禁止打开的驱动电路和止锁机构，所述的智能控制器 MCU连接所述LED指示器。所述高压接地开关智能防误控制器还包括用以检测横向移门是否复位的复位检 测部件，所述智能控制器MCU包括用以根据复位检测部件的信号，如判定横向移门未复位 时发出告警指令的告警模块，所述告警模块的输出连接报警器。所述高压接地开关智能防误控制器还包括用以切换到第一氖灯指示电路或第二 氖灯指示电路的高压信号切换器，所述进线高压信号输入电路连接高压信号切换器，所述 高压信号切换器连接所述第一氖灯指示电路和第二氖灯指示电路。所述高压接地开关智能 防误控制器还包括人工强制解锁器，所述人工强制解锁器安装在横向移门上。所述驱动电路控制高压接地开关智能防误控制器的横向移门允许打开或禁止打 开，所述高压接地开关智能防误控制器的横向移门允许打开即允许操作高压开关柜接地开 关，所述高压接地开关智能防误控制器的横向移门禁止打开即禁止操作高压开关柜接地开 关。人工强制解锁器的解锁钥匙强制打开横向移门，即强制允许操作高压开关柜接地 开关功能，所述高压接地开关智能防误控制器失去工作电源时，高压接地开关智能防误控 制器的横向移门禁止打开即禁止操作高压开关柜接地开关。本实施例的工作过程为高压信号来源于现有有电容芯的支柱瓷瓶(即进线高压 信号输入电路)，通过保护电路接入高压信号切换器，信号切换器常闭连接到开关柜原有高 压指示单元(第一氖灯指示电路)，信号切换器常开接入到本控制器高压指示部分(第二氖 灯指示电路)(该指示部分无需外部供电)。同时接入信号切换器之前的电压信号接入输入信号处理电路的输入端，输入信号 经过先衰减后放大，然后通过AD转换进入智能控制器MCU，完成信号的采集判断。智能控制 器MCU通过判断采集来的电压信号，得到高压电压情况，将电压状态用LED指示。用户可以直观的通过LED状态得到高压侧电压状态。如果工作电源丢失，用户还 可以通过信号切换器切换得到高压侧电压状态。通过高压侧电压状态判断，当高压侧有电时，控制器输出驱动信号驱动止锁器，禁 止横向移门打开，无法露出操作孔，从而达到禁合接地开关的目的。当高压侧无电时，控制 器输出驱动信号驱动止锁器打开，允许横向移门打开，露出操作孔，从而达到允许合接地开 关的目的。当工作电源掉电后，禁止横向移门打开，无法露出操作孔，禁合接地开关。此时可 以通过强制解锁钥匙驱动强制解锁器，带动多面凸轮打开止锁器允许横向移门打开，露出 操作孔，可以强制合接地开关。
5[0041]当用户操作杆未拔出时间超时，横向移门长时间未复位，复位检测部件(采用反 射式红外检测机构)检测到该情况，将信号发送到智能控制器MCU，智能控制器MCU将发出 声光报警，提醒工作人员注意。当原有开关柜的第一氖灯指示电路未显示当前的高压状态，则通过控制高压信号 切换器，将线路切换到第二氖灯指示电路以显示当前的高压状态。当高压接地开关智能防误控制器有工作电源时，智能控制器MCU检测高压状态， 如有高电压，则LED指示器变亮，提示用户处于高压状态，不能闭合接地开关；当高压接地 开关智能防误控制器工作电源掉电时，则LED指示器不会被点亮，由于额外设置了第二氖 灯指示电路，此时仍能够为用户提供是否处于高压状态的指示。图5是高压信号采样预处理电路的电路图，该部分电路的工作原理为A、B、C三线 电压信号分别进入由1N5819和SA5CA组成的保护电路，然后接入由TL084组成的衰减器， 进过衰减后的信号进入由LM224组成的放大器放大，放大后的信号由1N4733限幅后输入到 A/D转换电路。图6是MCU的电路图，该部分电路的工作原理为采用ATMEGA16芯片作为高压接 地开关智能防误控制器MCU，留有ISP接口便于程序升级，由1N4148与R34、C15组成上电 复位电路。图7是进线-高压切换-氖灯指示电路的电路图，该部分电路的工作原理为A、B、 C三线电压信号进入高压切换器J4输入端，J4常闭输出NC_A、NC_B、NC_C连接到第一氖灯 指示电路，J4常开输出N0_A、N0_B、NC_0连接到由MB6S与氖灯组成的第二氖灯指示电路。图8是止锁驱动电路_反射红外机构复位检测电路的电路图，该部分电路的工作 原理为MCU输出控制信号DCT_CNTR经过由3906与BD683组成的驱动电路驱动止锁器控 制横向移门允许打开或禁止打开；V5为红外收发一体管，红外发射调制信号HW_TX由MCU 经PWM调制产生，该信号通过3904驱动V5的发射部分，V5的解调接收部分通过HW_RX送 到MCU进行判断处理。图9是时钟-告警-有压LED指示电路的电路图，该部分电路的工作原理为 PCF8563为系统时钟，时钟备用电池BATl经1N4148提供时钟电路备用电源。告警控制信号 BEEZ经3904驱动蜂鸣器HYD_1407B，通过声音通知当前告警状态。LED1、LED2、LED3分别 为A、B、C三线有压指示，LED4为控制器运行指示。图10是电源-RS485部分的电路图，该部分电路的工作原理为进线工作电源通 过变压器经Jl引入，然后通过M7组成的整流电路进入由LM2576T-ADJ组成的降压稳压电 路得到+12V工作电压，通过LDO芯片LM7805CT得到+5V工作电压。由SN65LBC184D组成 RS485与CMOS电平的转换电路，CMOS电平端连接到MCU的UART接口实现与外部计算机或 其它控制设备的通讯。
权利要求一种高压接地开关智能防误控制器，包括进线高压信号输入电路和第一氖灯指示电路，所述进线高压信号输入电路连接所述第一氖灯指示电路，其特征在于所述进线高压信号输入电路连接高压信号采样预处理电路，所述高压信号采样预处理电路连接A/D转换电路，所述A/D转换电路连接用以判断采集来的信号信号是否为高压信号，并选择性地输出闭合止锁机构或打开止锁机构的驱动信号的智能控制器MCU，所述智能控制器MCU连接用以控制横向移门允许打开或禁止打开的驱动电路和止锁机构，所述的智能控制器MCU连接所述LED指示器。
2.如权利要求1所述的高压接地开关智能防误控制器，其特征在于所述高压接地开 关智能防误控制器还包括用以检测横向移门是否复位的复位检测部件，所述智能控制器 MCU包括用以根据复位检测部件的信号，如判定横向移门未复位时发出告警指令的告警模 块，所述告警模块的输出连接报警器。
3.如权利要求1或2所述的高压接地开关智能防误控制器，其特征在于所述高压接 地开关智能防误控制器还包括用以切换到第一氖灯指示电路或第二氖灯指示电路的高压 信号切换器，所述进线高压信号输入电路连接高压信号切换器，所述高压信号切换器连接 所述第一氖灯指示电路和第二氖灯指示电路。
4.如权利要求3所述的高压接地开关智能防误控制器，其特征在于所述高压接地开 关智能防误控制器还包括人工强制解锁器，所述人工强制解锁器安装在横向移门上。
专利摘要一种高压接地开关智能防误控制器，包括进线高压信号输入电路和第一氖灯指示电路，所述进线高压信号输入电路连接所述第一氖灯指示电路，所述进线高压信号输入电路连接高压信号采样预处理电路，所述高压信号采样预处理电路连接A/D转换电路，所述A/D转换电路连接用以判断采集来的信号信号是否为高压信号，并选择性地输出闭合止锁机构或打开止锁机构的驱动信号的智能控制器MCU，所述智能控制器MCU连接用以控制横向移门允许打开或禁止打开的驱动电路和止锁机构，所述的智能控制器MCU连接所述LED指示器。本实用新型能增强可靠性、具有良好的显示性和实时性。
文档编号H02B1/00GK201708441SQ20092012249
公开日2011年1月12日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者罗毅, 谭华 申请人:杭州比特信息技术有限公司