一种智能开关控制装置的制作方法

本实用新型涉及开关柜二次控制设备技术领域，特别涉及一种智能开关控制装置。

背景技术：

随着城市配电网电缆化改造的深入开展和用户对供电可靠性要求的不断提高，充气柜因其强大的性能优势得到了大量的应用。同时随着国家大力倡导坚强智能电网建设和配电自动化技术的提高，目前，国内许多城市配电网使用的充气柜均要求实现配电自动化功能或者预留配电自动化接口，这就要求充气柜必须具备电动操作功能。目前，配网开关设备的应用越来越多，特别是应用在沿海地区潮湿凝露现象很严重，传统的开关控制器大多采用接触器或者裸露继电器线路板的控制方式，接触器或者继电器经过多次开断电流后，触点受损容易粘接，且接触器和继电器的触点开距很小，在潮湿地区，容易引起触点短接，进而引起开关的误分、误合，导致严重的电力安全事故，威胁人员安全。

技术实现要素：

为此，需要提供一种采用无触点开断负载、密封性能好、具有电机保护和合、分闸线圈延时保护功能的智能开关控制装置，用于防止开关柜的危险问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种智能开关控制装置，包括壳体以及设置在壳体内的电压转换模块、信号输入转换模块、逻辑运算处理器、电流采样电路、第一MOS管模块、第二MOS管模块以及MOS功率驱动电路；

所述电压转换模块与外部电源相连接，并分别供电给信号输入转换模块以及逻辑运算处理器，所述信号输入转换模块与逻辑运算处理器电连接，所述逻辑运算处理器分别与第一MOS管模块以及MOS功率驱动电路电连接，所述第一MOS管模块与第二MOS管模块电连接，所述第二MOS管模块包括第一MOS管、第二MOS管以及第三MOS管，所述MOS功率驱动电路分别与第一MOS管、第二MOS管以及第三MOS管电连接；

所述第二MOS管模块通过电流采样电路将信号反馈给逻辑运算处理器。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电压转换模块包括电源过滤及防止反接电路以及电压转换电路；

所述电源过滤及防止反接电路与外部电源相连接，电源过滤及防止反接电路与电压转换电路电连接，所述电压转换电路分别与信号输入转换模块、逻辑运算处理器相连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述壳体上设有合位指示灯、分位指示灯、故障指示灯以及复位按钮，所述合位指示灯、分位指示灯、故障指示灯以及复位按钮分别与逻辑运算处理器相连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述壳体为全密封结构铝合金壳，所述第一MOS管模块、第二MOS管模块以及MOS功率驱动电路通过灌胶处理密封在铝合金壳内。

作为本实用新型的一种优选结构，所述壳体上设有插拔式接线端子，所述插拔式接线端子与电压转换模块电连接。

区别于现有技术，上述技术方案采用无触点MOS管开断负载解决了传统继电器和接触器触点粘接问题，并且具备了对电机和合分闸线圈的故障保护，杜绝因机构不顺畅而导致电机和线圈烧毁的问题，减少开关设备的维护成本；采用印刷电路板，省去了许多二次接线，不仅节约成本，提高工作效率、而且提高了产品可靠性；采用罐注环氧树脂的密封技术，使电气控制装置具备了抗凝露、防腐蚀等性能，大大提高了产品可靠性；采用插拔式接线端子，不仅接线简单，而且安装、更换非常方便；同时整套可采用标准化、模块化生产，有利于产品批量化生产，提高了生产效率，并使产品具有高度的一致性，可有效的保证产品质量。本实用新型相比现有技术具有许多优点，对提高免维护的充气柜的可靠性起到了关键性的作用，并可保证配电自动化的可靠实施，大大提高了城市配电网的供电可靠性。

附图说明

图1为本实施例壳体的正视图；

图2为本实施例的电路控制模块图；

图3为本实施例的电路控制原理图。

附图标记说明：

10、壳体；

11、合位指示灯；

12、分位指示灯；

13、故障指示灯；

14、复位按钮；

15、插拔式接线端子；

20、电压转换模块；

201、电源过滤及防止反接电路；

202、电压转换电路；

21、信号输入转换模块；

22、逻辑运算处理器；

23、电流采样电路；

24、第一MOS管模块；

25、第二MOS管模块；

251、第一MOS管；

252、第二MOS管；

253、第三MOS管；

26、MOS功率驱动电路。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1、图2以及图3，本实用新型一种智能开关控制装置，包括壳体10以及设置在壳体内的电压转换模块20、信号输入转换模块21、逻辑运算处理器22、电流采样电路23、第一MOS管模块24、第二MOS管模块25以及MOS功率驱动电路26；所述电压转换模块与外部电源相连接，并分别供电给信号输入转换模块以及逻辑运算处理器，所述信号输入转换模块与逻辑运算处理器电连接，所述逻辑运算处理器分别与第一MOS管模块以及MOS功率驱动电路电连接，所述第一MOS管模块与第二MOS管模块电连接，所述第二MOS管模块包括第一MOS管251、第二MOS管252以及第三MOS管253，所述MOS功率驱动电路分别与第一MOS管、第二MOS管以及第三MOS管电连接；所述第二MOS管模块通过电流采样电路将信号反馈给逻辑运算处理器。本实施例采用工业级MOS管开断负载，可靠开断负载，使用寿命至少20000次以上。

本实施例中，所述电压转换模块包括电源过滤及防止反接电路以及电压转换电路；所述电源过滤及防止反接电路与外部电源相连接，电源过滤及防止反接电路与电压转换电路电连接，所述电压转换电路分别与信号输入转换模块、逻辑运算处理器相连接。

如图1所示，所述壳体上设有合位指示灯11、分位指示灯12、故障指示灯13以及复位按钮14，所述合位指示灯、分位指示灯、故障指示灯以及复位按钮分别与逻辑运算处理器相连接。本实施例具有合、分指示、及故障报警指示，通过故障指示动作信息，可判断故障原因及范围，最快速度解决问题。

本实施例中，所述壳体为全密封结构铝合金壳，所述第一MOS管模块、第二MOS管模块以及MOS功率驱动电路通过灌胶处理密封在铝合金壳内。所述壳体上设有插拔式接线端子15，所述插拔式接线端子与电压转换模块电连接。本实施例采用全密封结构，免维护设计，内部灌胶处理，能适用于各种潮湿、凝露环境。能在恶劣的环境中可靠正常工作；控制回路部分均采用灌胶处理密封在铝合金壳内，可达到防水功能，防护等级可达到IP54,满足国网环网柜一二次融合控制线路板采用密封，要求达到的防水要求。

本实施例通过集成电路的硬件设计，经过单片机一定逻辑关系判断编程对MOS管导通关断的控制，从而实现对配电开关柜上的电机、合分闸线圈的启动和停止。利用MOS管无触点关断功能，提高设备的寿命。在硬件设计中通过专用的压敏电阻采集故障电流信号，并经模拟信号与数字信号的转换，单片机编程设定故障电流大小，用于判断对电机和线圈启动保护的定值。此定值可根据客户不同的结构参数灵活设定不同的定值。通过硬件设计和软件程序编程可实现对电机的软启动，能够很好的解决电机传统控制器方案控制带来的电流冲击容易造成损坏的现象。

根据图3中电路控制原理图，设计并制作印刷电路板，将MOS管、开关电源、插拔式接线端子底座等、经过高精度的贴片机焊接在印刷电路板上，制成控制电路板，同时设计和生产一种大小合适的密封盒，然后将焊接好的电路板安装在密封盒上，在密封盒上浇入环氧树脂，待环氧树脂完全凝固，此时控制电路板和密封盒连成一体，将插拔式接线端子插头插入接线端子插座，然后外接上外部线路（辅助开关、按钮、电机和电源线）。本实施例中采用集成化电路模块，占用空间很小，安装非常方便，最大限度简化外部控制回路接线，有助于提高生产效率。本实施例是专门针对环网开关柜的具有电动合、分闸控制，具有就地合、分闸和远方合、分闸控制功能。以单片机作为核心控制单元，集成电路模块作为储能电机和电磁铁通断控制元件，通过优化的控制程序，实现对环网柜的智能化控制，相对传统的继电器控制回路优势显著。

本实施例工作原理如下：

1、电机储能-合闸逻辑

接通工作电源，当无联锁信号LS1、LS2、且接地开关LS3同时处于分闸位置时，按下合闸按钮SB1时，可实现电机M的正转，即储能，检测储能辅助开关S1到位时，合闸线圈HQ通电，完成断路器合闸过程。

2、分闸逻辑

接通工作电源，当开关处于合闸位置QF时，按下分闸按钮SB2，分闸线圈TQ通电，完成断路器分闸过程，断路器分闸不受联锁信号控制。

3、联锁逻辑

接通工作电源，当有联锁辅助开关LS1、LS2、LS3信号时（即输入量为断开），此时闭锁断路器开关电动合闸操作。

4、保护动作逻辑

储能告警时间设定15s，即当合闸按钮SB1按下时，在15s未检测到已储能S1开入信号时，发出告警指示，并断开电机M回路；

合闸告警时间设定5s，当储能开关S1信号开入时，在5s内未检测到合闸开入信号QF时，发出告警指示，并切断合闸线圈HQ回路；

分闸告警时间设定5s，当开关处于合闸位置QF并分闸按钮按下时，在5s内未检测到分闸开入QF信号时，发出告警指示，并切断分闸线圈TQ；

当装置出现告警指示后，需手动复位后才能进行下一次的储能、合或分闸操作。

软件程序的实现方式：

该控制装置采用单片机编写。控制器在上电后对系统串口、定时器、I/O端口进行初始化，在初始化后将进入主循环。主循环主要由开关位置检测出来模块、电动机进行控制模块、A/D转换模块等组成。

区别现有技术，本实施例采用无触点开断负载、密封性能好、具有电机保护和合、分闸线圈延时保护功能的智能开关控制装置。安装后可使配电柜真正成为免维护、智能化的开关设备，可大大提高了供电可靠性和实现配电自动化。采用无触点MOS管开断负载解决了传统继电器和接触器触点粘接问题，并且具备了对电机和合分闸线圈的故障保护，杜绝因机构不顺畅而导致电机和线圈烧毁的问题，减少开关设备的维护成本；采用印刷电路板，省去了许多二次接线，不仅节约成本，提高工作效率、而且提高了产品可靠性；采用罐注环氧树脂的密封技术，使电气控制装置具备了抗凝露、防腐蚀等性能，大大提高了产品可靠性；采用插拔式接线端子，不仅接线简单，而且安装、更换非常方便；同时整套可采用标准化、模块化生产，有利于产品批量化生产，提高了生产效率，并使产品具有高度的一致性，可有效的保证产品质量。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。