專利名稱：10kV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種IOKV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，特別是涉及一種用于無市電環(huán)境中運(yùn)行且檢測帶電顯示器無結(jié)點(diǎn)輸出電纜是否帶電情況的10KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖。
背景技術(shù)：
目前，主流的合資品牌環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜如施耐德ABB西門子公司的產(chǎn)品均不具有接地開關(guān)防止電纜誤合功能，由于習(xí)慣性違章或誤操作每年都會發(fā)生電纜帶電誤合接地開關(guān)事故，造成上級開關(guān)因發(fā)生三相接地短路故障使上級開關(guān)跳閘，從而引發(fā)大面積停電，給人民生活和社會生產(chǎn)造成不必要的損失；還有一種帶有防止l()KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)誤合的電磁閉鎖產(chǎn)品，但都是依靠市電(穩(wěn)定的AC220V)供電，連接交流電源十分不便，而且， -旦市電失電，或者在無法提供市電的環(huán)境中，已有的防誤電磁閉鎖裝置將不能使用；另外，已有的防止環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)誤合的裝置都是基于有結(jié)點(diǎn)輸出的帶電指示器,通過指示器結(jié)點(diǎn)來控制電磁閉鎖裝置,如果帶電顯示器無結(jié)點(diǎn)輸出，將無法控制電磁閉鎖裝置，由于目前主流環(huán)網(wǎng)柜使用的帶電顯示器均不帶結(jié)點(diǎn)輸出，原因是電容分壓式帶電顯示器輸出功率非常小，無法驅(qū)動(dòng)任何輸出結(jié)點(diǎn)，故傳統(tǒng)的電磁鎖無法解決正確判斷電纜帶電與否的情況。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種用于無市電環(huán)境中運(yùn)行且?guī)щ婏@示器無結(jié)點(diǎn)輸出電纜是否帶電情況的IOKV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖。[0004] 本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是它包括電源部分、控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁鎖，其特征在于 (1).電源市電電源直接給蓄電池充電的電源、在無市電場合時(shí)，采用高電壓電流互感器給鉛酸蓄電池充電的電源和采用太陽能硅片光板給鉛酸蓄電池充電的電源；[0006] (2).控制部分控制電路使用超低功耗的器件； I.電源充電的控制將包括市電電源、高壓電流互感器或太陽能硅片光板這些充電機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)換成鉛酸蓄電池充電的電源，在控制電路中采用超低功耗的線性降壓電路，可以滿足鉛酸電池充放電工作范圍的同時(shí)將系統(tǒng)電源損耗降至微安級別，并在電源電路前端綜合使用熱敏電阻、TVS管和穩(wěn)壓二極管以保證高壓電流互感器對鉛酸電池充放電的工作點(diǎn)以及中壓電網(wǎng)特征形式的浪涌和短路的電磁隔離和防護(hù)； II.電磁鎖控制部分的控制它包括控制電壓信號檢測部分和電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分； ②.電壓信號檢測部分的控制通過電壓信號檢測部分與10KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜帶電指示器的驅(qū)動(dòng)發(fā)光氖管的節(jié)點(diǎn)相連接,檢測電路的輸入阻抗大于1MQ ,且綜合使用N溝道MOSFET配合熱敏電阻和TVS管作為檢測電路的前端，既保證了該電路的輸入阻抗，和恰當(dāng)?shù)撵`敏度，還保證了對中壓電網(wǎng)特征形式的浪涌和短路的電磁隔離和防護(hù)；[0010] ②.電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分在控制電路中使用MSP430單片機(jī)；[0011] (3).執(zhí)行機(jī)構(gòu)10KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一只雙穩(wěn)態(tài)的電 磁線圈，其參數(shù)為外形尺寸為30X20X 13mm重量為20g，工作率為雙穩(wěn)態(tài)，額定電壓為 ±DC3-24V,功耗為〈3. 6W±10%， pulse < 0. lsec,行程/吸力:4咖/0mm 300g,其電壓 =OV保持力，耐壓為5()()V AC 5()/60Hzlmin，環(huán)境溫度為-40°C -+65°C,相對濕度為< 95% ， 通過該電磁線圈行程來控制10KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)操作孔是否可以將操作手柄插入。 本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施所述的雙穩(wěn)態(tài)的電磁線圈的參數(shù)為外 形尺寸為30X20X 13mm重量為20g,工作率為雙穩(wěn)態(tài)，額定電壓為±DC3-24V,功耗為 < 3. 6W±1()%， pulse < () lsec，行程/吸力:4鵬六)鵬》3()()g,其電壓二 OV保持力，耐壓 為500V AC 50/60Hz lmin，環(huán)境溫度為_40°C —65°C，相對濕度為< 95%，通過該電磁線圈 行程來控制10KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)操作孔是否可以將操作手柄插入。 本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是在無市電運(yùn)行環(huán)境下電磁閉鎖裝置仍能得 到可靠電源，且廉價(jià)可靠，安裝方便，不需要對開關(guān)柜做任何改裝調(diào)整，而且節(jié)能環(huán)保；解決 了 IOKV環(huán)網(wǎng)柜中帶電顯示器無結(jié)點(diǎn)輸出環(huán)境下的應(yīng)用問題，可對IOKV環(huán)網(wǎng)柜電纜帶電情 況進(jìn)行檢測。

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)框圖示意圖； 圖2是高電壓電流互感器給鉛酸蓄電池充電的電路示意圖； 圖3是超低功耗穩(wěn)壓電路示意圖； 圖5是A相檢測調(diào)理電路示意圖； 圖6是B相檢測調(diào)理電路示意圖； 圖7是C相檢測調(diào)理電路示意圖。
具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容特點(diǎn)及功效，茲舉例以下實(shí)施例，并配合 附圖詳細(xì)說明如下，請參閱圖卜圖7。 本實(shí)用新型是在電氣工程學(xué)，電子學(xué)和新能源技術(shù)的基礎(chǔ)上，解決了很多地區(qū)無 法提供交流220V電源環(huán)境下運(yùn)行的IOKV環(huán)網(wǎng)柜的接地開關(guān)閉鎖和無結(jié)點(diǎn)輸出帶電顯示器 電纜帶電情況檢測環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)正確閉鎖的問題。 (1).電源如圖l所示有三種來源即市電電源直接給蓄電池充電的電源、在無市 電場合時(shí)，采用高電壓電流互感器或太陽能硅片光板給鉛酸蓄電池充電的電源；本系統(tǒng)可 以接受三種途徑的能量來源以保持正常工作狀態(tài)，以及為備用蓄電池充電。它們分別是專 用高電壓電流互感器、硅光電池和市電。使用高壓電流互感器時(shí)，高壓電流互感器在10KV 網(wǎng)絡(luò)輸電網(wǎng)絡(luò)中汲取能量，為系統(tǒng)蓄電池充電。麗電纜中通過電流時(shí)，電流互感器中將會 產(chǎn)生感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流通過整流濾波降壓，作為蓄電池的充電電源。蓄電池直接作為該 設(shè)備控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作電源。高電壓電流互感器的電源調(diào)理電路較為特殊，需要 考慮高電壓防護(hù)和電磁兼容特性的加強(qiáng)，同時(shí)，使用專用高電壓電流互感器為鉛酸電池充 電還需要考慮浪涌電流抑制。如圖2所示可將高電壓電流互感器視為輸出峰峰值2A的交流電流源，電網(wǎng)短路時(shí)浪涌電流不超過20A/10mS,接入JP_CT。 JP_CT通過可控充電管理開 關(guān)后連接6V/5A免維護(hù)鉛酸電池。其優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)可靠，安裝方便，不需要對開關(guān)柜做任何改 裝調(diào)整就可以完成； 使用太陽能硅光板作為蓄電池充電電源，當(dāng)太陽光照射在硅光電池板上時(shí)，硅光
電池板產(chǎn)生電流給蓄電池充電，蓄電池作為該設(shè)備控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作電源。為
保證能源供應(yīng)的可靠性，該實(shí)用新型中使用的雙穩(wěn)態(tài)低功耗電磁鎖和低功耗控制部分，
1Ah/16V的鉛酸蓄電池可以保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作500小時(shí),在連續(xù)20天太陽能硅光電池
板無法充電情況下，該裝置仍可正常工作，在硅光電池板連續(xù)受到太陽直射,對鉛酸電池充
電5小時(shí)后，電池充電飽和，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，使用新型能源作為裝置電源。 MCU可以通過充放電管理電路控制鉛酸電池充電，以防止過沖，從而大幅度提高
鉛酸電池的維護(hù)周期和使用壽命。如圖3所示為了確保系統(tǒng)在外部電源供電失效的情況
下，依靠電池工作時(shí)間超過2年。要求待機(jī)狀態(tài)下整機(jī)電流消耗小于5Ah/(2*24*366)h =
284uA?？紤]電池老化等原因，要求整機(jī)電流調(diào)號小于200uA，特別選擇的超低功耗穩(wěn)壓電路
芯片實(shí)現(xiàn)，這樣做有兩個(gè)好處 a.選擇6V鉛酸電池的輸出電壓范圍在7. 2—5. 5v。為了保證電池里的能量 盡量多的被使用，要求電池電壓到5V的穩(wěn)壓電路可以在不大于().5V的壓差下正常 工作，SPX3819M5-5. 0可以在340mV的壓差下穩(wěn)定輸出500mA的電流。該電路中采用 SPX3819M5-5. 0可以在最高16V的電壓下正常工作。可適應(yīng)鉛酸電池電壓范圍，并進(jìn)一步保 證在高電壓電流互感器遇到過電流或短路時(shí)候所造成的電池電壓瞬間升高時(shí)不會損壞器 件。 b.使用SP6201EM5的另外一個(gè)好處是本系統(tǒng)長期處于無人值守狀態(tài)，必須保證 其MCU控制器每次上電都能被有效復(fù)位并正常工作。應(yīng)當(dāng)使用更可靠的專用上電復(fù)位電 路，SP6201EM5恰好提供了這個(gè)功能。除了能降低成本之外，更大的好處是省去了上電復(fù)位 芯片，能有效地減少系統(tǒng)功耗。 (2).控制部分控制電路使用超低功耗的器件 I.電源充電的控制將包括市電電源、高壓電流互感器或太陽能硅片光板這些充 電機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)換成鉛酸蓄電池充電的電壓電源，在控制電路中采用BUCK型降壓電路芯 片，并在控制電路中增加保護(hù)電路； II.電磁鎖控制部分的控制如圖4所示它包括控制電壓信號檢測部分和電磁鎖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分， ①.電壓信號檢測部分的控制如圖5、6、7所示檢測時(shí)，A、B、C三相必須依次進(jìn) 行，直到均不帶電為止，它是通過電壓信號檢測部分與麗環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜帶電指示器的驅(qū)動(dòng) 發(fā)光氖管的節(jié)點(diǎn)相連接，檢測電路的輸入阻抗大于1M Q ，且使用N溝道MOSFET作為檢測電 路的前端；將該信號作為判斷IOKV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜下口電纜是否帶電的依據(jù)是非常準(zhǔn)確的。通 過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證實(shí)，檢測電路的輸入阻抗大于1MQ時(shí)，不會對帶電指示器的功能生影響。 使用N溝道M()SFET作為檢測電路的前端，可以正確檢測電路的輸入阻抗達(dá)到1M Q以上，同 時(shí)還能正確提取高電壓信號的的脈沖量。 ②.電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分該部分是電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分，通過對 高電壓信號的脈沖量特征(50HZ方波信號，占空比表征電壓大小)計(jì)算得到IOKV環(huán)網(wǎng)柜中的高壓節(jié)點(diǎn)電壓。進(jìn)-步對電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出不同的點(diǎn)平來控制電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作 位置。該控制部分使用MSP430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)主要計(jì)算和控制功能。 (3).執(zhí)行機(jī)構(gòu)10KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一只雙穩(wěn)態(tài)的電 磁線圈，其參數(shù)為外形尺寸為30X20X 13ram重量為2()g，工作率為雙穩(wěn)態(tài)，額定電壓為 士DC3-24V，功耗為〈3. 6W±10%， pulse < 0. 1sec，行程/'吸力:4mm/0mm》300g，其電壓 =OV保持力，耐壓為500V AC 50/60Hzlmin，環(huán)境溫度為-40。C —65。C ，相對濕度為< 95 % ， 通過該電磁線圈行程來控制10KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)操作孔是否可以將操作手柄插入。 以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用 新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本 實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種10KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖，它包括電源部分、控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁鎖，其特征在于(1).電源有三種來源即市電電源直接給蓄電池充電的電源、在無市電場合時(shí)，采用高電壓電流互感器給鉛酸蓄電池充電的電源和采用太陽能硅片光板給鉛酸蓄電池充電的電源；(2).控制部分控制電路使用超低功耗的器件；I.電源充電的控制將包括市電電源、高壓電流互感器或太陽能硅片光板這些充電機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)換成鉛酸蓄電池充電的電源，在控制電路中采用超低功耗的線性降壓電路，可以滿足鉛酸電池充放電工作范圍的同時(shí)將系統(tǒng)電源損耗降至微安級別，并在電源電路前端綜合使用熱敏電阻、TVS管和穩(wěn)壓二極管以保證高壓電流互感器對鉛酸電池充放電的工作點(diǎn)以及中壓電網(wǎng)特征形式的浪涌和短路的電磁隔離和防護(hù)；II.電磁鎖控制部分的控制它包括控制電壓信號檢測部分和電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分；①.電壓信號檢測部分的控制通過電壓信號檢測部分與10KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜帶電指示器的驅(qū)動(dòng)發(fā)光氖管的節(jié)點(diǎn)相連接，檢測電路的輸入阻抗大于1MΩ，且綜合使用N溝道MOSFET配合熱敏電阻和TVS管作為檢測電路的前端，既保證了該電路的輸入阻抗，和恰當(dāng)?shù)撵`敏度，還保證了對中壓電網(wǎng)特征形式的浪涌和短路的電磁隔離和防護(hù)；②.電磁鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分在控制電路中采用MSP430單片機(jī)；(3).執(zhí)行機(jī)構(gòu)10KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一只雙穩(wěn)態(tài)的電磁線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的l()KV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖，其特征在于所述的雙穩(wěn)態(tài)的電磁線圈的參數(shù)為外形尺寸為30 X 20 X 13mm重量為20g，工作率為雙穩(wěn)態(tài)，額定電壓為士DC3-24V，功耗為〈3. 6W± 10%， pulse < 0. lsec，行程/吸力4咖/0咖》300g，其電壓=OV保持力，耐壓為500V AC 50/60Hz lmin,環(huán)境溫度為-40°C -+65°C，相對濕度為< 95%，通過該電磁線圈行程來控制l()KV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜接地開關(guān)操作孔是否可以將操作手柄插入。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種10kV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖，在電氣工程學(xué)，電子學(xué)和新能源技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，使用高壓電流互感器在10kV網(wǎng)絡(luò)輸電網(wǎng)絡(luò)中汲取能量為系統(tǒng)蓄電池充電或利用太陽能硅光板為蓄電池充電，蓄電池作為該設(shè)備控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作電源，解決了無電源環(huán)境下運(yùn)行的10kV環(huán)網(wǎng)柜的接地開關(guān)閉鎖；另外，與環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的帶電顯示器相連接，通過一個(gè)不小于1MΩ高阻態(tài)的測量電路，將電纜的帶電與否狀態(tài)轉(zhuǎn)換成控制10kV環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤電磁鎖的開關(guān)量，對于帶電顯示器而言，相當(dāng)于并聯(lián)了一個(gè)高阻態(tài)電路。解決了無輸出結(jié)點(diǎn)的帶電顯示器環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤問題。廉價(jià)可靠，安裝方便，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號H02B1/00GK201533106SQ20092025010
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者楊偉光, 王錚, 邵俊輝, 郭一欣 申請人:天津欣宇明輝科技有限公司