一种开关柜防误操作装置的制作方法

1.本发明涉及开关柜的技术领域，尤其涉及一种开关柜防误操作装置。


背景技术：

2.10kv配网中压柜严禁带电合地刀，目前的中压柜通过五防机械连锁防止操作人员发生误操作事件。但五防中的防带电合地刀连锁仅作用于电缆01头，生产中仍然存在电缆02头的带电合地刀的恶性误操作事件。发生误操作事件的原因主要有三点：一是带电显示器灯损坏，误判中压柜带电状态，二是操作人和监护人没有执行唱票制直接操作，三是工作票填写错误，现场操作人和监护人没有认真核对现场实际情况。
3.目前仍然存在部分带电合地刀的误操作事故，大部分原因都是由于现场工作人员没认真核对装备状态，盲目按照操作票执行电气操作，若发生此类误操作，轻则引起线路跳闸，重则可能造成人身伤亡，存在非常严重的安全隐患。


技术实现要素：

4.为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种开关柜防误操作装置，通过电压采集电路采集判断电缆头是否带感应电，通过驱动电路驱动闭锁模块的电机正反运动，实现当电缆头带电时，开关柜防误操作装置闭锁，操作棍无法进入操作孔，有效防止带电合带电合地刀的误操作事故的误操作事故。
5.本发明采用以下技术方案来实现：
6.包括信息处理模块和闭锁模块，信息处理模块和闭锁模块间隔设置，信息处理模块和闭锁模块通过信号线连接；信号处理模块包括电压采集电路、驱动电路和测试开关，电压采集电路和驱动电路电连接，测试开关与电压采集电路连接，电压采集电路用于采集判断电缆头是否带感应电，并向驱动电路发出驱动信号，驱动电路用于接收驱动电路发出的驱动信号并驱动闭锁模块正反运动，测试开关用于测试开关柜防误操作装置的性能是否正常。
7.优选的，所述电压采集电路包括电压输入端子、整流桥、滤波电容c、变阻器rt和单片机u3，输入电缆通过电压输入端子连接到整流桥的第一输入端、第二输入端，所述整流桥的第一输出端分别与滤波电容c的第一端和变阻器rt第一端连接，整流桥的第二输出端分别与滤波电容c的第二端和变阻器rt第二端连接，变阻器rt第二端连接gnd地，变阻器rt第三端与单片机u3连接。
8.优选的，所述整流桥包括4个二极管，4个二极管串联连接，整流桥用于把输入的交流电压转换成直流电压。
9.优选的，所述单片机u3的型号为mcu stc15w408as-20。
10.优选的，所述的变阻器rt第三端与单片机u3的p1.0引脚、p1.1引脚、p1.2引脚中任意一引脚连接。
11.优选的，所述测试开关的一端接地，测试开关的另一端连接单片机u3的p3.2脚。
12.优选的，所述驱动电路包括：三极管q1、升压芯片u1、电感l1、二极管d1和驱动芯片u2；单片机u3的p3.3脚与第一电阻r4的一端连接，第一电阻r4的另一端与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极连接gnd地，三极管q1的集电极分别与升压芯片u1的en脚和第二电阻r3的一端连接，第二电阻r3的另一端与vcc连接，升压芯片u1的gnd脚连接gnd地，升压芯片u1的gnd脚分别连接第一电容c3的一端、第二电容c4的一端、第三电阻r2的一端和p1端子p1-2口，升压芯片u1的vin脚连接vcc，升压芯片u1的vin脚分别连接电感l1的一端、第一电容c3的另一端、第二电容c4的另一端和开关s1的一端，升压芯片u1的sw脚分别连接电感l1的另一端和二极管d1的一端，升压芯片u1的fb脚分别连接第三电阻r2的另一端和第四电阻r1的一端，二极管d1的另一端分别连接第四电阻r1的另一端、第三电容c1的一端、第四电容c2的一端和驱动芯片u2的vcc脚连接；
13.驱动芯片u2的lb脚与单片机u3的p3.5脚连接，驱动芯片u2的lb脚与单片机u3的p3.5脚连接，驱动芯片u2的gnd脚接gnd地，驱动芯片u2的oa脚、ob脚通过端子p2与闭锁模块电连接。
14.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
15.1、本发明的开关柜防误操作装置，通过电压采集电路采集判断电缆头是否带感应电，通过驱动电路驱动闭锁模块的电机正反运动，实现当电缆头带电时，开关柜防误操作装置闭锁，操作棍无法进入操作孔，当电缆头没有带电时，开关柜防误操作装置打开，操作棍可以进入操作孔切，实保障操作人员安全，守住安全底线，防止电气误操作事件的发生。
16.2、该开关柜防误操作装置对于存量开关柜无需停电安装，可以带电安装，该防误操作装置直接从带电显示器孔取电源，方便实用。
17.3、该开关柜防误操作装置的信息处理模块和闭锁模块间隔设置，信息处理模块和闭锁模块通过信号线连接，信息处理模块可以放置于开关柜顶部，闭锁模块安装在接地刀闸操作孔旁，尽可能少占用开关柜面板的面积及遮挡固有标识，无需安排设备检修，便于维护更换。
附图说明
18.图1是本发明实施例中的开关柜防误操作装置结构示意图；
19.图2是本发明实施例中的信号处理模块的电压采集电路示意图；
20.图3是本发明实施例中的测试按钮及mcu控制脚电路示意图；
21.图4是本发明实施例中驱动电路示意图；
22.图中标号为：1-信息处理模块，2-信号线，3-闭锁模块，4-电压输入端子，5-电源开关，6-测试按钮。
具体实施方式
23.下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案做进一步详细描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的实施方式并不限于此。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
24.实施例
25.如图1所示，开关柜防误操作装置结构示意图，本发明所述的开关柜防误操作装置：包括信息处理模块1和闭锁模块3，信息处理模块1和闭锁模块3间隔设置，信息处理模块1和闭锁模块3通过信号线2连接；信号处理模块包括电压采集电路、驱动电路和测试开关6，电压采集电路和驱动电路电连接，测试开关6与电压采集电路连接，电压采集电路用于采集判断电缆头是否带感应电，并向驱动电路发出驱动信号，驱动电路用于接收驱动电路发出的驱动信号并驱动闭锁模块正反运动，测试开关用于测试开关柜防误操作装置。
26.本实施例中，所述防误操作装置的信息处理模块和闭锁模块间隔设置，信息处理模块和闭锁模块通过信号线连接，信息处理模块可以放置于开关柜顶部，闭锁模块安装在接地刀闸操作孔旁，尽可能少占用开关柜面板的面积及遮挡固有标识，无需安排设备检修，便于维护更换
27.如图2所示，电压采集电路示意图，电压采集电路包括：电压输入端子4、整流桥、滤波电容c5-c7、变阻器rt1-rt3和单片机u3，所述电压输入端子4为驱动电路中的p3端子，用于连接输入电缆，单片机u3用于采集输入电缆的电压，判断输入电缆是否带电，向驱动电路发出正反驱动信号。其中，p3端子p3-1口、p3-2口连接a相电压电缆，p3端子p3-3口、p3-4口连接b相电压电缆，p3端子p3-5口、p3-6口连接a相电压电缆；交流a相电压通过p3端子p3-1口、p3端子p3-2口分别连接到第一整流桥的第一输入端、第二输入端，第一整流桥的第一输出端分别与滤波电容c5的第一端和变阻器rt1第一端连接，第一整流桥的第二输出端分别与滤波电容c5的第二端和变阻器rt1第二端连接；变阻器rt1第二端连接gnd地，变阻器rt1第三端与单片机u3引脚p1.2连接。
28.交流a相电压通过p3端子p3-3口、p3端子p3-4口分别连接到第二整流桥的第一输入端、第二输入端，第二整流桥的第一输出端分别与滤波电容c6的第一端和变阻器rt2第一端连接，第二整流桥的第二输出端分别与滤波电容c6的第二端和变阻器rt2第二端连接；变阻器rt2第二端连接gnd地，变阻器rt2第三端与单片机u3引脚p1.1连接。
29.交流a相电压通过p3端子p3-5口、p3端子p3-6口分别连接到第三整流桥的第一输入端、第二输入端，第三整流桥的第一输出端分别与滤波电容c7的第一端和变阻器rt3第一端连接，第三整流桥的第二输出端分别与滤波电容c7的第二端和变阻器rt3第二端连接；变阻器rt3第二端连接gnd地，变阻器rt3第三端与单片机u3引脚p1.0连接。
30.整流桥包括4个二极管，4个二极管串联连接，整流桥用于把输入的交流电压转换成直流电压。本实施例中，二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5组成第一整流桥，二极管d6、二极管d7、二极管d8、二极管d9组成第二整流桥，二极管d10、二极管d11、二极管d12、二极管d13组成第三整流桥，交流a相、b相、c相电压分别经过整流桥后把3路交流电压转换成直流电压，然后分别通过滤波电容c5、c6、c7进行滤波，变阻器rt就承载直流电压，分别通过变阻器rt1、rt2、rt3进行分压(r1’和r2’)，分别通过调整变阻器rt1、rt2、rt3让r1’＝9r2’，那么r2’电压就分别是变阻器rt1、rt2、rt3十分之一电压。
31.如图3所示，测试按钮及mcu控制脚电路示意图，本实施例中，单片机u3为mcu stc15w408as-20，mcu stc15w408as-20为增强型8051cpu，1t，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。其工作电压为2.5v-5.5v，包括1k/2k/4k/8k/13k/15.5k字节片内flash程序存储器，擦写次数10万次以上，片内集成512字节的sram，包括常规的256字节ram(idata)和内部扩展的256字节xram(xdata)；有片内eeprom功能，擦写次数10万次以上；
isp/iap，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器。mcu stc15w408as-20共8通道10位高速adc，速度可达30万次/秒，3路pwm还可当3路d/a使用。
32.本实施例中，a相电压电缆采集电路之路中，rt1变电阻引脚引到mcu stc15w408as-20引脚p1.2上，p1.2引脚是带adc功能，可以直接采集电压，通过模数转化计算，如果电压大于0测试可以判断a相电压带电。同理，b相和c相电压如图所示采用同样方式进行采集，单片机u3采集到a相电压、b相电压、c相电压3路电压后，进行或运算。
33.测试开关s2的一端接地，测试开关s2的另一端连接mcu stc15w408as-20的p3.2脚，mcu stc15w408as-20的p3.2脚是io脚，用于外部点动触发，用做手动测试电机正反转。在开关柜防误操作装置没有投运之前，通过测试按键s2来测试推杆电机是否能正反转，同时能验证防误操作装置的驱动电路的驱动性能。
34.如图4所示，驱动电路示意图，驱动电路包括：电源开关6、电阻r1-r4、三极管q1、电容c1-c4、升压芯片u1、电感l1、二极管d1和驱动芯片u2，电源开关6对应电路中的开关s1。mcu stc15w408as-20的p3.3脚与第一电阻r4的一端连接，第一电阻r4的另一端与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极连接gnd地，三极管q1的集电极分别与升压芯片u1的en脚和第二电阻r3的一端连接，第二电阻r3的另一端与vcc连接，升压芯片u1的gnd脚连接gnd地，升压芯片u1的gnd脚分别连接第一电容c3的一端、第二电容c4的一端、第三电阻r2的一端和p1端子p1-2口，升压芯片u1的vin脚连接vcc，升压芯片u1的vin脚分别连接电感l1的一端、第一电容c3的另一端、第二电容c4的另一端和开关s1的一端，升压芯片u1的sw脚分别连接电感l1的另一端和二极管d1的一端，升压芯片u1的fb脚分别连接第三电阻r2的另一端和第四电阻r1的一端，二极管d1的另一端分别连接第四电阻r1的另一端、第三电容c1的一端、第四电容c2的一端和驱动芯片u2的vcc脚连接。
35.驱动芯片u2的lb脚与mcu stc15w408as-20的p3.5脚连接，驱动芯片u2的lb脚与mcu stc15w408as-20的p3.5脚连接，驱动芯片u2的gnd脚接gnd地，驱动芯片u2的oa脚、ob脚通过端子p2与闭锁模块电连接。
36.升压芯片u1为电流dc-dc升压芯片xl6009，内置功率mosfet的开关电流可达4a，开关频率为400khz。升压芯片xl6009的en脚为使能控制端，该端悬空时为高电平，此时整个电路处于正常工作状态；当en脚为低电平时，升压芯片xl6009内部电路关闭，此时整个升压电路停止工作，输出端无电压输出，通过mcu stc15w408as-20的p3.3脚通过3极管q1对升压芯片xl6009的en脚控制整个升压电路的工作与否。
37.驱动芯片u2为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件l9110s，将分立电路集成在单片ic之中，提高了整机可靠性。驱动芯片u2有两个ttl/cmos兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，通过mcu stc15w408as-20的p3.4脚和p3.5脚进行控制正反电压输出，让l9110s的oa和ob输出电压驱动电机的正反转。
38.mcu stc15w408as-20采集到a、b、c 3路电压后，当所述3路电压其中有一路电压大于0时就通过mcu stc15w408as-20p3.4和3.5来驱动图4l9100s模块的6和7脚，让l9100s模块oa和ob产生电机正向驱动电压，这时oa为电压正极，ob为电压负极，通过p2连接到电机正负极，让电机进行正转，电机杆向外伸展；当所述3路电压都是为0时，让l9100s模块oa和ob产生电机反向驱动电压，这时oa为电压负极，ob为电压正极，通过图4p2连接到电机正负极，
让电机进行反转，电机杆向外收缩。
39.本实施例中，端子p1接外部5v电源，通过电源开关s1，当s1开关闭合后，升压电路带电运行，把5vvcc通过电容c3、电容c4、升压芯片xl6009、电感l1、二极管d1、电阻r1、电阻r2、电容c1和c2搭建升压电路在c2正极形成12v电压，连接到l9100s模块脚2和3。本电路的输出电压由电阻r1和电阻r2决定，改变r1或r2的阻值即可调整输出电压；优选地，当电阻r2阻值为10.33kω，电阻r1阻值为1.2kω时，输出电压为固定的12v。
40.芯片l9110s是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片ic之中，提高了整机可靠性。芯片l9110s有两个ttl/cmos兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，通过mcu的p3.4和p3.5进行控制正反电压输出，使得l9110s的oa脚和ob脚输出电压进行对电机的正反转。
41.闭锁模块可以是电机推杆，电机推杆具备铝合金外壳，内置金属齿轮组，断电即停，停电自锁，驱动电压12v，行程5cm，推广速度为20mm/s，通过改变电机的正反电压控制推杆的伸展和收缩。
42.开关柜防误操作装置的使用原理：
43.开关柜防误操作装置当从带电显示器孔取电压信号，信息处理模块置于柜顶，闭锁模块安装在开关柜连接gnd地刀闸操作孔旁，离开关操作孔有2cm距离。闭锁模块可以是电机推杆，通过电机正转把电杆伸长，电杆伸长长度为5cm，电杆在伸长状态时把开关柜上的操作孔遮挡，防止在线路带电时操作开关。
44.通过对3路输入的电压采集并判断，凡是有1路时带电情况就会触发电机，让电机处于伸长状态，电杆把开关柜上的操作孔遮挡，防止在线路带电时操作开关。只有当3路电压都为0v时，电机通过反转处于收缩状态，检修人员方可通过操作孔操作开关，能够防止开关柜带电指示装置出现故障时，能作为一个种二次判断线路是否带电的手段。
45.综上所述：本发明的开关柜防误操作装置，通过电压采集电路采集判断电缆头是否带感应电，通过驱动电路驱动闭锁模块的电机正反转，实现当电缆头带电时，开关柜防误操作装置闭锁，操作棍无法进入操作孔，切实保障操作人员安全，守住安全底线，防止电气误操作事件的发生。该防误操作装置对于存量开关柜无需停电安装，可以带电安装，该防误操作装置直接从带电显示器孔取电源，方便实用。该防误操作装置的信息处理模块和闭锁模块间隔设置，信息处理模块和闭锁模块通过信号线连接，信息处理模块可以放置于开关柜顶部，闭锁模块安装在接地刀闸操作孔旁，尽可能少占用开关柜面板的面积及遮挡固有标识，无需安排设备检修，便于维护更换。
46.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。