成套开关设备操作引导装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110272544.X

申请日:

2011.09.15

公开号:

CN102354912A

公开日:

2012.02.15

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H02B 1/00申请公布日:20120215|||实质审查的生效IPC(主分类):H02B 1/00申请日:20110915|||公开

IPC分类号:

H02B1/00

主分类号:

H02B1/00

申请人:

宁夏力成电气集团有限公司

发明人:

徐志; 牛广军; 刘永生

地址:

750101 宁夏回族自治区银川市永宁县望远镇望远工业园力成路

优先权:

专利代理机构:

宁夏专利服务中心 64100

代理人:

赵明辉

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内容摘要

本发明涉及一种智能化成套开关设备,尤其是成套开关设备操作引导装置,其特点是,包括微控制器,该微控制器分别与高电压采集电路、开关设备状态检测电路、和按键输入电路电连接,该微控制器还与语音集成电路电连接,该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。本发明公开了一种成套开关设备操作引导装置,能够实现成套开关设备的操作过程全部采用语音引导和LED平面管动态显示,并具有人体接近感应和“检修”等状态下的警示音播放提示功能,有效降低操作失误,保障操作人员和设备安全。

权利要求书

1: 一种成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 包括微控制器, 该微控制器分别与 高电压采集电路、 开关设备状态检测电路、 和按键输入电路电连接, 该微控制器还与语音集 成电路电连接, 该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。
2: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中微控制器还与 热释电红外传感器电连接从而检测人体接近信号, 在该热释电红外传感器上安装有菲涅尔 透镜。
3: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中微控制器还与 温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度和湿度, 而该微控制器与开关设备内的降温 除湿器连接。
4: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中开关设备状态 检测电路和按键输入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连接。
5: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中开关设备状态 检测电路还与 LED 平面管显示模块电连接从而显示开关设备状态。
6: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中还包括开关电 源, 该开关电源与微控制器连接从而供电。
7: 如权利要求 1 所述的成套开关设备操作引导装置, 其特征在于 : 其中微控制器为 PIC 单片机。

说明书


成套开关设备操作引导装置

    【技术领域】
     本发明涉及一种智能化成套开关设备, 尤其是成套开关设备操作引导装置。背景技术 目前, 成套开关设备的投运行, 需要使用单位编制一系列的 《安全操作规程》 来指 导操作者使用成套开关设备, 但是这些操作规程往往都是针对整个配电室的设备来编制 的, 比较笼统, 而成套开关设备根据类型, 如: ( 进线柜、 馈线柜、 母线提升柜、 电压互感器柜 等 ) 的不同, 其操作也不同 ; 且中高压设备的机械闭锁零部件比较多, 操作者对每个类型的 成套设备的操作都比较被动, 在 “停、 送” 过程中容易出现 “误操作” , 导致电力事故的发生。
     现在, 成套开关设备上常用的 “智能开关状态显示仪” 的语音防误提示功能, 其实 是人为误操作开关设备后, 靠采集相应电器元件辅助触点变化而进行语音播报。 实际上, 在 操作者听到语音播报时, 错误的操作已经发生, 电力事故已经不可避免, 再进行相应的语音 播报已经没有意义了 ; 同时, 设备在运行中, 操作人员接近设备时, “智能开关状态显示仪” 也不具备自动识别、 播报成套设备当前状态和引导其正确的 “下一步” 操作, 只能凭借操作 人员的视觉观察来判断状态, 靠积累的经验来操作成套开关设备, 再借助语音来核对操作 的正确性。尤其成套开关设备在检修、 备用等情况下, 通常的做法是在设备上悬挂 “禁止合 闸” 等警示标语牌来提示其他人员, 但这类配套设施往往会被忽略, 造成风险。
     发明内容
     本发明的目的是提供一种能够通过语音提示正确操作步骤和警戒状态, 有效降低 操作失误, 保障操作人员和设备安全的成套开关设备操作引导装置。
     一种成套开关设备操作引导装置, 其特别之处在于, 包括微控制器, 该微控制器分 别与高电压采集电路、 开关设备状态检测电路、 和按键输入电路电连接, 该微控制器还与语 音集成电路电连接, 该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。
     其中微控制器还与热释电红外传感器电连接从而检测人体接近信号, 在该热释电 红外传感器上安装有菲涅尔透镜。
     其中微控制器还与温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度和湿度, 而该微 控制器与开关设备内的降温除湿器连接。
     其中开关设备状态检测电路和按键输入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连 接。
     其中开关设备状态检测电路还与 LED 平面管显示模块电连接从而显示开关设备 状态。
     其中还包括开关电源, 该开关电源与微控制器连接从而供电。
     其中微控制器为 PIC 单片机。
     本发明公开了一种成套开关设备操作引导装置, 能够实现成套开关设备的操作过 程全部采用语音引导和 LED 平面管动态显示, 并具有人体接近感应和 “检修” 等状态下的警示音播放提示功能, 有效降低操作失误, 保障操作人员和设备安全。 附图说明
     附图 1 为本发明的原理框图 ; 附图 2 为本发明中微控制器的控制流程图 ; 附图 3 为本发明中微控制器的控制流程图。具体实施方式
     如图 1 所示, 本发明包括微控制器, 具体可采用 PIC 单片机, 该微控制器分别与高 电压采集电路、 开关设备状态检测电路、 和按键输入电路电连接, 该微控制器还与语音集成 电路电连接, 该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。
     微控制器还与热释电红外传感器电连接从而检测人体接近信号, 在该热释电红外 传感器上安装有菲涅尔透镜, 微控制器还与温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度 和湿度, 而该微控制器与开关设备内的降温除湿器连接。开关设备状态检测电路和按键输 入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连接, 开关设备状态检测电路还与 LED 平面管显示 模块电连接从而显示开关设备状态, 还包括开关电源, 该开关电源与微控制器连接从而供 电。 开关设备状态检测电路检测开关设备主要元器件辅助触点的分、 合状态, 高电压 采集电路采集高压传感器的电压信号并进行处理, 温湿度传感器采集温湿度传感器的信 号, 热释电红外传感器通过菲涅尔透镜检测人体接近信号并放大, 微控制器接受上述的按 键信号、 开关设备状态信号、 高电压信号、 热释电红外传感器信号并进行处理, 产生控制信 号, 用串口通信的方式传输给语音集成电路, 语音集成电路发出相应命令通过功率放大电 路, 用扬声器播报。
     使用中, 可以通过按键设置 “禁止合闸, 线路有人工作” 等警示语, 配合热释电红外 传感器对成套开关设备进行警戒 ; LED 平面管显示模块同时根据开关设备状态的变化而显 示设备一次系统的当前情况 ; 微控制器对温湿度传感器信号进行处理, 控制输出继电器的 吸合, 进而控制成套设备上的加热板和风机对成套开关设备内的湿度和温度进行调节 ; 四 组触点的机械拨动开关对成套开关设备的耐压试验状态和正常运行状态进行切换。
     采用上述结构的成套开关设备语音引导和状态显示装置, 微控制器检测到热释电 红外传感采集的人体接近信号、 开关设备状态信号、 高电压信号判断处理, 控制语音集成电 路及扬声器, 发出操作语音引导 ; 同时采集温湿度传感器信号与系统设定值比较, 输出控制 继电器的吸合、 释放, 从而启、 停加热器和风扇, 达到成套开关设备的除湿和降温。
     以下举例说明本发明的使用方式 :
     如图 2、 3 所示, 成套开关设备操作引导装置 ( 以下简称 “装置” ) 在馈线柜上运行 后, 此时, 若该馈线柜所带负荷不能断电, 则操作人员可以按下 “禁止分闸按键” 对该柜进行 警戒引导 ;
     当其他人员进入装置的人体接近感应区内, 触发装置开始工作 ( 参见相应流程 图 ), 装置检测到有高电压信号输入, 同时若检测到 “禁止分闸按键” 有输入, 微控制器采用 三线串口通信方式把语音集成电路的存储器中 “警戒引导语音 1” 文件的地址置位, 让语音
     集成电路发出相应命令通过功率放大电路以及扬声器播报 “设备运行中, 禁止分闸” 的语 音, 实现对设备的警戒提示, 同时闭锁其他引导工作 ;
     若 “禁止分闸按键” 没有被按下, 设备运行中有操作人员进行装置的人体接近感应 区内, 装置自动检测 “停电按键” 是否有输入, 而进行语音提示, 检测到没有输入信号时, 微 控制器按照上述的方式控制发出 “该柜带电运行中, 请注意安全! ” 的运行提示语音 ;
     如果人员停留超过 3 秒钟, 接着发出 “是否执行停电程序, 确认请按 “停电按键” 的 提示, 当需要对成套设备执行 “停电” 操作时, 操作人员按下 “停电按键” , 装置接受到输入信 号后, 执行停电引导程序, 开始依次检测开关设备状态, 首先检测断路器若在合闸位置时, 发出 “当前断路器合闸状态, 请分断路器! ” 的引导语音, 同时等待操作人员对断路器进行 分闸操作, 超过 6 秒未检测到断路器分闸位时, 装置播报 “请分断路器! ” 。
     具体操作步骤 : 1. 确认断路器处于试验位置或工作位置 ; 2. 通过远程发分闸命令 或柜前逆时针旋转分 - 合闸控制转换 45 度左右 ; 3. 听到断路器分闸动作, 且分闸指示亮起 时断路器分闸完成! ” 的引导语音 ;
     若检测断路器不在合闸位置, 自动检测断路器是否在分闸位置, 在分闸位置时, 装 置输出停电操作异常语音 “异常!检测到断路器已处于分位, 请确认断路器是否已分闸或 线路故障, 注意 ; 谨慎操作! ” ;
     若也检测不到分闸位置则发出 “异常!检测不到断路器分、 合位置, 请立即排除 故障! ” 语音引导处理, 操作人员按引导对断路器正常分闸后, 装置检测到断路器由合到位 后, 通过检测高电压是否还有输入, 来判定分闸是否成功, 当检测高电压信号消失后, 依次 检测断路器手车是否在工作位置, 接地开关分闸位置发出不同语音引导操作 ( 参见相应流 程图 ), 直到停电完成。
     装置可以执行引导语音共分为六类 : 分别是 : 警戒引导语音、 运行引导语音、 送电 引导语音、 停电引导语音, 送电操作异常引导语音、 停电操作异常引导语音, 能覆盖成套开 关设备运行、 停电、 送电等操作引导, 可有效降低人为操作事故。

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1、10申请公布号CN102354912A43申请公布日20120215CN102354912ACN102354912A21申请号201110272544X22申请日20110915H02B1/0020060171申请人宁夏力成电气集团有限公司地址750101宁夏回族自治区银川市永宁县望远镇望远工业园力成路72发明人徐志牛广军刘永生74专利代理机构宁夏专利服务中心64100代理人赵明辉54发明名称成套开关设备操作引导装置57摘要本发明涉及一种智能化成套开关设备,尤其是成套开关设备操作引导装置,其特点是,包括微控制器,该微控制器分别与高电压采集电路、开关设备状态检测电路、和按键输入电路电连接,该微控。

2、制器还与语音集成电路电连接,该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。本发明公开了一种成套开关设备操作引导装置,能够实现成套开关设备的操作过程全部采用语音引导和LED平面管动态显示,并具有人体接近感应和“检修”等状态下的警示音播放提示功能,有效降低操作失误,保障操作人员和设备安全。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102354922A1/1页21一种成套开关设备操作引导装置,其特征在于包括微控制器,该微控制器分别与高电压采集电路、开关设备状态检测电路、和按键输入电路电连接,该微控制器还与语音集成电路电连接,该语音集成电路与扬声器。

3、连接从而给出语音提示。2如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中微控制器还与热释电红外传感器电连接从而检测人体接近信号,在该热释电红外传感器上安装有菲涅尔透镜。3如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中微控制器还与温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度和湿度,而该微控制器与开关设备内的降温除湿器连接。4如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中开关设备状态检测电路和按键输入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连接。5如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中开关设备状态检测电路还与LED平面管显示模块电连接从而显示开关设备状态。。

4、6如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中还包括开关电源,该开关电源与微控制器连接从而供电。7如权利要求1所述的成套开关设备操作引导装置,其特征在于其中微控制器为PIC单片机。权利要求书CN102354912ACN102354922A1/3页3成套开关设备操作引导装置技术领域0001本发明涉及一种智能化成套开关设备,尤其是成套开关设备操作引导装置。背景技术0002目前,成套开关设备的投运行,需要使用单位编制一系列的安全操作规程来指导操作者使用成套开关设备,但是这些操作规程往往都是针对整个配电室的设备来编制的,比较笼统,而成套开关设备根据类型,如进线柜、馈线柜、母线提升柜、电压。

5、互感器柜等的不同,其操作也不同;且中高压设备的机械闭锁零部件比较多,操作者对每个类型的成套设备的操作都比较被动,在“停、送”过程中容易出现“误操作”,导致电力事故的发生。0003现在,成套开关设备上常用的“智能开关状态显示仪”的语音防误提示功能,其实是人为误操作开关设备后,靠采集相应电器元件辅助触点变化而进行语音播报。实际上,在操作者听到语音播报时,错误的操作已经发生,电力事故已经不可避免,再进行相应的语音播报已经没有意义了;同时,设备在运行中,操作人员接近设备时,“智能开关状态显示仪”也不具备自动识别、播报成套设备当前状态和引导其正确的“下一步”操作,只能凭借操作人员的视觉观察来判断状态,靠。

6、积累的经验来操作成套开关设备,再借助语音来核对操作的正确性。尤其成套开关设备在检修、备用等情况下,通常的做法是在设备上悬挂“禁止合闸”等警示标语牌来提示其他人员,但这类配套设施往往会被忽略,造成风险。发明内容0004本发明的目的是提供一种能够通过语音提示正确操作步骤和警戒状态,有效降低操作失误,保障操作人员和设备安全的成套开关设备操作引导装置。0005一种成套开关设备操作引导装置,其特别之处在于,包括微控制器,该微控制器分别与高电压采集电路、开关设备状态检测电路、和按键输入电路电连接,该微控制器还与语音集成电路电连接,该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。0006其中微控制器还与热释电红。

7、外传感器电连接从而检测人体接近信号,在该热释电红外传感器上安装有菲涅尔透镜。0007其中微控制器还与温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度和湿度,而该微控制器与开关设备内的降温除湿器连接。0008其中开关设备状态检测电路和按键输入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连接。0009其中开关设备状态检测电路还与LED平面管显示模块电连接从而显示开关设备状态。0010其中还包括开关电源,该开关电源与微控制器连接从而供电。0011其中微控制器为PIC单片机。0012本发明公开了一种成套开关设备操作引导装置,能够实现成套开关设备的操作过程全部采用语音引导和LED平面管动态显示,并具有人体接近感应和“检修”。

8、等状态下的警说明书CN102354912ACN102354922A2/3页4示音播放提示功能,有效降低操作失误,保障操作人员和设备安全。附图说明0013附图1为本发明的原理框图;0014附图2为本发明中微控制器的控制流程图;0015附图3为本发明中微控制器的控制流程图。具体实施方式0016如图1所示,本发明包括微控制器,具体可采用PIC单片机,该微控制器分别与高电压采集电路、开关设备状态检测电路、和按键输入电路电连接,该微控制器还与语音集成电路电连接,该语音集成电路与扬声器连接从而给出语音提示。0017微控制器还与热释电红外传感器电连接从而检测人体接近信号,在该热释电红外传感器上安装有菲涅尔透。

9、镜,微控制器还与温湿度传感器电连接从而检测开关设备的温度和湿度,而该微控制器与开关设备内的降温除湿器连接。开关设备状态检测电路和按键输入电路通过光耦隔离电路与微控制器电连接,开关设备状态检测电路还与LED平面管显示模块电连接从而显示开关设备状态,还包括开关电源,该开关电源与微控制器连接从而供电。0018开关设备状态检测电路检测开关设备主要元器件辅助触点的分、合状态,高电压采集电路采集高压传感器的电压信号并进行处理,温湿度传感器采集温湿度传感器的信号,热释电红外传感器通过菲涅尔透镜检测人体接近信号并放大,微控制器接受上述的按键信号、开关设备状态信号、高电压信号、热释电红外传感器信号并进行处理,产。

10、生控制信号,用串口通信的方式传输给语音集成电路,语音集成电路发出相应命令通过功率放大电路,用扬声器播报。0019使用中,可以通过按键设置“禁止合闸,线路有人工作”等警示语,配合热释电红外传感器对成套开关设备进行警戒;LED平面管显示模块同时根据开关设备状态的变化而显示设备一次系统的当前情况;微控制器对温湿度传感器信号进行处理,控制输出继电器的吸合,进而控制成套设备上的加热板和风机对成套开关设备内的湿度和温度进行调节;四组触点的机械拨动开关对成套开关设备的耐压试验状态和正常运行状态进行切换。0020采用上述结构的成套开关设备语音引导和状态显示装置,微控制器检测到热释电红外传感采集的人体接近信号、。

11、开关设备状态信号、高电压信号判断处理,控制语音集成电路及扬声器,发出操作语音引导;同时采集温湿度传感器信号与系统设定值比较,输出控制继电器的吸合、释放,从而启、停加热器和风扇,达到成套开关设备的除湿和降温。0021以下举例说明本发明的使用方式0022如图2、3所示,成套开关设备操作引导装置以下简称“装置”在馈线柜上运行后,此时,若该馈线柜所带负荷不能断电,则操作人员可以按下“禁止分闸按键”对该柜进行警戒引导;0023当其他人员进入装置的人体接近感应区内,触发装置开始工作参见相应流程图,装置检测到有高电压信号输入,同时若检测到“禁止分闸按键”有输入,微控制器采用三线串口通信方式把语音集成电路的存。

12、储器中“警戒引导语音1”文件的地址置位,让语音说明书CN102354912ACN102354922A3/3页5集成电路发出相应命令通过功率放大电路以及扬声器播报“设备运行中,禁止分闸”的语音,实现对设备的警戒提示,同时闭锁其他引导工作;0024若“禁止分闸按键”没有被按下,设备运行中有操作人员进行装置的人体接近感应区内,装置自动检测“停电按键”是否有输入,而进行语音提示,检测到没有输入信号时,微控制器按照上述的方式控制发出“该柜带电运行中,请注意安全”的运行提示语音;0025如果人员停留超过3秒钟,接着发出“是否执行停电程序,确认请按“停电按键”的提示,当需要对成套设备执行“停电”操作时,操作。

13、人员按下“停电按键”,装置接受到输入信号后,执行停电引导程序,开始依次检测开关设备状态,首先检测断路器若在合闸位置时,发出“当前断路器合闸状态,请分断路器”的引导语音,同时等待操作人员对断路器进行分闸操作,超过6秒未检测到断路器分闸位时,装置播报“请分断路器”。0026具体操作步骤1确认断路器处于试验位置或工作位置;2通过远程发分闸命令或柜前逆时针旋转分合闸控制转换45度左右;3听到断路器分闸动作,且分闸指示亮起时断路器分闸完成”的引导语音;0027若检测断路器不在合闸位置,自动检测断路器是否在分闸位置,在分闸位置时,装置输出停电操作异常语音“异常检测到断路器已处于分位,请确认断路器是否已分闸。

14、或线路故障,注意;谨慎操作”;0028若也检测不到分闸位置则发出“异常检测不到断路器分、合位置,请立即排除故障”语音引导处理,操作人员按引导对断路器正常分闸后,装置检测到断路器由合到位后,通过检测高电压是否还有输入,来判定分闸是否成功,当检测高电压信号消失后,依次检测断路器手车是否在工作位置,接地开关分闸位置发出不同语音引导操作参见相应流程图,直到停电完成。0029装置可以执行引导语音共分为六类分别是警戒引导语音、运行引导语音、送电引导语音、停电引导语音,送电操作异常引导语音、停电操作异常引导语音,能覆盖成套开关设备运行、停电、送电等操作引导,可有效降低人为操作事故。说明书CN102354912ACN102354922A1/2页6图1图2说明书附图CN102354912ACN102354922A2/2页7图3说明书附图CN102354912A。

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