一种远程遥控空气开关系统的制作方法
[0001]本实用新型涉及空气开关技术领域，尤其是一种远程遥控空气开关系统。
[0002]众所周知，无论在工业用电还是家庭用电上，空气开关发挥着重要保护作用，但是空气开关不具备定时跳闸和遥控跳闸的功能。脱离不了人工近距离控制。如果工作人员下班后忘记关断用电设备电源，就必须有能够接触到电源开关的人才能切断电源；又如需要远距离紧急关断建筑内所有用电设备，或者在下班后定时断电，让在场人员自觉离场，这都需要人工操作。
[0003]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种远程遥控空气开关系统。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种远程遥控空气开关系统，它包括手机端发射模块、接收模块、控制模块、继电器模块和空气开关模块；
[0006]所述手机端发射模块产生可识别信号并将信号发射出，所述接收模块接收信号并将信号输入至控制模块，所述控制模块将信号进行整理后输入至继电器模块并通过接收模块将信号反馈给手机端发射模块，所述继电器模块产生控制信号并将控制信号输入至空气开关t吴块；
[0007]所述控制模块还电性连接有提供时钟信号的时钟电路。
[0008]优选地，所述控制模块包括控制电路，所述控制电路包括STC12C5052AD控制芯片，所述STC12C5052AD控制芯片的XTAL2端脚和XTALl端脚并联有第一晶振器，所述STC12C5052AD控制芯片的RST端脚通过第一电容接入电源，所述STC12C5052AD控制芯片的Pl.5端脚和Pl.4端脚与时钟电路连接，所述STC12C5052AD控制芯片的P3.5端脚与继电器模块的输入端连接。
[0009]优选地，所述时钟电路包括时钟芯片，所述时钟芯片的SCL端脚和SDA端脚分别与STC12C5052AD控制芯片的Pl.4端脚和Pl.5端脚连接，所述时钟芯片的OSCI端脚和OSCCO端脚并联有第二晶振器，所述时钟芯片的VDD端脚同时连接有第一二极管和第二二极管并通过第一二极管连接有BTI电源。
[0010]优选地，所述继电器模块包括继电器模块电路，所述继电器模块电路包括继电器和第一三极管，所述第一三极管的基极通过第五电阻与STC12C5052AD控制芯片连接，所述第一三极管的基极和发射极并联有第七电阻，所述第一三极管的集电极与继电器的输入端连接，所述继电器两端并联有第三二极管，所述继电器的输出端与空气开关模块的输入端连接。
[0011]由于采用了上述方案，本实用新型通过手机端发射模块和接收模块实现无线数据信号互递，避免了人工直接操作；并且，利用时钟电路为系统提供时钟信号，方便操作，其操作简单，具有很强的实用性。
[0012]图1是本实用新型实施例的系统原理框图；
[0013]图2是本实用新型实施例的控制电路的电路结构示意图；
[0014]图3是本实用新型实施例的时钟电路的电路结构示意图；
[0015]图4是本实用新型实施例的电器模块电路的电路结构示意图。
[0016]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0017]如图1至图4所示，一种远程遥控空气开关系统，它包括手机端发射模块1、接收模块2、控制模块3、继电器模块6和空气开关模块5 ;手机端发射模块I产生可识别信号并将信号发射出，接收模块2接收信号并将信号输入至控制模块3，控制模块3将信号进行整理后输入至继电器模块6并通过接收模块2将信号反馈给手机端发射模块1，继电器模块6产生控制信号并将控制信号输入至空气开关模块5 ;控制模块3还电性连接有提供时钟信号的时钟电路4。本实施例通过手机端发射模块I和接收模块2实现无线数据信号互递，避免了人工直接操作；并且，利用时钟电路4为系统提供时钟信号，方便操作，其操作简单，具有很强的实用性。并且，其实施例的工作原理为:首先在控制模块3程序中设置唯一可以控制该装置的手机号码，由该号码手机端发射模块I发出一组可识别的信息，可控制空气开关5模块定时和随时跳闸。每次空气开关模块5动作后系统发送空气开关的状态信息到手机上，手机用户能够实时获取反馈信息，了解系统是否正常工作。
[0018]本实施例的控制模块3包括控制电路，其控制电路可采用如图2的电路结构，即包括STC12C5052AD控制芯片Ul，STC12C5052AD控制芯片Ul的XTAL2端脚和XTALl端脚并联有第一晶振器XTl，STC12C5052AD控制芯片Ul的RST端脚通过第一电容Cl接入电源，STC12C5052AD控制芯片Ul的Pl.5端脚和Pl.4端脚与时钟电路4连接，STC12C5052AD控制芯片Ul的P3.5端脚与继电器模块6的输入端连接。
[0019]同时，时钟电路4可采用如图3所示的电路结构，即包括时钟芯片U2，时钟芯片U2的SCL端脚和SDA端脚分别与STC12C5052AD控制芯片Ul的Pl.4端脚和Pl.5端脚连接，时钟芯片U2的OSCI端脚和OSCCO端脚并联有第二晶振器XT2，时钟芯片U2的VDD端脚同时连接有第一二极管Dl和第二二极管D2并通过第一二极管Dl连接有BTI电源T。其第二晶振器XT2采用11.0592MHz晶振，保证时钟芯片U2的准确。
[0020]此外，本实施例的继电器模块6包括继电器模块电路，其继电器模块电路可采用如图4所示的电路结构，即包括继电器U3和第一三极管Q1，第一三极管Ql的基极通过第五电阻R5与STC12C5052 AD控制芯片Ul连接，第一三极管Ql的基极和发射极并联有第七电阻R7，第一三极管Ql的集电极与继电器U3的输入端连接，继电器U3两端并联有第三二极管D3，继电器U3的输出端与空气开关模块5的输入端连接。因继电器U3是一种电子控制器件，可用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器模块6采用SRD-5VDC — SL — C松乐继电器。工作电压为DC5V，可控制AC220V的用电设备，完全可以满足控制空气开关模块5的工作。
[0021]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，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。
1.一种远程遥控空气开关系统，其特征在于:它包括手机端发射模块、接收模块、控制模块、继电器模块和空气开关模块； 所述手机端发射模块产生可识别信号并将信号发射出，所述接收模块接收信号并将信号输入至控制模块，所述控制模块将信号进行整理后输入至继电器模块并通过接收模块将信号反馈给手机端发射模块，所述继电器模块产生控制信号并将控制信号输入至空气开关模块； 所述控制模块还电性连接有提供时钟信号的时钟电路。2.如权利要求1所述的一种远程遥控空气开关系统，其特征在于:所述控制模块包括控制电路，所述控制电路包括STC12C5052AD控制芯片，所述STC12C5052AD控制芯片的XTAL2端脚和XTALl端脚并联有第一晶振器，所述STC12C5052AD控制芯片的RST端脚通过第一电容接入电源，所述STC12C5052AD控制芯片的Pl.5端脚和Pl.4端脚与时钟电路连接，所述STC12C5052AD控制芯片的P3.5端脚与继电器模块的输入端连接。3.如权利要求2所述的一种远程遥控空气开关系统，其特征在于:所述时钟电路包括时钟芯片，所述时钟芯片的SCL端脚和SDA端脚分别与STC12C5052AD控制芯片的Pl.4端脚和Pl.5端脚连接，所述时钟芯片的OSCI端脚和OSCCO端脚并联有第二晶振器，所述时钟芯片的VDD端脚同时连接有第一二极管和第二二极管并通过第一二极管连接有BTI电源。4.如权利要求2所述的一种远程遥控空气开关系统，其特征在于:所述继电器模块包括继电器模块电路，所述继电器模块电路包括继电器和第一三极管，所述第一三极管的基极通过第五电阻与STC12C5052AD控制芯片连接，所述第一三极管的基极和发射极并联有第七电阻，所述第一三极管的集电极与继电器的输入端连接，所述继电器两端并联有第三二极管，所述继电器的输出端与空气开关模块的输入端连接。
【专利摘要】本实用新型涉及空气开关技术领域，尤其是一种远程遥控空气开关系统。它包括手机端发射模块、接收模块、控制模块、继电器模块和空气开关模块；手机端发射模块产生可识别信号并将信号发射出，接收模块接收信号并将信号输入至控制模块，控制模块将信号进行整理后输入至继电器模块并通过接收模块将信号反馈给手机端发射模块，继电器模块产生控制信号并将控制信号输入至空气开关模块；控制模块还电性连接有提供时钟信号的时钟电路。本实用新型通过手机端发射模块和接收模块实现无线数据信号互递，避免了人工直接操作；并且，利用时钟电路为系统提供时钟信号，方便操作，其操作简单，具有很强的实用性。
【申请日】2015年6月30日

1、控制回路的基本要求

开始学习控制回路之前，我们先了解一下控制回路需要具备哪些基本的功能：

• （1）能进行手动跳合闸和由保护和自动装置的跳合闸；
• （2）具有防止断路器多次重复动作的防跳回路；
• （3）能反映断路器位置状态；
• （4）能监下次操作时对应跳合闸回路的完好性；
• （5）有完善的跳、合闸闭锁回路；

根据控制回路的几点基本要求，我们以10kV的PSL641保护装置为例，分为五个步骤，一步步搭建基本的控制回路，并了解每个部分的作用。

首先，能够完成保护装置的跳合闸是控制回路最基本的功能。这个功能的实现很简单，回路如下图所示。

假定断路器在合闸状态，断路器辅助接点DL常开接点闭合。当保护装置发跳闸命令，TJ闭合时，正电源-> TJ-> LP1-> DL-> TQ-> 负电源构成回路。跳闸线圈TQ得电，断路器跳闸。合闸过程同理。 分闸到位后，DL常开接点断开跳闸回路。DL常闭接点闭合，为下一次操作对应的合闸回路做好准备。 利用DL常开接点断开跳闸电流，一是为了防止TJ粘连造成TQ烧坏（因为TQ的热容量是按短时通电来设计的）；二是因为如果由TJ来断开合闸电流，由于TJ接点的断弧容量不够，容易造成TJ接点烧坏（HJ也是一样的道理），这就为下一次保护跳闸（或合闸）埋下了隐患且不易被发现。

（2）跳闸/合闸保持回路

为了防止TJ先于DL辅助接点断开（如开关拒动等情况），我们增加了“跳闸自保持回路”。该回路可以起到保护出口接点TJ以及可靠跳闸的作用。增加的部分用红色标记，R在0.1Ω左右。当分闸电流流过TBJ时，TBJ动作，TBJ1闭合自保持，直到DL断开分闸电流。这时无论TJ是否先于DL断开，都不会影响断路器分闸，也不会烧坏TJ。

TBJ我们有时也叫它“防跳继电器”。这是因为它有另一个非常重要的功能：防跳。 防跳的概念：所谓的防跳，并不是“防止跳闸”，而是“防止跳跃”。当合闸于故障线路时，保护会发跳令将线路跳开。如果此时HJ接点发生粘连，断路器就会在短时间内反复跳、合、跳、合。。。这就是“跳跃现象”。（断路器跳闸时间需要30-60ms，合闸时间需要60-90ms，一个跳合周期只需要150ms，很容易在短时间内完成几个周期的跳合跳的循环）跳跃现象轻则对系统造成多次冲击，严重时可能使断路器爆炸。所以“防跳”回路是必不可少的。下图中我们增加了防跳回路的部分，用绿色标记。

TBJ是一个双线圈继电器，由串接与跳闸回路的电流启动线圈TBJ，和接于防跳回路的电压自保持线圈TBJV组成。在跳闸过程中，当有分闸电流流过TBJ时，防跳回路中的TBJ2闭合，电压自保持线圈启动，TBJV2闭合，TBJV1断开。

如果在保护跳闸期间，HJ发生粘连，HJ->LP2->TBJV2->TBJV这条回路接通，TBJV电压自保持，使得TBJV1始终断开，合闸回路始终处于断开状态。这也就是防跳的目的：将断路器保持在跳闸状态。如果跳闸期间没有跳令存在，则在断路器完成分闸后，跳闸回路被DL常开接点断开，TBJ电流线圈失电，此时由于HJ是断开的，不能形成TBJV电压自保持，复归。TBJV1重新闭合，合闸回路完好，不影响下次的跳合闸。 需要注意，接于跳闸回路的TBJ电流线圈，要求其在分闸时造成的压降要小。规程规定不能大于控制电源额定电压的5%。TBJ电流线圈的额定动作电流不能大于分闸电流的50%，保证TBJ在跳闸过程中可靠动作。

在有些断路器中也设置了防跳回路，它一般是由电压型继电器完成防跳功能的。但操作箱中的防跳回路与断路器中的防跳回路一般不能同时使用，以免产生寄生回路。通常断路器自身有防跳回路的用其自身的防跳回路，没有的用操作箱的防跳回路。防跳总结起来就是：1、跳闸回路接通时切断合闸回路接通的可能；2、防跳继电器并接合闸线圈，通过跳闸回路接通与否来控制。

（4）断路器位置监视回路

前面提到，控制回路应该能够反映断路器的位置状态以及跳合闸回路的完整性。所以我们在回路中增加了TWJ、HWJ来监视跳闸回路、合闸回路的完整性。图中用蓝色表示。

TWJ和HWJ的常闭接点串联来发出“控制回路断线”的信号。回路完好时，TWJ和HWJ必然有一个启动。当控制回路异常时，TWJ和HWJ均失电，报“控制回路断线”。同时用TWJ的常开接点起动绿灯，HWJ的常开接点起动红灯。绿灯亮，表示断路器在分闸状态，合闸回路完好；红灯亮，表示断路器在合闸状态，跳闸回路完好。

除了保护装置跳合闸外，控制回路还需要具备遥分遥合，就地分合的功能。其基本的原理是类似的，就不赘述了。增加的部分图中用橙色表示。

图中的KKJ是一只双位置继电器。它一个线圈得电后即使该动作电压消失，继电器还是保持在原来状态，知道另外一个线圈得电才能使继电器转换到另外一种状态。比如手分/遥分，使KKJ=0，只有手合/遥合后才能使KKJ=1。 KKJ的作用是用来判断是正常的分合闸操作，还是故障时保护装置的跳合闸动作。当正常的分合闸操作时，KKJ应变位，当保护动作跳合闸时，KKJ应不变位。KKJ的常开接点提供给“事故总”信号以及重合闸装置使用。

为保证断路器工作的安全，控制回路往往采取多种闭锁措施，当条件不满足时，禁止断路器的操作。常见的闭锁回路一般有三种：

• A、断路器的操作系统异常时对分、合闸回路进行闭锁。当液压/气压操作机构压力过高或过低，弹簧操作机构弹簧未储能，SF6断路器的SF6压力低等，这些都将串接在跳、合闸回路中的常闭接点断开，不允许断路器分合。
• B、存在不通电源需要并列的场合，断路器控制回路要增加同期闭锁回路。
• C、为了防止误操作的防误闭锁回路，在不具备操作条件时将控制回路断开。

以上所讨论的是三相操作的断路器控制回路。在220kV及以上系统中，通常采用分相操作的控制回路。分相操作控制回路看似复杂，其实原理是相同的，就不再赘述了。但分相操作控制回路有双组跳圈，第一组与合圈公用一组电源，第二组跳圈单独使用一组电源。两组直流电压相互独立。另外，每组跳闸回路都有一套三相不一致保护。

• 增加了防跳回路的控制回路已得到了一定的完善，但是仍存在问题：例如断路器的操动系统存在问题（液压、气压过高或过低，弹簧储能尚未完成等），此时进行分、合闸操作，则很容易导致分、合闸的动作失败。
• 例如：断路器的操动机构为弹簧，若弹簧储能未完成，则分、合闸动作不能完成，或完成得不到位，容易对设备造成损害。故需增加闭锁回路，防止此类情况发生。下面以弹簧操动机构的断路器举例，简要说明一下增加弹簧储能闭锁回路的二次回路。

B1：弹簧储能未完成时闭合 若弹簧储能未完成，则B1闭合，线圈K3、KL得电，最终导致辅助触点KL、K10跳开，此时无论是合闸还是分闸均无法实现，起到了所期望的闭锁效果。

控制回路断线原理控制回路断线信号是由跳位继电器（TWJ）常闭触点与合位继电器（HWJ）常闭触点串联构成的。 正常情况下，TWJ及HWJ其中一个励磁，一个失磁，故常闭触点也将一个闭合，一个打开。当有什么原因引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，常闭触点同时闭合时，就会出现“控制回路断线”信号，开关将不能分闸或合闸。 引起控制回路断线信号的原因有：

• 1）控制电源熔丝熔断或空开跳开，TWJ、HWJ继电器同时失磁，控制回路断线信号报出。
• 2）跳合闸线圈损坏，回路不通。
• 3）断路器辅助接点DL出问题，同样引起外回路不通。
• 4）由开关机构箱引至控制回路的各种闭锁信号（如弹簧未储能、气压低闭锁等），引起控制回路断线。

注意： 出现控制回路断线信号，若开关处于分闸状态，表明合闸回路有问题，不能合闸；若开关处于合闸状态，表明分闸回路有问题，不能分闸。必须指出：当开关在合闭状态，合闸回路的完整性被破坏时，或开关在跳闸状态，跳闸回路的完整性被破坏时，不能报出控制回路断线信号。

对开关进行分、合闸时，由于位置继电器的触点切换并不是完全同步的，如开关由分到合，TWJ的常闭触点已经闭合，而HWJ的常闭触点还没有打开，中间一般会有几十个毫秒两者都闭合的情况，如果不加判断延时，则会误报控制回路断线，监控人员对开关进行遥控分、合闸时也时常会有控制回路断线发上来，但又马上复归的情况，就是因为位置继电器的触点切换不同步造成的。

• KKJ继电器实际上就是一个双圈磁保持的双位置继电器。该继电器有一动作线圈和复归线圈，当动作线圈加上一个“触发”动作电压后，接点闭合。此时如果线圈失电，接点也会维持原闭合状态，直至复归线圈上加上一个动作电压，接点才会返回。当然这时如果线圈失电，接点也会维持原打开状态。手动/遥控合闸时启动KKJ的动作线圈，手动/遥控分闸时启动KKJ的复归线圈，而保护跳闸则不启动复归线圈。

• KKJ与TWJ串起来构成事故总信号，当开关处于手合后位置（KKJ=1），且开关在跳位时（TWJ=1），发事故总信号。

• 除了手跳/遥跳外，其他通过保护跳闸与开关偷跳都会发事故总信号，注意：在现场对开关进行紧急分闸，由于没有经过控制回路使KKJ继电器复归，也会发事故总信号。

• 手合/遥合开关时由于TWJ返回较慢，当KKJ=1后，TWJ还持续几十毫秒，导致会发事故总信号，AVC系统对变电所内电容器进行合闸时，时常有单独的事故总信号发上来。