СПОСОБ БЛОКИРОВКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
SWITCHING LOCKOUT METHOD OF ELECTRICAL INSTALLATIONS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Заявляемое изобретение относится к блокирующим устройствам электроустановок, например подстанций, распределительных устройств электростанций, позволяющих блокировать устройства в состояниях «включено» или «отключено» по определенной последовательности коммутационных действий, задаваемых бланками переключений и логическими схемами управления.
Известен способ Гинодмана механической блокировки переключения электроустановок, с помощью блокировочного устройства, содержащего механические блокировочные замки с индивидуальными ключами и обменные рейки [1 стр.58-67, рис. 40-43], причем каждый замок обеспечивает блокирование электроустановки в состоянии «включено» или «отключено», а обменные рейки - необходимую последовательность блокирования переключений электроустановок. Необходимая последовательность переключений достигается путем блокирования первоочередных электроустановок замками Гинодмана и снятия с данных замков ключей. Снятые ключи устанавливаются в обменную рейку, представляющую замок, открываемый несколькими индивидуальными ключами. Открывание обменной рейки выдает ключ (ключи) для выполнения последующих операций блокировки электроустановок. Такой процесс может продолжаться поэтапно, в соответствии с необходимой последовательностью переключений, задаваемой индивидуальными ключами замков и обменными рейками, конструкция которых обусловлена технологическими процессами обслуживания оборудования (ремонт устройств, профилактика и т.п.).
Недостаток данного способа заключается в необходимости иметь на электроустановке два замка, блокирующих электроустановку в состояниях «включено» или «отключено», набор обменных реек, соответствующих последовательности переключений для каждого технологического процесса обслуживания оборудования.
Для сокращения количества обменных реек для различных переключений разработана универсальная обменная рейка, механически программируемая дополнительными рейками различной конфигурации [2].
С целью автоматизации процесса переключений для различных технологических процессов предложен способ электромеханической блокировки переключений с помощью блокировочного устройства, содержащего замки с электромеханическим ключом, выбранный в качестве прототипа.
Известен способ электромеханической блокировки электроустановки в состояниях «включено» или «выключено», блокировочным устройством, содержащим замок с электромеханическим ключом и с логической схемой управления ключом, возможность переключения электроустановки определяют с помощью контактной логической схемы [1, рис.40-42], состоящей из логической последовательности соединенных блокировочных контактов предыдуще заблокированных электроустановок, в случае соответствия состояния предыдуще заблокированных установок логике логической схемы, на линию управления ключом электроустановки подается напряжение, при этом разрешается управление замком с помощью электромеханического ключа, в случае несоответствия - линия обесточивается и управление замком не разрешается, при подключении ключа к линии управления, находящейся под напряжением, возможно управление замком, в случае отсутствия напряжения в линии управления - возможность переключения отсутствует, при наличии напряжения на линии управления ключом, электромеханическим ключом открывают замок, в открытом состоянии замка оператором электроустановка переводится в состояние «включено» или «выключено» и блокируется замком в данном состоянии.
Недостатком данного способа электромеханической блокировки переключения электроустановок является необходимость иметь на электроустановке два замка, блокирующих электроустановку в состояниях «включено» или «отключено», что увеличивает количество используемого оборудования. Для управления блокировочным устройством используется фиксированная логическая схема управления блокировочным устройством, конструктивно выполняемая блокировочными контактами предыдуще заблокированных электроустановок и обслуживающая одну фиксированную операцию переключений. При многошинной схеме подстанций блокирование электроустановки требует, в зависимости от различного рода переключений, различных логических схем управления блокировочными устройствами, что затрудняет их реализацию в случае конструктивного исполнения. Конструктивное исполнение логических схем требует значительного количества линий от блокировочных контактов электроустановок к блокам реализации логических схем, а также линий управления ключами от выходов логических схем до ключей, что снижает надежность блокирования электроустановок.
Целью предлагаемого способа является.
Упрощение технической реализации блокировочного устройства и повышения надежности функционирования за счет его реализации в виде автономного устройства, что исключает линии блокировочных контактов и линии управления блокировочным устройством с блоками реализации логических схем. упрощение за счет блокирования электроустановки в состояниях «включено» или «отключено» с помощью одного замка и определения этих состояний электромеханическим ключом блокировочного устройства, что исключает использование в управлении блокировочным устройством блокировочных контактов электроустановок и линий их связи с блоком логических схем. Упрощение за счет использования одного общего ключа для всех замков и идентификация замков, а, следовательно, и электрооборудования с установленным замком, не по линии управления замком, а по электронной метке, встроенной в замок и считываемой контроллером ключа.
Расширение функциональных возможностей блокирования устройств за счет использования в блокировочном устройстве вычислительного устройства, позволяющего хранить все возможные логические схемы переключений всех электроустановок в программном виде. Расширение возможностей за счет выбора из вычислительного устройства необходимой логической схемы управления блокировочным устройством исходя их общего состояния электрооборудования, определенного ключом по состоянию замков, а не по состоянию блокировочных контактов электрооборудования. Расширение возможностей за счет контроля выполняемых операций и архивирования выполненных операций.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе блокировки электроустановок блокировочным устройством, включающий: замок с электромеханическим ключом, логические схемы управления замками, определяющие состояние предыдуще заблокированных электроустановок и разрешающие управление ключом в случае истинности логического состояния, а в случае не истинности - запрещающие управление ключом, в случае истинности логического состояния логической схемы, оператором с помощью ключа деблокируется предыдущее состояние замка электроустановки, и электроустановка переводится оператором в состояние «включено» или «выключено» и блокируется в данном состоянии замком с помощью ключа, управление замком осуществляется контроллером, снабженным коммуникационным портом с вычислительным устройством, содержащим каналы он-лайн связи, в вычислительном устройстве в виде программного продукта размещаются бланки последовательности операций переключения электроустановок, а также логические схемы состояний электроустановок, разрешающие блокирование электроустановки, датчиками электромеханического ключа, подключенными к контроллеру, определяются состояния ключа: «ключ установлен» на замок, «ключ снят» с замка, а также состояния электроустановки: заблокирована в состоянии «включено», заблокирована в состоянии «отключено», находится в состоянии «переключение», которые контроллером передаются в вычислительное устройство и архивируются, причем одним замком блокируется электроустановка как в положении «включено», так и в положении «отключено», каждому замку электронной меткой присваивается номер, соответствующий электроустановке, на которую замок установлен, электромеханический ключ устанавливается оператором на замок, по состоянию датчика ключа «ключ установлен», контроллером передается команда «ключ установлен» в вычислительное устройство, вычислительным устройством выбирается текущая операция бланка переключений, установленным ключом считывается номер электронной метки замка, и передается контроллером в вычислительное устройство, где сравнивается с номером электронной метки замка электроустановки, соответствующим текущей операцией бланка переключений, в случае совпадения считанного номера электронной метки замка с номером электронной метки замка электроустановки, вычислительным устройством выбирается логическая схема управления электроустановкой, соответствующая текущей операции бланка переключений, по архивированным состояниям ранее заблокированных электроустановок, входящих в логическую схему управления текущей операцией бланка переключений, определяют истинность логического состояния логической схемы управления, в случае совпадения считанного номера электронной метки замка с номером электронной метки замка электроустановки и истинности состояния логической схемы, ключу разрешается управление замком, при несовпадении - запрещается, в случае разрешения управления замком ключ блокируется на замке, и оператором, с помощью электромеханического ключа, замок переводится в состояние «переключение», разрешающее оператору перевод электроустановки в состояние «включено» или «отключено», при переводе оператором электроустановки в состояние «включено» или «отключено», состояние электроустановки блокируется замком, при блокировании электроустановки замком в состоянии «включено» или «отключено», ключ на замке разблокируется и ключ оператором может быть снят, все состояния замка, соответствующие действию оператора по включению, отключению электроустановки, переключению, а также состояние замка при снятии ключа, фиксируются контроллером и передается в вычислительное устройство, где архивируются, если состояние замка, зафиксированное при снятии ключа, соответствует состоянию заблокированной электроустановки, заданному текущей операцией бланка переключений, то вычислительным устройством разрешается переход к следующей операции бланка оперативных переключений, а контроллеру ключа - управление замком, если состояние замка не соответствует состоянию заблокированной электроустановки, определенному по окончанию операции, заданному текущей операцией бланка переключений, или не соответствует истинности логической схемы переключения, то вычислительным устройством блокируется разрешение работы ключа по всем операциям бланка переключений, кроме операций с электроустановками, входящими в логическую схему переключений текущей операции, архивированные операции передаются вычислительным устройством по он-лайн каналу для диспетчеризации.
Принципиальным отличием способа является то, что в известном способе блокировочное устройство с замком и электромеханическим ключом выполняет только одну функция блокирования электроустановки в одном из состояний «включено» или «отключено», что требует использование двух замков, фиксирующих электроустановку в соответствующих состояниях, а в предлагаемом способе для этого достаточно одного замка.
В известном способе состояние электроустановки «включено» или «отключено» определяется блокировочными контактами, находящимися на электроустановке, а в предлагаемом способе - ключом.
В известном способе управление осуществляется по линиям управления замком, подключенным к выходам фиксированных контактных логических схем, образованных блокировочными контактами электроустановок, в предлагаемом способе управление осуществляется от автономного блокировочного устройства, не требующего линий управления, привязанных к цепям блокировочных контактов электроустановок.
В отличие от известного способа замок электроустановки определяется не по индивидуальной линии управления, соединяющей логическую схему управления с замком электроустановки, а по индивидуальному номеру электронной метки замка электроустановки, что исключает идентификацию замка по подключенной к нему линии управления.
В известном способе контактная логическая схема осуществляет блокировку одной единицы оборудования в соответствии с состоянием блокировочных контактов ранее заблокированного оборудования, соответствующего фиксированной технологической операции. В предлагаемом способе, блокировка одной единицы оборудования может осуществляться по различным логическим схемам, соответствующим различным технологическим операциям, в силу реализации логических схем управления не блокировочными контактами электроустановок, а программными логическими схемами, соответствующими ряду технологических операций с единицей оборудования, хранящимися в вычислительном устройстве.
Предлагаемый способ, в отличие от известного, в силу хранения в вычислительном устройстве всего бланка последовательности оперативных переключений, в том числе и операций, не связанных с переключениями (например, контрольные операции состояния электроустановок), позволяет осуществлять блокировку последующих операций бланка, при отсутствии выполнения предыдущих.
Предлагаемый способ, в отличие от известного, в силу наличия в вычислительном устройстве он-лайн средств связи, позволяет диспетчеризировать все технологические операции, совершаемые оператором в реальном масштабе времени.
Данный способ блокировки переключения электроустановок реализуется с помощью следующего блокировочного устройства.
Известно блокировочное устройство [1, рис. 35, 36], состоящее из замка с электромагнитным ключом и логической схемы управления, причем замок содержит: шток замка, на котором в проточке установлена запорная шайба, корпус замка из изоляционного материала в виде стакана, с отверстием в центре дна, диаметр которого равен диаметру штока замка, крышку в виде диска, закрепленную на корпусе замка, диаметром, равным диаметру корпуса замка, с отверстием в центре, во внутренней полости корпуса замка расположен шток замка, таким образом, что наружная поверхность запорной шайбы упирается во внутреннюю поверхность крышки, а конец штока замка расположен в отверстии дна корпуса замка, на штоке замка, имеющем возможность перемещаться в продольном направлении, между внутренней поверхностью запорной шайбы и внутренней поверхностью дна корпуса замка установлена пружина сжатия, в стене корпуса замка, со стороны дна, противоположено, установлены два контактных гнезда, соединенные с проводами линии управления, а электромагнитный ключ содержит: шток ключа, диаметром равным диаметру штока, на котором в проточке установлена запорная шайба ключа, корпус ключа в виде стакана, с отверстием в центре дна, диаметр которого равен диаметру штока ключа, крышку ключа из изоляционного материала в виде диска диаметром, равным диаметру корпуса ключа, с отверстием в центре, равным диаметру штока ключа, закрепленную на корпусе, с установленными на крышке ключа двумя контактными штырями, расположенными напротив контактных гнезд, таким образом, чтобы оси штока и штока ключа совпадали, внутри корпуса ключа расположена катушка электромагнита, диаметр внутреннего отверстия которой равен диаметру штока ключа, причем одна щека катушки касается внутренней поверхности крышки ключа, во внутренней полости корпуса расположен, с возможностью перемещения, шток ключа, таким образом, что наружная поверхность запорной шайбы ключа упирается во внутреннюю поверхность дна корпуса ключа, один конец штока ключа расположен в отверстии дна корпуса, а второй конец штока расположен в отверстии катушки, на штоке, между внутренней поверхностью запорной шайбы ключа и поверхностью второй щеки катушки установлена пружина сжатия, выступающая из корпуса ключа часть штока ключа снабжена державкой, логическая схема управления состоит из логически соединенных блокировочных контактов электроустановок, линия выхода которой является линией управления блокировочным устройством.
Недостатком устройства является возможность блокирования электроустановки только в одном из состояний «включено» или «выключено», что требует применение двух замков и подвода двух линий управления ключом с соответствующими логическими схемами, разрешающих блокирование электроустановки в соответствующем состоянии.
Целью устройства является расширение функциональных возможностей: за счет блокировки переключения электроустановок в состояниях «включено» или «отключено» с помощью одного замка; за счет определения состояния электроустановки «включено» или «отключено» с помощью ключа, а не блокировочными контактами электроустановки. Упрощение технической реализации за счет: исключения линий управления замками путем использования электромеханического ключа; за счет исключения контактных логических схем переключений путем хранения логических схем операций переключения электроустановок в памяти вычислительного устройства в виде программного продукта.
Поставленная цель достигается тем, что в известное блокировочное устройство, содержащее замок с электромеханическим ключом и логическую схему управления, причем замок содержит шток замка, корпус замка в виде стакана, с отверстием в центре дна, пружину сжатия, а электромеханический ключ содержит шток ключа с державкой на одном конце, корпус ключа в виде стакана, с отверстием корпуса ключа в центре дна, электромагнит,
дополнительно введены: вычислительное устройство, датчик включенного состояния электроустановки, датчик отключенного состояния электроустановки, датчик процесса переключения электроустановки из одного состояния в другое, датчик исходного состояния ключа, считыватель электронной метки, контроллер, у которого к портам ввода информации подключены: датчик исходного состояния ключа, датчик включенного состояния электроустановки, датчик отключенного состояния электроустановки, датчик процесса переключения электроустановки из одного состояния в другое, считыватель электронной метки, а к порту вывода информации - электромагнит, а к коммуникационному порту связи - вычислительное устройство.
Замок блокировочного устройства дополнительно содержит электронную метку, втулку, шайбу, штифт, причем шток замка состоит из двух частей большего и меньшего диаметров, а диаметр отверстия в центре дна корпуса замка соответствует меньшему диаметру штока замка. В центре, на наружной поверхности дна корпуса выполнена втулка, внутренний диаметр которой равен большему диаметру штока замка. Во втулке установлен, с возможностью перемещения, шток замка, причем большая часть штока замка большего диаметра выступает за наружные пределы втулки, меньшая находится во втулке, а глубина внутренней части корпуса замка не менее длины выступающей за наружные пределы втулки части штока замка большего диаметра.
На торце штока замка меньшего диаметра установлена шайба, причем внутренняя поверхность шайбы примыкает к внутренней поверхности дна корпуса замка, а на части штока замка меньшего диаметра, внутри втулки, установлена пружина сжатия, причем один конец пружины сжатия упирается в наружную поверхность дна корпуса замка, а второй конец - в торцевую поверхность перехода части штока замка меньшего диаметра в часть штока замка большего диаметра.
В глухом пазу, на наружной боковой поверхности корпуса замка, установлена электронная метка, на наружной боковой поверхности корпуса замка выполнен сквозной паз замка, а на верхней части наружной боковой поверхности корпуса замка установлен штифт.
В электромеханический ключ дополнительно введены: магнит постоянный цилиндрический, чашка, фиксатор, втулка фиксатора, ось фиксатора, шайба стопорная фиксатора, втулка опорная, П-образная скоба, пружина растяжения, индикатор, Т-образное коромысло, шайба стопорная Т-образного коромысла, две шайбы стопорных штока ключа.
Т-образное коромысло, выполнено в виде пластины, с отверстием в центре вращения, в конце первого плеча которого, перпендикулярно первому плечу, выполнен косой зуб, направленный в сторону центра вращения коромысла, со скосом во внешнюю сторону первого плеча, в конце второго плеча коромысла выполнен упор в виде прямоугольника, направленный в сторону от центра вращения коромысла.
На внутренней боковой поверхности корпуса ключа выполнен продольный паз, глубина которого не менее высоты штифта, выступающей над поверхностью корпуса замка, а ширина паза равна диаметру штифта.
На боковой поверхности корпуса ключа выполнен сквозной паз ключа, размеры которого соответствуют сквозному пазу замка, а также на боковой поверхности корпуса ключа выполнен второй сквозной паз ключа, в котором расположен считыватель электронной метки. Внутренний диаметр корпуса ключа равен внешнему диаметру корпуса замка, выполненному с возможность перемещения корпуса замка внутрь корпуса ключа, в случае расположения штифта в продольном пазу. Длина продольного паза соответствует глубине расположения корпуса замка в корпусе ключа за счет упора штифта в торцевую поверхность паза, при этом сквозной паз ключа совпадает со сквозным пазом замка, а глухой паз замка располагается напротив второго сквозного паза ключа. На наружной поверхности дна корпуса ключа установлена наружной боковой поверхностью П-образная скоба, в центре, на боковых сторонах которой выполнены отверстия диаметром, равным диаметру штока ключа, таким образом, что отверстия на дне корпуса и на боковой поверхности П-образной скобы совпадают. В отверстиях П-образной скобы и дна корпуса ключа установлен с возможностью перемещения шток ключа с державкой, расположенной со стороны второй наружной боковой поверхности П-образной скобы. На конце штока ключа, внутри корпуса ключа, соосно корпусу, установлена чашка из магнитопроводящего материала, дно которой прилегает к дну корпуса ключа, в чашке располагается нижней поверхностью магнит постоянный цилиндрический и удерживается силами магнитного тяжения, причем наружный диаметр чашки меньше внутреннего диаметра корпуса замка, а между верхней поверхностью магнита постоянного цилиндрического и торцевой поверхностью корпуса замка, расположенного в корпусе ключа, создан зазор. На внутренней поверхности П-образной скобы установлена втулка опорная, высота которой соответствует высоте оси штока ключа над внутренней поверхностью П-образной скобы, на вершине втулки опорной выполнена ось с проточкой над поверхностью вершины втулки опорной. На втулке опорной установлена пружина вращения, один конец которой закреплен на П-образной скобе, а второй на Т-образном коромысле. На оси втулки опорной установлено Т-образное коромысло между поверхностями вершины втулки опорной и шайбы стопорной Т-образного коромысла, установленной в проточке оси втулки опорной, причем внутренняя торцевая поверхность первого плеча коромысла касается наружной поверхности корпуса ключа под действием пружины вращения, а косой зуб располагается в сквозном пазе ключа и сквозном пазе замка. На штоке ключа, у внутренней поверхности второй боковой стороны П-образной скобы, выполнена конусная проточка, торцевая поверхность которой обращена к внутренней поверхности второй боковой стороны П-образной скобы. Фиксатор выполнен в виде Г-образной скобы из магнитопроводящего материала, в углу которой, на внутренней поверхности установлена втулка фиксатора, края которой выступают за пределы фиксатора. На внутренней поверхности П-образной скобы установлена ось фиксатора, на верхнем крае которой выполнена проточка оси фиксатора, на оси фиксатора, с возможностью вращения, располагается втулка фиксатора между внутренней поверхностью П-образной скобы и шайбой стопорной фиксатора, установленной в проточку оси фиксатора. Ось фиксатора установлена на внутренней поверхности П-образной скобы таким образом, что торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы располагается напротив торцевой поверхности конусной проточки, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы располагается вне зоны внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла, а между внутренней поверхностью второй боковой части Г-образной скобы и внутренней поверхностью второй боковой стороны П-образной скобы установлена пружина растяжения. На внутренней поверхности П-образной скобы установлен электромагнит, якорь которого расположен напротив наружной поверхности второй боковой части Г-образной скобы, причем при включении электромагнита, силами магнитного тяжения Г-образная скоба занимает положение, при котором торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы выходит за пределы торцевой поверхности конусной проточки штока ключа, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы располагается в зоне внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла. Индикатор выполнен в виде бруска с отверстием, в котором расположен шток ключа, и заключен между двумя стопорными шайбами штока ключа, установленными в проточки штока ключа, причем боковая поверхность индикатора касается внутренней поверхности П-образной скобы с возможностью перемещения индикатора со штоком ключа. На внутренней поверхности П-образной скобы расположены: датчик исходного состояния ключа, который при взаимодействии с индикатором срабатывает при примыкание чашки к дну корпуса ключа; датчик включенного состояния электроустановки, который при взаимодействии с индикатором срабатывает при примыкании магнита постоянного цилиндрического магнитными силами к шайбе, в положении шайбы, примкнутой к дну корпуса замка; датчик процесса переключения электроустановки из одного состояния в другое, который при взаимодействии с индикатором срабатывает в положении шайбы, с примкнутым к ней магнитом постоянным цилиндрическим, в крайнем верхнем положении в корпусе замка; датчик отключенного состояния электроустановки, который при взаимодействии с индикатором срабатывает в серединном положении шайбы с примкнутым к ней магнитом постоянным цилиндрическим, между крайним верхнем положении шайбы в корпусе замка и положении примыкания шайбы к дну корпуса замка. В блокировочное устройство дополнительно введен ригель замка, выполненный в виде пластины, со сквозным и глухим отверстиями, диаметром равным диаметру части штока замка с большим диаметром, установленной на приводе переключателя электроустановки таким образом, что во включенном состоянии электроустановки шток замка располагается в сквозном отверстии ригеля, и его расположение соответствует срабатыванию датчика включенного состояния электроустановки, в отключенном состоянии электроустановки шток замка располагается в глухом отверстии ригеля, и его расположение соответствует срабатыванию датчика отключенного состояния электроустановки, а в процессе переключения электроустановки из одного состояния в другое, шток замка упирается в поверхность пластины, и его расположение соответствует срабатыванию датчика процесса переключения электроустановки.
На чертежах изображены: фиг.1 - функциональная схема блокировочного устройства; на фиг. 2 - конструктивная схема ключа и замка в исходном состоянии блокировочного устройства; на фиг. 3 - конструктивное устройство ригеля; на фиг. 4 - блокировочное устройство в положении включенного блокирования электроустановки; на фиг. 5 - блокировочное устройство в положении отключенного блокирования электроустановки; на фиг. 6 - блокировочное устройство в положении процесса переключения электроустановки.
Блокировочное устройство содержит: вычислительное устройство 1 с контроллером 2 соединенные между собой коммуникационным портом, датчик включенного состояния электроустановки 3, датчик отключенного состояния электроустановки 4, датчик процесса переключения электроустановки из одного состояния в другое 5, датчик исходного состояния 6 ключа 7, считыватель 8 электронной метки 9, электромагнит 10 (фиг. 1). В качестве датчиков 3-6 могут быть использованы путевые выключатели, щелевые оптроны и иные датчики. В качестве считывателя 8 могут быть использованы типовые считыватели проксимити карт с модифицированной антенной. Замок блокировочного устройства (фиг. 2) состоит из штока замка 11, состоящего из двух частей большего 12 и меньшего 13 диаметров. Корпус замка 14 выполнен в виде стакана, с отверстием 15 в центре дна, диаметром равным диаметру части штока замка меньшего диаметра 13. В центре, на наружной поверхности дна корпуса 14 выполнена втулка 16, внутренний диаметр которой равен части штока замка большего диаметра 12. Во втулке 16 установлен, с возможностью перемещения, шток замка 11, причем большая часть штока замка большего диаметра 12 выступает за наружные пределы втулки 16, а меньшая находится во втулке 16, а глубина внутренней части корпуса замка 14 равна длине выступающей за наружные пределы втулки 16 части штока замка 12. На торце штока замка меньшего диаметра 13 установлена шайба 17 (например вальцовкой или винтовым соединением), причем внутренняя поверхность шайбы 17 примыкает к внутренней поверхности дна корпуса замка 14. На части штока замка меньшего диаметра 13, внутри втулки 16, установлена пружина сжатия 18, причем один конец пружины сжатия 18 упирается в наружную поверхность дна корпуса замка 14, а второй конец - в торцевую поверхность перехода части штока замка меньшего диаметра 13 в часть штока замка большего диаметра 12. В глухом пазу 19, на наружной боковой поверхности корпуса замка 14, установлена электронная метка 9, на наружной боковой поверхности корпуса замка 14 выполнен сквозной паз замка 20, а на верхней части наружной боковой поверхности корпуса замка 14 установлен штифт 21. Электромеханический ключ (фиг. 2) содержит шток ключа 22, с державкой 23 на одном конце, корпус ключа 24 в виде стакана, с отверстием корпуса ключа 25 в центре дна, электромагнит 10, магнит постоянный цилиндрический 26, чашка 27 из магнитопроводящего материала, датчик исходного состояния ключа 6, датчик включенного состояния электроустановки 3, датчик отключенного состояния электроустановки 4, датчик процесса переключения электроустановки 5 из одного состояния в другое, фиксатор 28, втулка фиксатора 29, ось фиксатора 30, шайба стопорная фиксатора 31, втулка опорная 32, П-образная скоба 33, пружина растяжения 34, индикатор 35, Т-образное коромысло 36, шайба стопорная Т-образного коромысла 37, две шайбы стопорных штока ключа 38, 39. Т-образное коромысло 36, выполнено в виде пластины, с отверстием 40 в центре вращения. В конце первого плеча Т-образного коромысла 36, перпендикулярно первому плечу, выполнен косой зуб 41, направленный в сторону центра вращения Т-образного коромысла 36, со скосом во внешнюю сторону первого плеча, в конце второго плеча коромысла выполнен упор 42 в виде прямоугольника, направленный в сторону от центра вращения Т-образного коромысла 36. На внутренней боковой поверхности корпуса ключа 24 выполнен продольный паз 43, глубина которого не менее высоты штифта 21, выступающей над поверхностью корпуса замка 14, а ширина продольного паза 43 равна диаметру штифта 21. На боковой поверхности корпуса ключа 24 выполнен сквозной паз ключа 44, размеры которого соответствуют сквозному пазу замка 20, а также на боковой поверхности корпуса ключа 25 выполнен второй сквозной паз ключа 45, в котором расположен считыватель 8 электронной метки 9, который закрепляется в во втором сквозном пазу ключа 45, например, клеевым методом. Внутренний диаметр корпуса ключа 24 равен внешнему диаметру корпуса замка 14, выполненному с возможность перемещения корпуса замка 14 внутрь корпуса ключа 24, в случае расположения штифта 21 в продольном пазу 43. Длина продольного паза 43 соответствует глубине расположения корпуса замка 14 в корпусе ключа 24 за счет упора штифта 21 в торцевую поверхность паза 43, при этом сквозной паз ключа 44 совпадает со сквозным пазом замка 20, а глухой паз замка 19 располагается напротив второго сквозного паза ключа45. На наружной поверхности дна корпуса ключа 24 установлена (например, винтовым соединением) наружной боковой поверхностью П-образная скоба 33, в центре, на боковых сторонах которой выполнены отверстия скобы 46,47, диаметром, равным диаметру штока ключа 22, таким образом, что отверстие корпуса ключа 25 на дне корпуса ключа 24 и на боковой поверхности П-образной скобы 33 совпадают. В отверстиях П-образной скобы 46, 47 и дна корпуса ключа 24 установлен с возможностью перемещения шток ключа 22 с державкой 23, расположенной со стороны второй наружной боковой поверхности П-образной скобы 33. На конце штока ключа 22, внутри корпуса ключа 24, соосно корпусу ключа 24, установлена чашка 27 из магнитопроводящего материала, например вальцовкой или резьбовым соединением. Причем дно чашки 27 прилегает к дну корпуса ключа 24. В чашке 27 располагается нижней поверхностью магнит постоянный цилиндрический 26, удерживаемый в чашке 27 силами магнитного тяжения, причем наружный диаметр чашки 27 меньше внутреннего диаметра корпуса замка 24, а между верхней поверхностью магнита постоянного цилиндрического 26 и торцевой поверхностью корпуса замка 14, расположенного в корпусе ключа 24, создан зазор. На внутренней поверхности П-образной скобы 33 установлена втулка опорная 32 (например, вальцовкой, запрессовкой и т.п.), высота которой соответствует высоте оси штока ключа 22 над внутренней поверхностью П-образной скобы 33. На вершине втулки опорной 32 выполнена ось с проточкой 48 над поверхностью вершины втулки опорной 32. На втулке опорной 32 установлена пружина вращения 49, один конец которой закреплен на П-образной скобе 33, а второй - на Т-образном коромысле 36. На оси с проточкой 48 втулки опорной 32, между поверхностями вершины втулки опорной 32 и шайбы стопорной Т-образного коромысла 37, расположенной в проточке оси с проточкой 48, установлено Т-образное коромысло 36, причем внутренняя торцевая поверхность первого плеча Т-образного коромысла 37 касается наружной поверхности корпуса ключа 24 под действием пружины вращения 49, а косой зуб 41 располагается в сквозном пазе ключа 44 и сквозном пазе замка 20. На штоке ключа 22, у внутренней поверхности второй боковой стороны П-образной скобы 33, выполнена конусная проточка 50, торцевая поверхность которой обращена к внутренней поверхности второй боковой стороны П-образной скобы 33. Фиксатор 28 выполнен в виде Г-образной скобы 51 из магнитопроводящего материала, в углу которой, на внутренней поверхности установлена втулка фиксатора 29, например пайкой, края которой выступают за пределы фиксатора 29. На внутренней поверхности П-образной скобы 33 установлена ось фиксатора 30, например вальцовкой, на верхнем крае которой выполнена проточка оси фиксатора. На оси фиксатора 30, с возможностью вращения, располагается втулка фиксатора 29 между внутренней поверхностью П-образной скобы 33 и шайбой стопорной фиксатора 31, установленной в проточку оси фиксатора. Ось фиксатора 30 установлена на внутренней поверхности П-образной скобы 33 таким образом, что торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 располагается напротив торцевой поверхности конусной проточки 50, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается вне зоны внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36. Между внутренней поверхностью второй боковой части Г-образной скобы 50 и внутренней поверхностью второй боковой стороны П-образной скобы 33 установлена пружина растяжения 34. На внутренней поверхности П-образной скобы 33 установлен электромагнит10, якорь которого расположен напротив наружной поверхности второй боковой части Г-образной скобы 51. При включении электромагнита 10, силами магнитного тяжения Г-образная скоба 51 занимает положение, при котором торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 выходит за пределы торцевой поверхности конусной проточки 50, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается в зоне внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36. Индикатор 35 выполнен в виде бруска с отверстием, в котором расположен шток ключа 22, и заключен между двумя стопорными шайбами штока ключа 38, 39, установленными в проточки штока ключа 22, причем боковая поверхность индикатора 35 касается внутренней поверхности П-образной скобы 33 с возможностью перемещения со штоком ключа 22. На внутренней поверхности П-образной скобы 33 установлены: датчик исходного состояния ключа 6, который при взаимодействии с индикатором 35 срабатывает при примыкание чашки 27 к дну корпуса ключа 24; датчик включенного состояния электроустановки 3, который при взаимодействии с индикатором 35 срабатывает при примыкании магнита постоянного цилиндрического 26 магнитными силами к шайбе 17 в положении шайбы 17, примкнутой к дну корпуса замка 14; датчик процесса переключения электроустановки 5 из одного состояния в другое, который при взаимодействии с индикатором 35 срабатывает в положении шайбы 17 с примкнутым к ней магнитом постоянным цилиндрическим 26 в крайнем верхнем положении в корпусе замка 14; датчик отключенного состояния электроустановки 4, который при взаимодействии с индикатором 35 срабатывает в серединном положении шайбы 17, с примкнутым к ней магнитом постоянным цилиндрическим 26, между крайним верхнем положении шайбы 17 в корпусе замка 14 и положении примыкания шайбы 17 к дну корпуса замка 14. Ригель замка выполнен в виде пластин 52, 53, (фиг. 3) устанавливаемых на подвижных частях переключателей электроустановок. При радиальном перемещении подвижной части переключателя пластина 52 выполняется в виде сектора, при поступательном перемещении - в линейном виде 53. На пластинах 52,53 выполнены сквозные 54, 55 и глухие отверстия 56, 57 (на фиг. 3 глухие отверстия образованы скобой 58, прикрепленной к пластинам 52, 53, например, сваркой), диаметром равным диаметру части штока замка большего диаметра 12. Пластины 52, 53 установлены на приводе переключателя электроустановки таким образом, что во включенном состоянии электроустановки шток замка 11 располагается в сквозном отверстии 54, 55, ригеля (фиг. 4), и его расположение соответствует включенному состоянию датчика включенного состояния электроустановки 3. В отключенном состоянии электроустановки шток замка 11 располагается в глухом отверстии 57, 58 ригеля (фиг. 5), и его расположение соответствует включенному состоянию датчика отключенного состояния электроустановки 4. В процессе переключения электроустановки из одного состояния в другое, шток замка 11 упирается в поверхность пластины 52 или 53 (фиг.6), и его расположение соответствует включенному состоянию датчика процесса переключения электроустановки 5.
Блокировочное устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии ключа 7 шток ключа заблокирован от перемещения вниз (фиг. 3) торцевой поверхностью первой боковой части Г-образной скобы 51, располагаемой напротив торцевой поверхности конусной проточки 50 и удерживаемой в конусной проточке 50 пружиной растяжения 34. При этом торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается вне зоны внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36 и позволяет ему поворачиваться. Срабатывание датчика исходного состояния ключа 6 под действием индикатора 35 обрабатывается контроллером 2, которым выдается сообщение вычислительному устройству об исходном состоянии ключа 7. На замок, установленный на переключателе электрооборудования, надевается ключ 7, таким образом, чтобы штифт 21 вошел в паз 43. При перемещении корпуса замка 14 косой зуб 41 отодвигает Т-образное коромысло 36, которое, при достижении штифтом 21 конца паза 43 и совпадении сквозных пазов замка 20 и ключа 44, под действием пружины вращения 49 возвращается в исходное положение и косым зубом 41 блокирует корпус замка 14 от обратного движения. При этом торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 располагается напротив торцевой поверхности конусной проточки 50, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается вне зоны внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36, вследствие чего замок может быть снят путем нажатия на упор 42 Т-образного коромысла 36 и удаления косого зуба 41 из сквозного паза ключа 44. В этом положении корпуса замка 14 считыватель 8 располагается напротив электронной метки 9, номер которой считывается контроллером 2 и передается в вычислительное устройство 1, где архивируется и сравнивается с номером электронной метки замка оборудования, подлежащего коммутации. Если номера считанной электронной метки и электронной метки коммутируемого оборудования совпали, то вычислительное устройство 1 дает команду контроллеру 2 на разрешение управления ключом, который подает напряжение на электромагнит 10. При включении электромагнита 10, силами магнитного тяжения Г-образная скоба 51 занимает положение, при котором торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 выходит за пределы торцевой поверхности конусной проточки 50, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается в зоне внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36 и оператор опускает шток ключа 22 до соединения наружной поверхности магнита постоянного цилиндрического 26 с наружной поверхностью шайбы 17. При опускании оператором штока ключа 22 торцевая поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 выходит из торцевой поверхности конусной проточки 50, наружная поверхность первой боковой части Г-образной скобы 51 касается штока ключа 22, а торцевая поверхность второй боковой части Г-образной скобы 51 располагается в зоне внутренней торцевой поверхности второго плеча Т-образного коромысла 36, вследствие чего замок не может быть снят путем нажатия на упор 42 Т-образного коромысла 36. Замок заблокирован на ключе. При опускании оператором штока ключа 22 до соединения наружной поверхности магнита постоянного цилиндрического 26 с наружной поверхностью шайбы 17 срабатывание последнего из датчиков 5-4-3 определяет текущее состояние электроустановки (см. фиг. 4-6). Каждое срабатывание датчиков 5-4-3 фиксируется контроллером 2, передается в вычислительное устройство 1, где архивируется. По окончании манипуляций переключения электроустановки оператором вводится в вычислительное устройство 1 команда окончания операции (например, с помощью клавиатуры), после чего в вычислительном устройстве сравнивается текущее состояние электроустановки по окончании операции с необходимым состоянием электроустановки, заданным бланком операций. После этого, оператор за державку 23 поднимает шток ключа 22, отрывает магнит постоянный цилиндрический 26 от шайбы 17, и переводит ключ 7 в исходное состояние. Если значения вышеуказанных состояний электроустановки совпали, вычислительное устройство 1 выдает команду контроллеру 2 на разрешение работы ключа, если состояния не совпали, или не было команды об окончании операции переключения, контроллер 2 блокирует дальнейшую работу ключа 7, оставляя ключ в исходном состоянии, кроме повторной работы с последним замком.
Источники информации:
1. Лабок О.П., Семенов Г.Г. Управление разъединителями, сигнализация и блокировка. М:, Энергия, 1978.
2. Патент РФ № 2010865
3. Разработка технических требований на устройства блокировки оперативных переключений с использованием современных технических средств. НИИ «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ», Обзор и анализ применяемых и предлагаемых устройств оперативной блокировки. №3521тм-т2. М:, 1996.