400V开关柜报警装置的研制要求

1、400V开关柜报警装置的研制要求35kV供电系统监控报警模块1500V直流供电系统监控报警模块课题选择各变电所内的SCADA监控报警系统 在SCADA监控报警系统中可实现对35kV供电设备的每一个开关进行实时监控。如果某一个开关发生跳闸动作，电脑监控页面相应的开关就会有报警显示。如左图中到103断路器发生了跳闸动作就会发生闪烁报警，并且伴有蜂鸣报警声。 1500V直流监控系统也可实现各个开关的实时监控。如果某一个开关发生跳闸动作，电脑监控页面相应的开关就会有报警显示。400V供电系统监控报警模块400V供电系统主要为信号、通讯、安全门、照明、广告、车站广播等多个部门和设备提供电源，而在监控系统

2、中只对变压器失压造成进线断路器及三级负荷跳闸进行报警记录（如图所示），而具体的某一个400V开关发生故障SCADA系统不会发出报警信号。值班人员不能及时发现跳闸等故障信息。轻 轨 轻 轨 轻 轨 轻 轨 400V低压设备室 1500V直流设备室 35kV设备室 值班室值班员接到电力调度电话后才能得知发生故障跳闸发生跳闸对400V开关状态无法实时监控400V开关柜室距离值班室距离远，开关跳闸无法及时发现400V开关故障跳闸之后不及时处理影响运营2时效性差1监控难3影响运行4工作量大需要安排人员对400V开关进行定期的巡视检查400V开关柜报警装置研制 向设备厂家进行技术咨询，并到同类企业了解情况

3、，未找到适合津滨轻轨的400V开关柜报警装置。 因此我小组决定要研制400V开关柜报警装置来填补这个空白。为实现400V开关故障跳闸能及时处理，保证安全运行，报警装置研制成功后必须能实现2项性能。目标设定1.实现400V开关故障跳闸报警功能，发出声光报警，并能 第一时间被值班员发现。2.故障报警信息明确，报警成功率为100%。提出方案并确定最佳方案400V开关柜报警装置报警装置结构要求报警装置的安全性和功能性达标成品要为一个整体，便于安装，不影响变电所的布局元件易采购布局合理线路连接，焊接，安装应牢固运用PDCA循环理论开展活动报警装置的实用性要在供电系统发挥作用对报警装置进行多次测试与实验多

4、进行改进，要使其实用而且美观积极与甲方进行交流并得到推广报警装置能够提高轻轨运行的安全性与 稳定性SCADA监控系统报警芯片单片机进行软件编程低压监控子站系统主控制器信号传输途径低压监控子站系统断路器辅助触点 单片机KD9561报警芯片报警方式SCADA报警系统LCD显示报警扬声器报警二极管发光报警加装监控模块语音报警装置外观材质铁皮外壳木质结构 PVC材质结构不锈钢壳体加装馈线开关监视模块。监视模块信号传入400V监控子站。400V低压监控子站再将信号传送到SCADA,通过SCADA进行报警。软件编程。无需外部电源。方案一使用单片机。需外部电源供电。断路器辅助触点信号传送到单片机。软件编程。

5、扬声器报警。液晶显示跳闸信息。方案二使用报警芯片需外部电源利用断路器辅助触点信号来控制报警芯片双色发光二极管指示扬声器报警方案三方案一分析400V馈线开关加装馈线开关监控模块400V低压监控子站电力监控系统有故障记录发出声光报警 优点1、线路故障报警信息通过总线传输到24小时有人值守的控制室，提高了故障处理的及时性2、充分利用了现有的电力监控SCADA系统3、无外接电源，运行稳定4、能够提供声光和文字报警，并能保存报警记录 成本成本计算：每站需要109个模块，每个3000元，材料费约33万元，技术服务费3-5万元，共计约36-38万元加装通讯模块编程 缺点1、造价成本过高2、对现有电力监控系统

6、有一定的影响3、软件编程不开放需由厂家处理 故不选用此方案！数量（个）单价（元）技术服务费（万元）共计（万元）模块10930003-536-38方案二分析400V馈线开关编程单片机 缺点1、需要外部电源2、单片机编程复杂不易实现 故不选用此方案！直接采集断路器辅助触点信号LCD显示故障信息扬声器发出声音报警发出光线报警 优点1、线路故障报警信息传输到24小时有人值守的控制室，提高了故障处理的及时性。2、能够提供声光报警，及文字报警。3、对设备无任何影响，具有自我控制和保护功能。4、自主研发，成本低。 成本成本计算：每个报警装置约需费用1000元。方案三分析400V馈线开关直接采集断路器辅助触点

7、信号无需编程报警芯片 优点1、线路故障报警信息通过总线传输到24小时有人值守的控制室，提高了故障处理的及时性2、能够提供声光报警3、具有自我控制和保护功能4、对设备无任何影响5、自主研发，成本低主控制回路加装保险和开关，实现自我控制和保护功能扬声器发出声音报警二极管发出光线报警 成本成本计算：每个报警装置，约需费用200400元。该方案可实现对400V开关故障跳闸进行声光报警，并具有自我控制和保护功能，采集断路器辅助触点信号对设备无任何影响，自主研发成本低，无需编程易于实现。 故选用此方案！ 缺点1、需要外接电源2、无法提供报警记录方案效果中间环节造价分析结论方案一1、该方案可实现对400V开

8、关柜，故障跳闸进行声光及文字报警。2、线路故障报警信息通过总线传输到24小时有人值守的控制室，提高了故障处理的及时性；3、充分利用了现有的电力监控SCADA系统；4、无外接电源，运行稳定；5、能够提供声光和文字报警，并能保存报警记录。需进行软件编程并重新加载程序成本计算：每站需要109个模块，每个3000元，材料费约33万元，技术服务费3-5万元，共计约36-38万。造价过高制作复杂不选用方案二1、该方案可实现对400V开关柜，故障跳闸进行声光及文字报警。2、将报警装置安装在变电所控制室，值班员可以及时发现，提高了故障处理的及时性；3、利用单片机作为主控制器；4、能够提供声光报警，及文字报警；

9、5、具有自我控制和保护功能。需使用单片机进行编程。成本计算：每个报警装置，约需费用1000元。编程复杂不易实现。 不选用方案三1、该方案可实现对400V开关柜，故障跳闸进行声光及文字报警。2、将报警装置安装在变电所控制室，值班员可以及时发现，提高了故障处理的及时性；3、无需编程；4、能够提供声光报警，及文字报警；5、具有自我控制和保护功能。无需编程成本计算：每个装置约需200400元。成本低功能稳定简单易制选用方案分析对比修正设计改进否是数据资料整理设计原理图符合目标方向？购买元件并测试制作满足设计要求？功能测试安装是否制定对策 为确保此方案能够顺利实施，我QC小组制定了方案的实施步骤，同时确

10、定了4个关键管理点：序号关键点对策目标措施地点时间负责人1设计原理图从安全性出发充分分析全盘考虑设计原理图能够实现声光报警PDPC法寻找最佳设计方案并制作原理图供电室会议室2月-4月白耀中赵惠超2购买元件测试元件进行严格检测元件参数满足设计要求利用仪器测试各项指标并记录测试数据电子工厂 变电一工区4月-5月白耀中陆军3加工制作严格按照图纸精心制作时时校核完成装置的制作，成品结构满足设计要求设计封装布局草图开孔、焊接、接线组装变电一工区6月-7月李晓亮刘立根4功能测试确定合理的安装调试方案通过试验数据确认功能的实现利用新装置进行试验记录试验数据大王庄变电所8月-10月陆军白耀中李晓亮结合关键管理

11、点，按照“5W1H”原则制定了对策表：制定对策表值班员能第一时间查看、收集、处理、汇报故障信息对策实施1：设计原理图+元件选择内部芯片发光报警声音报警段声光报警跳闸故障信息传输发光报警声音报警段声光报警最初原理简图（一）报警芯片选择1、我小组经过在网上查询和市场调研，找到几款芯片能够满足报警装置需求： KD9561四声音乐芯片、KD9561-M6声音乐芯片、YT07语音模块。 2、经对以上三种芯片性能、价格以及400V开关报警芯片所需的功能进行对比分析后，选定“KD9561四声音乐芯片”作为主控制芯片。KD9561四声音乐芯片YT07语音模块名称价格性能结论KD9561四声音乐芯片5元声音尖锐

12、洪亮，能发出警车声、消防车声、救护车声、机枪声，需5V直流电源。选用KD9561-M6声音乐芯片12元声音尖锐洪亮，能发出警车声、消防车声、救护车声、机枪声、电话声、击打声，需5V直流电源。不选用YT07语音模块60元声音响亮，可控制7段不同的声音，需要24V直流电源。不选用稳压电源（二）电源类型选择 因所选择的“KD9561四声音乐芯片”需要直流5V电源，所以我小组在网上查询和市场调研，发现了2种方案可以为芯片提供直流5V电源：方案优点缺点结论方案一用变压器、整流桥、稳压回路，将交流220V变为直流5V自主搭建变压回路成本低体积大发热量大不选方案二直接购买直流稳压电源5V/1A体积小电源稳定

13、性好安全性高成本稍高选用（三）外围电路设计设计原理图优点缺点结论原理图一用断路器的辅助触点控制可控硅导通再通过可控硅控制报警芯片实现报警可控硅体积小不会产生电火花开关速度快、工作时无噪音驱动电流小易于使小信号直接驱动实际线路较长内阻较大易受到干扰发生误动作不选设计原理图优点缺点结论原理图二用断路器的辅助触点直接控制报警芯片电源电源接通即发出报警强电控制弱电抗干扰能力强无选用设计原理图优点最终原理图用断路器的辅助触点控制电磁继电器电磁继电器的K1/K2常开触点控制报警芯片发出不同声光报警强电控制弱电，抗干扰能力强；发出两种声光报警能够区分I段跳闸故障和II段跳闸故障实施一效果检查 小组成员围绕目

14、标，成功设计了400V开关柜报警装置原理图。此原理图实现对400V开关故障跳闸进行声光报警，并具有自我控制和保护功能，且能够区分出400VI段跳闸故障和400VII段跳闸故障，设计的功能符合目标要求，至此实施一完毕。KD9561四声音乐芯片 稳压电源 电源开关 扬声器 电路板 电磁继电器 发光二极管对策实施2：购买元件+测试400V开关柜报警装置元件测试记录表测试结果：序号名称规格测试数据及结果测试人1保险管1A最大熔断电流可达到3A合格刘立根2发光二极管5可实现正向导通发光方向导通截止合格李晓亮3电磁继电器JQX-13F AC220V2NO2NC接触电阻2、3；线圈电阻304、307；吸合电

15、压（220V/220V）；释放电压（110V/106V）合格白耀中陆军4KD9561四声音乐芯片KD9561经测试，该芯片实际可实现三种声音：机枪声、救护车声、 消防车声。满足使用李晓亮5稳压电源5V/1A输出5V/1A合格陆军张立新6扬声器3W声音洪亮达到80分贝，传播距离100米合格张立新实施二效果检查 实施二中小组成员对实现目标所用的部件进行了一一测试，通过专业的仪器和反复的校验最终完成了整个测试过程，经确认，所购器件参数和试验结果完全符合设计要求，达到了预期目标，至此实施二完成。1、设计报警装置封装草图2、开孔、焊接电路、线路连接：制作前严格核对器件、图纸。各个焊点、接线的处理方法请专

16、业人员指点。制作全过程有专人监督，确保安全、精确。对策实施3：加工制作+焊接组装实施三效果检查 新装置布局合理，线路连接、焊接、安装牢固，成品结构符合设计要求，达到预期目标，至此，实施三完毕。 我小组成员将组装完成的报警装置，与现场备用馈线开关柜进行连接，并进行了功能测试。对策实施4：功能测试+安装400V开关柜I段故障模拟报警测试视频400V开关柜II段故障模拟报警测试视频测试数据统计表月份月份月份模拟断路器故障跳闸次数测试结果报警成功次失败0次报警成功次失败0次报警成功次失败0次 1、400V报警装置可实现对400V开关故障跳闸进行声光报警，并第一时间被值班员发现。 2、报警装置对设备无任

17、何影响，具有自我控制和保护功能 3、报警装置能够区分400VI段跳闸故障和400VII段跳闸故障 4、经过以上几个月观察测试，400V报警装置的报警成功率为100%效果检查单台设备价格序号名称规格数量总价1塑料盒250*150*10152发光二极管51053电磁继电器JQX-13F 2504报警芯片KD9561155稳压电源5V/1A1656保险管1A1157电路板5*15*101108电源开关2A129扬声器3W12010电缆护套线50100合计277元提高了故障发现的及时性 提高了故障处理效率 提高了系统的安全性 提高了轻轨运营服务质量效果检查 自主研发，与第一方案相比较节约成本30多万元。 使值班人员能及时收集、处理400V设备故障，保证列车正常运行，其经济效益无法估量。经济效益安