變電設備電氣控制系統故障模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，適用于使用斷路器或隔離開關實現故障模擬的培訓系統，包括：觸控單元，具有用以顯示及控制所述故障模擬電路的一監控界面，包括若干虛擬按鈕，每個虛擬按鈕分別對應一指令；接收所述觸控單元發送的指令的一PLC控制單元；與所述PLC控制單元的輸出端連接的一繼電器組；所述斷路器及隔離開關的二次控制回路的導線與繼電器組的若干常閉觸點對應連接；所述PLC控制單元用以控制常閉觸點的開閉并記載常閉觸點的開閉狀態。具有電氣元件無需反復拆卸；故障隱蔽性強；故障排查時不會形成新的故障；不會破壞系統整體的布線工藝；故障點的設置不受受電氣元件安裝位置限制等優點。
【專利說明】變電設備電氣控制系統故障模擬裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣控制【技術領域】，具體涉及一種變電設備電氣控制系統故障模擬裝置。
【背景技術】
[0002]多年以來，在培訓實踐過程中，為了演示或再現變電設備電氣控制系統中的故障現象，業內大都采用傳統的故障模擬設置方法，即在模擬電路中元件的接線端子處用絕緣材料將導線與端子隔離，進而實現控制系統故障的模擬。該方法存在難以克服的弊端，例如:元件反復拆卸極易損壞；故障隱蔽性差，可靠性低；誘導直觀查找、忽略故障原因分析；故障排查時極易形成新的故障，降低培訓效率；經反復拆卸、復裝的導線會破壞裝置整體的布線工藝；故障點的設置受元件安裝位置限制；培訓中設置和排除故障存在不安全作業因素等。
實用新型內容
[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，適用于使用隔離開關或斷路器實現故障模擬的培訓系統，能夠克服傳統弊端并提高培訓效果，切合實際現場，且便于學員操作，可移植性好，教師維護方便。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是:
[0005]一種變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，適用于使用斷路器或隔離開關實現故障模擬的培訓系統，包括:
[0006]一觸控單元，具有用以顯示所述斷路器或隔離開關的二次控制回路的一監控界面，包括若干虛擬按鈕，每個虛擬按鈕分別對應一指令；
[0007]接收所述觸控單元發送的指令的一 PLC控制單元；
[0008]與所述PLC控制單元的輸出端連接的一繼電器組；
[0009]所述斷路器或隔離開關的二次控制回路的導線與繼電器組的若干常閉觸點對應連接；
[0010]所述PLC控制單元用以控制常閉觸點的開閉并記載常閉觸點的開閉狀態。
[0011 ] 在本實用新型的一實施例中，所述觸控單元為一觸摸屏。
[0012]在本實用新型的一實施例中，所述觸摸屏通過pc-ppi通訊方式向PLC控制單元發送信號。
[0013]在本實用新型的一實施例中，所述監控界面通過kingview制作。
[0014]在本實用新型的一實施例中，所述PLC控制單元包括一 PLC主站及若干PLC從站，PLC主站及PLC從站之間通過rs485通訊方式傳遞信號。
[0015]在本實用新型的一實施例中，所述變電設備電氣控制系統故障模擬裝置還包括一開關電源，用以向繼電器組供電。
[0016]通過采取上述方案，本實用新型具有下列優點與積極效果:具有培訓學習、理論驗證、實際操作、考核考試等多種功能，其使用安全、操作便捷。具體地，本實用新型的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置具有:電氣元件無需反復拆卸，降低損耗；故障隱蔽性強，可靠性高；不會誘導培訓者直觀查找、督促其對故障原因進行分析；故障排查時不會形成新的故障，提高培訓效率；不會破壞系統整體的布線工藝；故障點的設置不受受電氣元件安裝位置限制等優點。能滿足電工考核鑒定中的變電設備實訓項目需要，同時也可應用于農村供電所和配電搶修中心工作人員日常技術訓練。該裝置適用于各勞動職業技能鑒定部門、供電系統基層單位，電力培訓部門、大中專、技校、職校。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例中變電設備電氣控制系統故障模擬裝置的模塊組成示意圖。
[0018]圖2為本實用新型實施例中LW30-72.5T型斷路器的二次控制回路的電路示意圖。
[0019]圖3為本實用新型實施例中變電設備電氣控制系統故障模擬裝置的通訊連接示意圖。
[0020]附圖標記說明:P1-P15虛擬按鈕對應導線中觸點連接位置；CJX-防跳繼電器；JS-電磁計數器；DT-小輔助開關；DL-輔助開關；TQ-分閘線圈；HQ-合閘線圈；M-儲能電機；1ZJ、2ZJ-中間繼電器；HK-轉換開關；SA-操作開關；ZK-自動開關；CK-行程開關；KM-接觸器；MTK-密度控制器。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖作詳細說明如下。
[0022]首先，對本實用新型的功能模塊組成，通訊方式及電路構成--作說明如下:
[0023]功能模塊及通訊方式:
[0024]如圖1所示的功能模塊組成示意圖，本實用新型的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，包括:作為觸控單元的觸摸屏、PLC控制單元、繼電器組及開關電源，用以控制斷路器或隔離開關。需說明的是，圖中僅做功能模塊的示意，實際上，繼電器組并不會同時控制控制斷路器和隔離開關，當以斷路器實現故障模擬時，繼電器組就控制斷路器，當以隔離開關實現故障模擬時，繼電器組就控制隔離開關，因此，圖示應理解為，即可控制斷路器又可控制隔離開關，但并非限定為同時與繼電器組與隔離開關連接。
[0025]繼電器組連接斷路器或隔離開關的二次控制回路中的相應的故障觸點，用以斷開二次控制回路的導線。
[0026]觸摸屏的畫面即監控界面，通過kingview來制作，其作為上位機通過pc-ppi通訊方式，發指令給PLC控制單元。每條指令對應一種故障模擬的狀況。
[0027]PLC控制單元采用西門子cpu226cn，通過pc-ppi通訊方式接收來自觸摸屏的指令信號，進而控制繼電器組或隔離開關組的開斷，控制繼電器組或隔離開關的二次控制回路的導線開斷的同時，產生一個邏輯信號，用以記載繼電器組的開閉狀態。
[0028]另外，為了在技能考核中的公平性多臺相同的設備在同一時間有相同的動作，如圖3所示，PLC控制單元包括主站PLC及多個從站PLC (本實施例為三個，本實用新型對此不作限制)，主站PLC可通過rs485通訊方式，把主站PLC內部邏輯信號，即繼電器組的相應動作狀態發給從站PLC，使其動作都相同。由此，通過一臺觸摸屏可以控制型號相同的多個繼電器組或隔離開關組，方便指導老師的操作。只需在主站PLC及從站PLC之間加設485通訊線路，即可實現一臺觸摸屏控制多個故障模擬電路，進而實現多臺故障模擬設備同時設置故障模擬。把斷路器或隔離開關的二次控制回路的導線連接繼電器組的常閉觸點，再通過PLC控制單元控制繼電器組的開閉，即可模擬不同的故障。
[0029]開關電源用以向繼電器組供電。
[0030]電路組成:
[0031]圖2為用以實現故障模擬的LW30-72.5T型斷路器的二次控制回路的電路示意圖，包括控制回路及儲能回路。控制回路包括合閘回路、計數回路、防跳回路、分閘回路、低氣壓閉鎖回路及低壓報警回路；儲能回路包括電機儲能回路及儲能控制回路。如前文所述，PLC控制單元通過pc-ppi通訊接受來自觸摸屏給出的信號控制繼電器組的開斷，繼電器組進而斷開二控制回路的相應導線，也就是說，通過觸摸屏可以模擬操作LW30-72.5T型斷路器中分合閘按鈕SA、遠方就地開關及電源開關。并且在操作過程中通過觸摸屏的監控界面可觀看到斷路器輔助觸點、行程開關輔助觸點、防跳繼電器輔助觸點、儲能電機輔助觸點、低氣壓閉鎖回路的繼電器輔助觸點、低氣壓報警輔助觸點的動作情況，有助于培訓者更清楚的理解其原理；通過觸摸屏的監控界面中標示為P1-P15的虛擬按鈕可以控制虛擬按鈕對應導線中觸點連接位置P1-P15，進而任意設置不能合閘、不能分閘、不能分合閘、儲能失敗、信號回路不能顯示、合閘不能自鎖、分閘不能自鎖等故障的模擬，在故障設置完成后，根據斷路器故障現象培訓操作者對故障的分析、判斷和排除的方法。
[0032]下面具體介紹LW30-72.5T型斷路器的二次控制回路的電路組成:
[0033]防跳繼電器CJX，用以防止因控制開關或自動裝置的合閘接點未能及時返回(例如操作人員未松開手柄，自動裝置的的合閘接點粘連)而正好合閘在故障線路和設備上，造成斷路器連續切合現象。防止因跳閘的斷路器輔助接點調整不當(變位過慢)造成保護出口接點先斷弧而燒毀的現象。
[0034]密度控制器MTK，SF6(氟化硫)密度控制器，用于監視3^高壓電器設備氣室內的3匕氣體密度；并在氣室出現氣體泄漏時，發出補氣、閉鎖信號，以保證設備的安全運行。由二只C型彈簧管完成測試壓力與溫度補償功能，一只彈簧管用于測量被檢測3匕氣體的壓力，另一只彈簧管，在20°C時充入一定壓力的SF6氣體，形成補償氣室，當溫度變化引起壓力變換時，兩只彈簧管同時膨脹(或收縮)，使其產生的變形增量相互抵消，密度控制器指示值不變。只有當主氣室的SF6氣體泄漏時，檢測管壓力減小，密度指示值降低，電接點吸合，發出報警、閉鎖信號。
[0035]中間繼電器1ZJ、2ZJ的原理和交流接觸器一樣，都是由固定鐵芯、動鐵芯、彈簧、動觸點、靜觸點、線圈、接線端子盒外殼組成。線圈通電，動鐵芯在電磁力作用下動作吸合帶動動觸點動作，使常閉觸點分開，常開觸點閉合；線圈斷電，動鐵芯在彈簧的作用下帶動動觸點復位。
[0036]其他輔助及控制元件，如電磁計數器JS、小輔助開關DT、輔助開關DL、分閘線圈TQ、合閘線圈HQ、儲能電機M、轉換開關HK、操作開關SA、自動開關ZK、行程開關CK及接觸器KM等的工作原理應為本領域技術人員所廣泛公知，在此不再贅述。
[0037]在具體設置故障模擬時，在觸摸屏上的虛擬按扭P1-P15對應圖2中導線中觸點連接位置P1-P15，即故障點，通過虛擬按鈕可以快捷地在觸摸屏上任意設置故障。只要點擊其中任意一個虛擬按鈕，其對應的故障點所在導線就會斷開。具體設置故障實施例如下:
[0038]實施例1:
[0039]如設置不能儲能故障，只需在觸摸屏上點擊P10，按鈕由藍色變成紅色，在儲能回路的導線上的觸點連接位置PlO的相應故障點會變成一個紅叉顯示，并以文字提示儲能回路有故障。觸摸屏上的虛擬按鈕P1和PLC內部的M系列虛擬繼電器相關聯，在按下虛擬按鈕PlO時，把PLC內部的相應的虛擬繼電器置1，通過PLC內部的邏輯計算控制其對應的輸出點吸合，導通開關電源和繼電器組中控制儲能回路的繼電器，繼電器吸合斷開串聯在其常閉觸點儲能回路。學員根據斷路器的故障，用相應的測量工具，來找出故障點的位置并排除。
[0040]實施例2:
[0041]如設置斷路器不能合閘故障，在合閘回路串聯繼電器組的常閉觸點，然后通過觸摸屏上的虛擬按鈕Pl和PLC的內部虛擬繼電器相關聯，點擊觸摸屏上的虛擬按鈕Pl來控制PLC內部虛擬繼電器動作，根據PLC內部繼電器的邏輯判斷控制PLC輸出，來控制繼電器組的動作，斷開合閘回路。
[0042]其它故障點的設置方式與不能儲能故障及不能合閘故障類似。本領域技術人員在獲悉上述公開內容后，應可自行推導得出。另外，本實用新型僅采用上述實施例用以說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此，采用其他型號的斷路器或隔離開關進行故障模擬與此情況類此，在此不再贅述。本實用新型的保護范圍應以權利要求書所界定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，適用于使用斷路器或隔離開關實現故障模擬的培訓系統，其特征在于，包括: 一觸控單元，具有用以顯示所述斷路器或隔離開關的二次控制回路的一監控界面； 接收所述觸控單元發送的一指令的一 PLC控制單元； 與所述PLC控制單元的輸出端連接的一繼電器組； 所述斷路器或隔離開關的二次控制回路的導線與繼電器組的若干常閉觸點對應連接。
2.如權利要求1所述的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，其特征在于，所述觸控單元為一觸摸屏。
3.如權利要求2所述的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，其特征在于，所述觸摸屏通過pc-ppi通訊方式向PLC控制單元發送指令。
4.如權利要求1所述的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，其特征在于，所述PLC控制單元包括一 PLC主站及若干PLC從站，PLC主站及PLC從站之間通過rs485通訊方式傳遞信號。
5.如權利要求1所述的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，其特征在于，所述變電設備電氣控制系統故障模擬裝置還包括一開關電源，與繼電器組電連接。
6.如權利要求1所述的變電設備電氣控制系統故障模擬裝置，其特征在于，所述斷路器選用LW30-72.5T型斷路器。
【文檔編號】G09B23/18GK204257085SQ201420713322
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】張寶全, 張軍, 張俊豐, 賈艷, 李楠, 劉耿華, 文靜, 宋嘉鵬, 付亞波, 肖洪光, 柳飛云, 王晨 申請人:北京北研興電力儀表有限責任公司, 國網吉林省電力有限公司培訓中心