CN103077631A - 一种三相断路器弹簧操作机构培训装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三相断路器弹簧操作机构培训装置，包括后台计算机和一个与所述后台计算机相连的培训柜，所述培训柜中设有三相断路器弹簧操作机构及其控制回路和一个故障模拟器，所述故障模拟器包括一组故障设置继电器及其控制回路，该故障模拟器与所述后台计算机通讯连接，用于根据接收的后台计算机发出的故障设置指令控制相应故障设置继电器的动作，各个所述故障设置继电器的对应触点分别通过串联或并联的方式连接在所述三相断路器弹簧操作机构的相应控制回路中，用于模拟设定故障。解决了现有的对三相断路器弹簧操作机构操作人员的培训方式效果不佳且不安全的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相断路器弹簧操作机构培训装置。
背景技术
目前市场上常见的三相断路器弹簧操作机构只能适用于现场操作，并且由于其体积庞大，比较笨重，不方便搬进实验室进行培训教学，在对于操作人员进行培训时，传统的培训方式通常是进行文字讲解、绘图描述，这种培训方式理论性强但缺乏实际动手能力的训练，使得培训效果不佳。
随着多媒体技术的广泛应用，人们通过计算机多媒体辅助手段进行理论培训，然后到现场观摩，但该培训方式依旧不能进行实际操作，并且现场环境具有实际的电压，对培训而言存在不安全因素。
为了解决上述问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种三相断路器弹簧操作机构培训装置，用以解决现有的对三相断路器弹簧操作机构操作人员的培训方式效果不佳且不安全的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种三相断路器弹簧操作机构培训装置，包括后台计算机和一个与所述后台计算机相连的培训柜，所述培训柜中设有三相断路器弹簧操作机构及其控制回路和一个故障模拟器，所述故障模拟器包括一组故障设置继电器及其控制回路，该故障模拟器与所述后台计算机通讯连接，用于根据接收的后台计算机发出的故障设置指令控制相应故障设置继电器的动作，各个所述故障设置继电器的对应触点分别通过串联或并联的方式连接在所述三相断路器弹簧操作机构的相应控制回路中，用于模拟设定故障。
所述故障设置继电器的控制回路由单片机和驱动电路组成，所述单片机的相应端口通过通讯转换器与所述后台计算机连接，并通过所述驱动电路与所述故障设置继电器对应连接，该单片机根据接收到的所述后台计算机的指令驱动相应故障设置继电器的动作。
所述三相断路器弹簧操作机构控制回路包括储能电机回路和储能电机控制回路，在所述储能电机回路和储能电机控制回路中分别串联有一个储能电机不能运行故障点和一个储能电机控制回路断线故障点。
所述三相断路器弹簧操作机构控制回路还包括分/合闸操作回路和分/合闸指示灯控制回路，在所述分/合闸操作回路和分/合闸指示灯显示回路中分别串联有一个不能执行分/合闸操作故障点和一个分/合闸指示灯不亮的故障点。
所述三相断路器弹簧操作机构控制回路还包括分/合闸闭锁回路和马达控制回路，所述分/合闸闭锁回路和马达控制回路中分别并联有一个气压过低故障点和一个马达长期运行故障点。
该培训装置还设有语音计时器模块，所述语音计时器模块通过一个通讯转换器与所述后台计算机通讯连接，用于学员培训考试时的语音报时。
该培训装置还连接有一个保护模块，该保护模块由三相过流保护电路、总漏保护电路和装置启/停按钮组成，用于人身保护和设备安全。
本发明达到的有益效果：本发明把真实的三相弹簧操作机构断路器搬进实验室，在真实的断路器柜上进行改进，去掉了一次接线部分，保留操作机构及其控制回路等，增加了一个故障模拟器，在二次回路中设置有可通过后台计算机控制的在真实运行中的常见故障点，故障模拟器与后台计算机通讯连接，只需在后台计算机上进行操作和设置“故障”，故障模拟器接收后台计算机的故障设置命令，通过相应的故障设置继电器的断开或者接通，控制设置“故障”的对应支路，达到模拟故障的效果。该培训装置能够真实的模拟断路器的正常运行状态及故障状态，让学员进行分析、查找并排除，通过模拟真实的断路器，学员能够亲自动手操作，理论与实际相结合，达到了较好的培训效果。
附图说明
图1是三相断路器弹簧操作机构培训装置柜体结构图；
图2是二次回路检修实训系统原理框图；
图3是本发明具体电路原理图；
图4是故障模拟装置及故障设置回路原理图；
图5是三相断路器弹簧操作机构培训装置合、分闸回路；
图6是三相断路器弹簧操作机构培训装置储能及信号回路；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明是针对从事用电检查、变电站值班、继电保护、变电运行检修等二次回路及相应管理岗位上的人员提供技术培训和技术等级鉴定，培训装置控制回路的仿真模拟，借助软件操作平台在装置柜体上实现二次回路故障设置、理论验证、检修实训、故障分析排查实训功能。
如图1，1为三相操作箱，2为分、合闸转换开关，3为语音计时器，4为电源开关，5为模拟断路器，6为凝露控制器，7为分、合闸指示灯，8为中间继电器，9为储能电机控制器，10为储能电机。就地/远程转换开关用于实现就地/远程两种控制方式，分、合闸指示灯用于在断路器分闸或合闸时进行显示，语音计时器用于考试时的计时和语音报时，储能电机用于为断路器的合闸操作提供能量，凝露控制器用于对环境温度和湿度的控制，防止凝露的产生。
如图3，本发明由三相断路器弹簧操作机构及其控制回路和外围电路构成，三相断路器弹簧操作机构及其控制回路包括模拟断路器、储能电机控制器、储能电机、电源开关、中间继电器、跳合闸指示灯和转换开关；外围电路包括后台计算机、故障模拟器、状态采集器、语音计时器、电源控制电路、装置保护模块和总电源漏电空开关。后台计算机通过通讯转换机与语音计时器和故障模拟器通讯连接，用于给故障模拟器发出故障设置指令，人为设置故障点；故障模拟器用于根据接收的后台计算机发出的故障设置指令，控制三相断路器弹簧操作机构二次回路中相应故障点的动作；状态采集器用于采集三相断路器弹簧操作机构的工作状态；语音计时器用于学员考试时的计时和语音报时；装置保护模块用于保护人身和设备的安全，并且可以防止误动作；电源控制电路与装置保护模块上的启、停按钮控制连接，用于控制装置的启、停；三相交流电源和直流屏用于为装置供电；市电用于为后台计算机供电。
如图4，故障模拟器包括单片机、驱动电路和一组故障设置继电器，单片机通过驱动电路对应连接故障设置继电器，故障设置继电器的对应触点连接到分相断路器弹簧操作机构二次部分的相应控制回路中。
具体工作过程如下：接入三相交流电源并且检查无误后，合上装置总电源漏电空开关与直流电屏，此时装置带电，按下装置保护模块上的装置“启动”按钮或者点击PC软件“启动”，装置启动，交流侧电源经过装置保护模块到故障模拟器（WT-CH15）与三相断路器弹簧操作机构及其控制回路，故障模拟器和三相操作箱（WT-CJX11）开始工作，培训装置通过后台计算机发出故障设置指令给故障模拟器中的单片机，单片机根据接收到的故障设置命令，通过驱动电路控制相应的故障设置继电器的动作，从而控制三相断路器弹簧操作机构相应控制回路中对应继电器触点的动作，模拟真实的故障情况，故障现象和故障设置图可以在后台计算机上显示，学员通过该后台计算机分析故障原因和查找故障位置，并到现场找到相应的故障位置，进行排除；待使用完毕后，首先按下“停止”按钮或者点击PC软件“停止”，装置停止工作，然后把总电源断开。该培训装置使用的三相交流电源为三相四线制，四条线都穿过装置保护模块连接到三相断路器弹簧操作机构及其控制回路中。
如图5，分、合闸回路中，SM0为分/合闸转换开关，SK1为就地/远程转换开关YC1为合闸线圈，YT1为跳闸线圈，HR0为合闸指示灯，HG0为跳闸指示灯，K12、K10为继电器辅助触点，d10、d11、d12、d13、d1和d2分别为跳、合闸回路中设置的不同的故障点。合闸时，将就地/远程转换开关SK1拨到就地位置，并转动分/合闸转换开关SM0至合闸位置，合闸电源经过K12、K10至合闸线圈，合闸线圈得电，合闸指示灯HR0亮，合闸操作完成；分闸时，将就地/远程转换开关SK1拨到就地位置，并转动分/合闸转换关SM0至分闸位置，分闸电源经过K10中间闭锁继电器辅助触点至分闸线圈，分闸线圈得电，分闸指示灯HG0亮，分闸操作完成。
如图6，M1为储能电机，KM为储能继电器，当断路器合闸后，K12闭合，继电器KM接通，同时它的触点12，34，56闭合，接通储能电机回路，M1工作，为合闸弹簧储能，储能到位后，M1停止工作，在储能电机回路和储能控制回路中分别设置有故障点d14和d15。
以故障点d10、d11为例进行说明，（1）在合闸回路中加入故障点，当通过后台计算机软件设置故障点d10，故障模拟器中d10继电器动作，d10继电器触点动作，将合闸回路切断，当再次合闸时，合闸回路出线故障，便无法合闸；（2）在分闸回路中加入故障点，当通过后台计算机软件设置故障点d11，故障模拟器中d11继电器动作，d11继电器触点动作，将分闸回路切断，当再次分闸时，分闸回路出线故障，便无法分闸。
其余故障点的设置与d10、d11相同，均由后台计算机控制继电器的动作，从而控制相应控制回路的接通与断开，到达模拟现场故障的效果，表1中列出了各个故障点的故障现象和故障原因。
表1三相断路器弹簧操作机构培训装置故障设置列表
| 故障点 | 故障现象 | 故障原因 |
| d1 | SF6气压过低闭锁断路器合闸与跳闸 | SF6气压过低，或者SF6闭锁回路断线 |
| d2 | 马达长期运转 | 断路器储能接点损坏，或者储能控制回路断线 |
| d10 | 断路器不能进行合闸操作 | 断路器合闸线圈烧坏或者合闸回路断线 |
| d11 | 断路器不能进行跳闸操作 | 断路器分闸线圈烧坏或者跳闸回路断线 |
| d12 | 断路器合闸指示灯不亮 | 断路器合闸指示灯损坏或者合闸指示回路断线 |
| d13 | 断路器跳闸指示灯不亮 | 断路器分闸指示灯损坏或者跳闸指示回路断线 |
| d14 | 断路器储能电机不能运行 | 断路器储能电机损坏或者储能控制回路断线 |
| d15 | 断路器储能电机不能运行 | 断路器储能电机损坏或者储能控制回路断线 |
该培训装置还连接了一个三相操作箱，该三相操作箱由继电器及整流二极管及分压电阻构成，完成对断路器的控制与监视。
本发明的元件布局参考现场布局方式,具有与真实的三相弹簧操作机构断路器相同的电路结构、逻辑关系和外部表象；断路器信号装置及控制器件合理地布置在培训装置的屏面上，并通过数据线传送至对应的学员机(模拟后台机)，保证后台计算机输出的信息与真实后台机输出的信息相同；智能软件直接显示系统原理图，故障设置图，故障现象。
本发明把真实的三相弹簧操作机构断路器搬进实验室，并且能够模拟学员从中控制室拉控制电缆线到断路器机构箱的过程。学员接电缆完毕后并能验证接的正确与否，并且能够设置硬件故障，能够模拟真实的断路器油压、SF6气压闭锁，SF6气压过低，弹簧未储能等现场常见的报警信号及报文。并能通过操作中控室部分开关实现对断路器的远方控制，本培训装置将现场中距离很远的中控室与断路器操作机构合为一个整体，使学员能够浅显易懂的理解两者之间的控制关系与控制逻辑，并且能够由学员练习由中控室接电缆到断路器机构箱的过程。
Claims (7)
1.一种三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，包括后台计算机和一个与所述后台计算机相连的培训柜，所述培训柜中设有三相断路器弹簧操作机构及其控制回路和一个故障模拟器，所述故障模拟器包括一组故障设置继电器及其控制回路，该故障模拟器与所述后台计算机通讯连接，用于根据接收的后台计算机发出的故障设置指令控制相应故障设置继电器的动作，各个所述故障设置继电器的对应触点分别通过串联或并联的方式连接在所述三相断路器弹簧操作机构的相应控制回路中，用于模拟设定故障。
2.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，所述故障设置继电器的控制回路由单片机和驱动电路组成，所述单片机的相应端口通过通讯转换器与所述后台计算机连接，并通过所述驱动电路与所述故障设置继电器对应连接，该单片机根据接收到的所述后台计算机的指令驱动相应故障设置继电器的动作。
3.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，所述三相断路器弹簧操作机构控制回路包括储能电机回路和储能电机控制回路，在所述储能电机回路和储能电机控制回路中分别串联有一个储能电机不能运行故障点和一个储能电机控制回路断线故障点。
4.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，所述三相断路器弹簧操作机构控制回路还包括分/合闸操作回路和分/合闸指示灯控制回路，在所述分/合闸操作回路和分/合闸指示灯显示回路中分别串联有一个不能执行分/合闸操作故障点和一个分/合闸指示灯不亮的故障点。
5.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，所述三相断路器弹簧操作机构控制回路还包括分/合闸闭锁回路和马达控制回路，所述分/合闸闭锁回路和马达控制回路中分别并联有一个气压过低故障点和一个马达长期运行故障点。
6.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，该培训装置还设有语音计时器模块，所述语音计时器模块通过一个通讯转换器与所述后台计算机通讯连接，用于学员培训考试时的语音报时。
7.根据权利要求1所述的三相断路器弹簧操作机构培训装置，其特征在于，该培训装置还连接有一个保护模块，该保护模块由三相过流保护电路、总漏保护电路和装置启/停按钮组成，用于人身保护和设备安全。
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