CN103077646B - 一种二次回路检修实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二次回路检修实训系统，属于电力行业二次回路检修培训设备技术领域。该实训系统包括三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜中的至少两个或多个以及通过交换机与之对应通信连接的后台计算机。通过故障模拟器，对每个培训柜中的相应控制回路设置通过后台计算机控制的在真实运行中的常见故障，该实训系统能够真实的模拟电力系统二次设备及其回路正常运行状态及故障状态，让学员进行分析、查找并排除，通过模拟真实的二次设备及其回路，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。

Description

一种二次回路检修实训系统

技术领域

本发明涉及一种二次回路检修实训系统，属于电力行业二次回路检修培训设备技术领域。

背景技术

电力系统二次设备及其回路实现了对一次设备的监测、控制、调节和保护，能够反映一次设备的运行工况。当一次设备出现异常或发生故障时，又能够迅速发出信号，并快速切除故障设备，因此，二次设备及其回路是电力系统安全、稳定、经济运行的重要保证，是变电站不可缺少的重要组成部分。目前市场上常见的电力系统二次设备及其回路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高电压，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二次回路检修实训系统，用以解决现有的电力系统二次设备及其回路操作人员的培训方式效果不佳且不安全的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种二次回路检修实训系统，该实训系统包括三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜中的至少两个或多个以及通过交换机与之对应通信连接的后台计算机，所述变压器冷却回路培训柜中设有变压器冷却风机及其控制回路，所述分相断路器弹簧操作机构培训柜内设有分相断路器弹簧操作机构及其控制回路，所述三相断路器弹簧操作机构培训柜内设有三相断路器弹簧操作机构及其控制回路，所述分相断路器液压操作机构培训柜内设有分相断路器、分相断路器操作机构和与其控制连接的分相断路器控制回路，所述隔离刀闸电动操作机构培训柜内设有隔离刀闸、隔离刀闸操作机构和与其控制连接的隔离刀闸控制回路，所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜内设有、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有对应的故障模拟器，所述的每个故障模拟器包括一组故障设置继电器及其控制回路，所述每组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各个培训柜内的相应控制回路中，用于模拟设定故障。

所述每组故障设置继电器的控制回路都包括单片机和驱动电路，所述单片机的相应端口通过通讯转换器与交换机通信连接，并通过所述驱动电路与所述故障设置继电器对应连接，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相应继电器动作。

所述分相断路器弹簧操作机构的控制回路包括就地合闸控制回路、A相分/合闸控制回路、B相分/合闸控制回路，在所述各控制回路中分别串联有一个分相断路器不能就地合闸故障点、A相不能分/合闸故障点和B相不能分/合闸故障点。

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或多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。

所述的变压器冷却风机控制回路包括风机启动控制支路，该风机控制支路上串接有相应继电器阵列触点形成风机启动故障点。

所述分相断路器控制回路需模拟故障的控制支路还包括合闸低油压闭锁、低气压闭锁和主分闸低油压闭锁控制支路，合闸低油压闭锁、低气压闭锁和住分闸低油压闭锁控制支路中分别并联有一个对应的故障设置继电器的触点。

所述隔离刀闸控制回路需模拟故障的控制支路包括刀闸分、合闸控制支路及外部闭锁控制支路和刀闸电机控制支路，各控制支路中分别串联有一个对应的故障设置继电器的触点。

所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有语音计时器模块，所述语音计时器模块通过交换机与相应的后台计算机通讯连接，用于学员培训考试时的语音报时。

所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有保护模块，该保护模块由分相过流保护电路、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。

本发明的有益效果是:本发明通过故障模拟器，对每个培训柜中的相应控制回路设置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电力系统二次设备及其回路的正常运行状态及故障状态，让学员进行分析、查找并排除，通过模拟真实的二次设备及其回路，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是本发明二次回路检修实训系统的结构框图；

图2-1为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜原理框图；

图2-2为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜原理图；

图2-3为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜结构图；

图2-4为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜中故障模拟器电路原理图；

图2-5为本发明CJ2电动刀闸操作机构原理图；

图2-6为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜整体电路图；

图2-7为本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜一次系统模拟图；

图3-1为本发明分相断路器液压操作机构培训柜原理框图；

图3-2为本发明分相断路器液压操作机构培训柜原理图；

图3-3为本发明分相断路器液压操作机构培训柜结构图；

图3-4为本发明分相断路器液压操作机构培训柜中故障模拟器电路图；

图3-5为本发明分相断路器液压操作机构培训柜分、合闸原理图；

图3-6为本发明分相断路器液压操作机构培训柜闭锁部分原理图；

图3-7为本发明分相断路器液压操作机构培训柜储能部分原理图；

图3-8为本发明分相操作箱原理图；

图4-1是本发明三相断路器弹簧操作机构培训装置柜体结构图；

图4-2是本发明三相断路器弹簧操作机构培训柜体的实训系统原理框图；

图4-3是本发明三相断路器弹簧操作机构培训柜具体电路原理图；

图4-4是本发明三相断路器弹簧操作机构培训柜中故障模拟装置及故障设置回路原理图；

图4-5是本发明三相断路器弹簧操作机构培训柜中三相断路器弹簧操作机构培训装置合、分闸回路；

图4-6是本发明三相断路器弹簧操作机构培训柜中三相断路器弹簧操作机构培训装置储能及信号回路；

图5-1是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体结构图；

图5-2是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体原理框图；

图5-3是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体电路原理图；

图5-4是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体故障模拟装置及故障设置回路原理图；

图5-5是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体中分相断路器弹簧操作机构培训装置合闸控制回路；

图5-6是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体中分相断路器弹簧操作机构培训装置分闸1控制回路；

图5-7是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体中分相断路器弹簧操作机构培训装置分闸2控制回路；

图5-8是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体中分相断路器弹簧操作机构培训装置SF6总闭锁控制回路；

图5-9是本发明分相断路器弹簧操作机构培训柜体中分相断路器弹簧操作机构培训装置储能电机和马达控制回路；

图6-1是本发明变压器冷却回路培训柜体的结构图；

图6-2是本发明变压器冷却回路培训柜中故障模拟器部分原理图；

图6-3是本发明变压器冷却回路培训柜体电源及控制部分原理图；

图6-4是本发明变压器冷却回路培训柜系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的二次回路检修实训系统包括三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜中的至少两个或多个以及通过交换机与之对应通信连接的后台计算机，这里我们以五台培训柜组成的实训系统为例来进行说明，如图1所示，三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜连接到交换机的相应端口，与这五个培训柜相对应的学员计算机连接到相应的交换机端口，该交换机上还连接有教练员计算机，该教练员计算机可以连接到这个五个培训柜中的任何一个。

本发明隔离刀闸电动操作机构培训柜原理及结构，由图2-1、2-2和2-3可知，该隔离刀闸电动操作机构培训柜中设置有故障模拟器、隔离刀闸、隔离刀闸操作机构和与其控制连接的隔离刀闸控制回路，隔离刀闸操作机构包括CJ2电动刀闸操作机构2-9和与之控制连接的中间继电器，隔离刀闸控制回路包括隔离刀闸电动操作机构一次系统2-2（如图2-7所示）、隔离刀闸电机2-8及与隔离刀闸电机控制连接的隔离刀闸电机控制电路2-6和保护电路2-7，故障模拟器包括一组故障设置继电器及与其控制连接的继电器控制电路，故障模拟器通过通信线路与后台计算机连接，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，各故障设置继电器的触点分别通过串联或并联的方式连接在隔离刀闸控制回路需模拟故障的控制支路中，用于模拟设定故障。

另外，本发明的隔离刀闸控制回路上还设有分合闸指示灯2-5；培训柜体中还设有凝露控制器、培训柜内照明设备和语音计时器2-1，凝露控制器用于对环境温度和湿度的控制，防止柜体内产生凝露；柜内照明设备用于在光线不足的情况下进行照明；语音计时器与后台计算机通信连接，语音计时器用于采集隔离刀闸电动操作机构的工作状态和学员考试时的计时和语音报时。

培训柜体上设有用于控制就地及远端切换的转换开关，即图2-3中的就地-远方转换开关2-4。

该培训装置使用的三相交流电源为三相四线制，四条线都穿过漏电保护装置的总漏检测线圈连接到电源开关，漏电保护装置包括顺次连接的总空气开关、电流互感器和总漏电检测线圈，总漏电检测线圈的输出端通过一个交流电源开关2-3给培训柜体内设备供电。后台计算机由市电供电，通过通讯转换器WT-TX02与培训柜体中的故障模拟器WT-CH15A及语音计时器以RS485方式通信连接。

如图2-4所示为隔离刀闸电动操作机构培训柜中故障模拟器的电路图，通过485方式与后台计算机连接，接受计算机发出的故障模拟指令，执行后输出到各个控制回路，这是一种继电器控制设备，采用单片机控制继电器方式实现各种功能的切换，用于实现控制回路常见故障的设置。故障模拟器包括单片机及由单片机控制的一组故障设置继电器d11-d21，故障设置继电器的触点设置于隔离刀闸控制回路的对应故障点处；单片机通过移位寄存器和驱动器将信号送给故障设置继电器，控制故障设置继电器动作，使触点闭合或者断开，来完成故障设置和恢复。

接入三相交流电源并且检查无误后，合上装置总电源，按下漏电保护装置上的“启动”按钮或者点击PC软件“启动”，装置启动，交流侧电源电源到故障模拟器（WT-CH15）与CJ2电动刀闸操作机构模块，故障模拟器单片机开始工作，同时CJ2电动刀闸操作机构开始工作，待使用完毕后，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。

如图2-5所示，1G刀闸合闸时，按动一次模拟屏盘上1G合闸按钮或者通过就地按动合闸按钮，进行合闸，电机带动减速箱控制本体转动拐臂完成合闸操作。1G刀闸分闸时，按动一次模拟屏盘上1G分闸按钮或者通过就地按动分闸按钮，进行分闸，电机带动减速箱控制本体转动拐臂完成分闸操作。

如图2-6所示为隔离刀闸电动操作机构培训装置整体系统图，图中设置了故障d13-d21。

其余故障点设置原理同d11、d12相同，均由后台计算机控制单片机进而控制故障设置继电器的动作，从而控制相应回路的接通或断开，表1中列出了各个故障点的故障现象和故障原因。

表1

隔离刀闸电动操作机构培训柜的故障设置工作原理如下：在合闸回路中加入故障点，以d11故障为例进行说明：将图2-4中故障设置继电器d11的一个触点设置于如图2-5中的合闸回路中，当通过后台计算机软件设置故障点d11，故障模拟器中的故障设置继电器d11动作，进而使d11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。

在外部闭锁回路中加入故障点，以d12故障为例进行说明：将图2-4中故障设置继电器d12的一个触点设置于如图2-5中的外部闭锁回路中，当通过后台计算机软件设置故障点d12时，故障模拟器中的故障设置继电器d12动作，进而使d12继电器触点动作，将外部闭锁回路断开。当外部闭锁回路闭锁时，闭锁合、分闸回路，便无法完成合、分闸操作。

如图2-5、2-6和2-7所示，隔离刀闸控制回路需模拟故障的控制支路包括刀闸分、合闸控制支路及外部闭锁控制支路和刀闸电机控制支路、刀闸就地控制支路等，各控制支路中分别串联有一个对应的故障设置继电器的触点，各故障点设置原理同d11、d12相同，均由后台计算机控制继电器的动作，从而控制支路的接通或断开。

如图2-3和图2-6所示，本发明的隔离刀闸电动操作机构培训装置，隔离刀闸部分采用220kV变电站隔离刀闸作为模拟仿真对象，1G线路刀闸采用真实的电动操作机构，2G、3G、4G采用仿真方式实现；模拟刀闸机构部分，上部为220kV一次模拟系统，能实时显示线路刀闸、旁路刀闸、母联刀闸的开关状态，并能遥控各刀闸的分与合，下部为刀闸控制部分，右侧为真实的CJ2刀闸电动机构。

如图3-1、图3-2和图3-3所示为本发明分相断路器液压操作机构培训柜原理及结构图，该分相断路器液压操作机构培训柜中设置有故障模拟器、分相断路器、分相断路器操作机构和与其控制连接的分相断路器控制回路，分相断路器操作机构包括分相操作箱3-1（如图3-8所示）和与之控制连接的中间继电器3-8，分相断路器控制回路包括模拟断路器3-5、三相打压电机3-11及与打压电机控制连接的打压电机控制电路3-10，模拟断路器为真实分相断路器一次系统的二次部分；故障模拟器包括一组故障设置继电器及与其控制连接的继电器控制电路，故障模拟器通过通信线路与后台计算机连接，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分相断路器控制回路需模拟故障的控制支路中，用于模拟设定故障。

另外，本发明的分相断路器控制回路上还设有跳合闸指示灯3-6；培训柜体中还设有凝露控制器和语音计时器3-3，凝露控制器用于防止柜体内产生凝露；语音计时器与后台计算机通信连接，用于在学员考试时进行考试计时和进行状态采集。

培训柜体上设有用于控制就地及远端切换的转换开关3-2，即图3-4中的就地-远方转换开关SK1；培训柜体中还设有断路器动作计数部分3-7和时间继电器3-9，断路器动作计数主要模拟断路器动作的次数，时间继电器主要限定断路器储能的时间。

培训柜体由交流电源供电，交流电源端设有漏电保护装置，漏电保护装置包括顺次连接的总空气开关、电流互感器和总漏电检测线圈，总漏电检测线圈的输出端通过一个交流电源开关3-4给培训柜体内设备供电。后台计算机由市电供电，通过通讯转换器WT-TX02与培训柜体中的故障模拟器WT-CH15A及语音计时器以RS485方式通信连接。

如图3-4所示为故障模拟器的电路图，通过485方式与后台计算机连接，接受计算机发出的故障模拟指令，执行后输出到各个控制回路，这是一种继电器控制设备，采用单片机控制继电器方式实现各种功能的切换，用于实现控制回路常见故障的设置。本实施例的故障设置继电器控制电路包括顺次连接的单片机和驱动器，后台计算机与单片机的相应控制输入端连接，驱动器的输出端与故障设置继电器d1-d9，d14-d16的控制输入端连接；故障设置继电器的触点设置于分相断路器控制回路的对应故障点处；单片机通过驱动器将信号送给故障设置继电器，控制故障设置继电器动作，使触点闭合或者断开，来完成故障设置和恢复。

本发明的培训装置接入三相交流电源并且检查无误后，合上总电源开关，按下漏电保护装置上的“启动”按钮或者点击PC软件“启动”，装置启动，交流侧电源电源到故障模拟器（WT-CH15）与分相断路器液压操作机构，故障模拟器单片机开始工作，同时分相操作箱开始工作，待使用完毕后，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。

如图3-5所示，分、合闸回路中，SM0为分、合闸转换开关，HR0为合闸指示灯，HG0为跳闸指示灯，K5、K6、K7为继电器辅助触点，d14、d15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K5、K6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K6、K7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。本发明分相断路器液压操作机构培训柜故障设置如表2所示：

表2

分相断路器液压操作机构培训柜的故障设置工作原理如下：在合闸回路中加入故障点，以d14故障为例进行说明：将图3-4中故障设置继电器d14的一个触点设置于如图3-5中的合闸回路中，当通过后台计算机软件设置故障点d14时，故障模拟器中的故障设置继电器d14动作，进而使d14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。

在低压闭锁回路中加入故障点，以d6故障为例进行说明：将图34中故障设置继电器d6的一个触点设置于如图3-6中的低压闭锁回路中，当通过后台计算机软件设置故障点d6，故障模拟器中故障设置继电器d6动作，进而使d6继电器触点动作，将低压闭锁回路合上。当低压闭锁回路闭锁时，闭锁合闸回路，断路器便无法完成合闸操作。

如图3-5、3-6和3-7所示，分相断路器控制回路需模拟故障的控制支路包括近控合闸操作控制支路和A相远控合闸控制支路、跳合闸指示灯控制支路等，各相应控制支路中分别串联有一个对应的故障设置继电器的触点；所述分相断路器控制回路需模拟故障的控制支路还包括合闸低油压闭锁、低气压闭锁和主分闸低油压闭锁控制支路及A相、B相、C相三相电机控制支路，各相应控制支路中分别并联有一个对应的故障设置继电器的触点，各故障点设置原理同d14、d6相同，均由后台计算机控制单片机进而控制故障设置继电器的动作，从而控制相应支路的接通或断开。

如图4-1所示，本发明的三相断路器弹簧操作机构培训柜中的4-1为三相操作箱，4-2为分、合闸转换开关，4-3为语音计时器，4-4为电源开关，4-5为模拟断路器，4-6为凝露控制器，4-7为分、合闸指示灯，4-8为中间继电器，4-9为储能电机控制器，4-10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指示，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、分闸操作提供能量，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4-3，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4-4，三相断路器弹簧操作机构培训柜中的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，该培训柜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。

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4-5，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4-6，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3中列出了各个故障点的故障现象和故障原因。

表3三相断路器弹簧操作机构培训柜故障设置列表

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

如图5-1，分相断路器弹簧操作机构培训柜内5-1为分相操作箱，5-2为分/合闸开关，5-3为语音计时器，5-4为转换开关，5-5为电源开关，5-6为模拟断路器，5-7为跳、合闸指示灯，5-8和5-9为中间继电器，5-10为断路器动作计数器，5-11为储能电机控制器，5-12为储能电机。转换开关用于实现就地/远程两种控制方式，跳、合闸指示灯用于在断路器分闸或合闸时进行指示，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分、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，断路器动作计数器用于对断路器动作次数进行计数。

如图5-2和图5-3，本发明的分相断路器弹簧操作机构培训柜由分相断路器弹簧操作机构及其控制回路和外围电路构成，分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、状态采集器、故障模拟器、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，控制分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分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5-4，分相断路器弹簧操作机构培训柜中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。该培训柜还连接了一个分相操作箱，该分相操作箱用于对分相断路器弹簧操作机构的控制与监视。

其具体工作过程如下：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）与分相断路器弹簧操作机构及其控制回路，故障模拟器和分相操作箱（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，从而控制分相断路器弹簧操作机构二次部分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分相断路器弹簧操作机构及其控制回路中。

如图5-5，合闸控制回路中，S9为合闸按钮，Y1LA为合闸线圈，K76为就地合闸继电器，合闸时，将就地/远程转换开关拨到就地位置，并按动合闸按钮S9，合闸电源经过就地合闸继电器K76，合闸继电器K76动作，其辅助触点吸合，经过S1LA、K15接通合闸电源，合闸线圈Y1LA得电，合闸指示灯被点亮，断路器合闸操作完成。

在该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d14，故障模拟器中d14继电器动作，d14继电器触点动作，将合闸回路切断，当再次合闸时，合闸回路出现故障，便无法合闸。

如图5-6，分闸1控制回路中，Y3LA为A相分闸1线圈，Y3LB为B相分闸1线圈，Y3LC为C相分闸1线圈，K77为就地分闸继电器，分闸时，将就地/远程转换开关拨到就地位置，并按动分闸按钮，分闸电源经过就地分闸继电器K77，分闸继电器K77吸合，其辅助触点经过S1LA闭锁继电器辅助触点接通分闸电源，分闸线圈Y3LA得电，分闸指示灯被点亮，断路器分闸操作完成。

在B相分闸1控制回路中加入故障点，当通过后台计算机软件设置故障点d17，故障模拟器中d17继电器动作。d17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，使得B相分闸1既不能就地分闸，也不能远方分闸，同样，在A相分闸1控制回路中加入故障点d16，控制电路出现A相分闸1不能就地分闸。

如图5-7，Y4LA为A相分闸2线圈，Y4LB为B相分闸2线圈，Y4LC为C相分闸2线圈，在A相分闸2控制回路中设置故障点d18，原理同分闸1控制回路。

如图5-8，K55为分闸2控制回路的SF6总闭锁继电器线圈，K10为分闸1控制回路的SF6总闭锁继电器线圈，B4LA、B4LB和B4LC分别为A相、B相和C相控制按钮，K16为三相强迫动作继电器线圈，K61为三相强迫动作复位继电器线圈，P1LA为A相计数器，P1LB为B相计数器，P1LC为C相计数器，d19和d20为控制回路中设置的故障点。

如图5-9，M1LA为A相储能电机，M1LB为B相储能电机，M1LC为C相储能电机，K67为储能电机长期运转继电器线圈，K9LA为A相储能电机控制继电器线圈，K9LB为B相储能电机控制继电器线圈，K9LC为C相储能电机控制继电器线圈，K15为储能闭锁继电器线圈，S16A、S16B和S16C分别为A相、B相和C相马达控制继电器触点，d1、d21和d22分别为设置的故障点。

各故障点的设置同d14、d17，均有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4中列出了各个故障点的故障现象和故障原因。

表4分相断路器弹簧操作机构培训装置故障设置列表

如图6-1所示，本发明的变压器冷却回路培训柜内设有故障模拟器、变压器冷却风机及其控制回路，故障模拟器包括一组继电器阵列与继电器阵列控制电路，继电器阵列触点串接或并联在所述控制回路的相应支路上，用于形成相应的故障点，继电器阵列控制电路与后台计算机通信连接。所述的控制回路如图6-3所示，包括两路电源备投控制支路、柜内恒温控制支路、柜内照明支路、远方控制支路、按油面温度控制风机启停支路、按负荷电流控制风机启停支路、风机启动控制支路和风机控制支路，变压器冷却回路元件布局参考现场布局方式,具有与真实的变压器冷却回路的相同的电路结构、逻辑关系和外部表象，继电器阵列触点串接或并联在所述的各个支路上形成相应的故障点。培训柜的结构如图6-1所示，包括语音计时器板6-1、电源备自投部分6-2、装置照明部分6-3、冷却风机电源控制部分6-4、电机电源部分6-5、交流接触器部分6-6、热过载保护部分6-7和冷却风机部分6-8，该语音计时器板6-1与后台机通信连接，用于该培训装置对学员考试时进行计时。

变压器冷却回路培训柜中的故障模拟器如图6-2所示，包括单片机、移位寄存器、驱动器和一组继电器阵列，继电器阵列的各个触点串接或并联在控制回路的各个支路上形成相应的故障点，单片机通过移位寄存器和驱动器驱动控制继电器触点，该培训装置共设有44个故障点，如图6-3所示，包括电源失压故障、冷却回路不能自动控制故障和风机不能启动故障等，具体见表5所示；所述的变压器冷却回路操作模块还包括，后台机包括至少一台学员机，该学员机通过以太网转换器WT-TX02与故障模拟器中的单片机通信连接，为了方便培训多名学员，该学员机可以通过交换机连接一组学员机，学员机通过智能软件显示系统原理图，故障设置图和故障现象，并通过故障模拟器设置真实的运行中的常见故障。

实验过程：合上装置总电源，电源经过装置保护器到故障模拟器与装置I路电源控制部分与II路电源控制部分，故障模拟器单片机开始工作，正常情况下，装置用I路电源供电，装置照明部分开始工作，通过手动/自动转换开关SA2转换到手动控制，可以手动投切四组风机，转换到自动状态，则可以通过变压器自动温度控制器触点KZ1、KZ2及主变保护KZ3、KZ4控制KA3、KA4中间继电器吸合，KA3辅助触点，控制KM3、KM4吸合，第一、二组风机启动。KA4辅助触点控制时间继电器KT2、KT3。KT2、KT3时间继电器分别控制KM5、KM6，控制第三、四组风机启动。

故障设置原理：本发明将真实的变压器冷却回路搬进实验室，能够真实的模拟变压器冷却回路的正常运行状态及故障状态，通过后台计算机控制的在真实运行中的常见故障点。例如当通过计算机软件设置故障点d15，如图6-3，故障模拟器中d15继电器动作，d15继电器触点动作，将风机控制回路切断，当自动或者手动启动风机时便无法启动风机；当通过计算机软件设置故障点d31，故障模拟器中继电器动作，控制相应继电器触点d31动作，将第一组风机控制支路，此时第一组风机将不能运行或发出嗡嗡声，安排学员查找原因。其余故障点同d15和d31，均有计算机控制继电器的动作，从而控制回路的接通或断开，这里不再详述，具体的故障点见表5。本发明通过在变压器冷却回路的二次回路中设置可通过计算机控制的“常见故障点”，以便通过计算机人为设置“故障”，让学员进行分析、查找并排除。

表5

本发明把真实的二次回路搬进实验室，并且能够模拟学员从中控制室拉控制电缆线到断路器及刀闸操作机构箱的过程。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，油压及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，本系统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。其中的变压器冷却回路采用真实变电站的冷却电路，并能够根据负荷及变压器保护及变压器温度自动投切风机投入的回路数。

Claims (7)

1.一种二次回路检修实训系统，其特征在于：该实训系统包括三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜中的至少两个或多个以及通过交换机与之对应通信连接的后台计算机，所述变压器冷却回路培训柜中设有变压器冷却风机及其控制回路，所述分相断路器弹簧操作机构培训柜内设有分相断路器弹簧操作机构及其控制回路，所述三相断路器弹簧操作机构培训柜内设有三相断路器弹簧操作机构及其控制回路，所述分相断路器液压操作机构培训柜内设有分相断路器、分相断路器操作机构和与其控制连接的分相断路器控制回路，所述隔离刀闸电动操作机构培训柜内设有隔离刀闸、隔离刀闸操作机构和与其控制连接的隔离刀闸控制回路，所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜内设有、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有对应的故障模拟器，所述的每个故障模拟器包括一组故障设置继电器及其控制回路，所述每组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各个培训柜内的相应控制回路中，用于模拟设定故障；所述每组故障设置继电器的控制回路都包括单片机和驱动电路，所述单片机的相应端口通过通讯转换器与交换机通信连接，并通过所述驱动电路与所述故障设置继电器对应连接，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相应继电器动作；所述分相断路器弹簧操作机构的控制回路包括就地合闸控制回路、A相分/合闸控制回路、B相分/合闸控制回路，在所述各控制回路中分别串联有一个分相断路器不能就地合闸故障点、A相不能分/合闸故障点和B相不能分/合闸故障点。

2.根据权利要求1所述的二次回路检修实训系统，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。

3.根据权利要求1所述的二次回路检修实训系统，其特征在于：所述的变压器冷却风机控制回路包括风机启动控制支路，该风机控制支路上串接有相应继电器阵列触点形成风机启动故障点。

4.根据权利要求1所述的二次回路检修实训系统，其特征在于：所述分相断路器控制回路需模拟故障的控制支路还包括合闸低油压闭锁、低气压闭锁和主分闸低油压闭锁控制支路，合闸低油压闭锁、低气压闭锁和主分闸低油压闭锁控制支路中分别并联有一个对应的故障设置继电器的触点。

5.根据权利要求1所述的二次回路检修实训系统，其特征在于：所述隔离刀闸控制回路需模拟故障的控制支路包括刀闸分、合闸控制支路及外部闭锁控制支路和刀闸电机控制支路，各控制支路中分别串联有一个对应的故障设置继电器的触点。

6.根据权利要求1所述的二次回路检修实训系统，其特征在于：所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有语音计时器模块，所述语音计时器模块通过交换机与相应的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所述的二次回路检修实训系统，其特征在于：所述的三相断路器弹簧操作机构培训柜、分相断路器液压操作机构培训柜、分相断路器弹簧操作机构培训柜、隔离刀闸电动操作机构培训柜和变压器冷却回路培训柜内都均设有保护模块，该保护模块由分相过流保护电路、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。