CN104505761A - 一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其结构是触摸屏HMI通过中高压开关柜面板上的安装孔装在中高压开关柜面板上；可编程控制器PLC通过开关柜继电器室继电器屏板上的固定安装孔装在继电器屏板上，触摸屏HMI通过高速通讯线和可编程控制器PLC的通讯口联结，开关电源PW的电源输出端分别与触摸屏HMI、可编程控制器PLC的电源输入端相接。优点：通过触摸屏HMI显示开关柜的各种信息，通过通用型的PLC监控高压开关柜内各部件的工作状态，判断出高压开关柜可进行的操作，并在触摸屏HMI上显示出来，达到操作智能引导功能。操作人员只要按照HMI的提示操示进行操作即可达到安全操作的目的，减少误操作。

Description

一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置

技术领域

本发明涉及的是一种可应用在高压开关柜防止误操作上的可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置。

背景技术

高压开关柜如KYN28A-12、KYNS-40.5、XGN2-12等柜型，为了安全操作，这些高压柜都带有机械式“五防”设计，以防止误操作而造成安全事故，但还是会经常出现有这样那样因误操作而产生的安全事故，造成人身伤亡和财产损失。

出现这些事故的主要原因主要有两种：

1、操作工不熟悉操作流程，强力野蛮操作造成机械五防装置损坏，从而出现误操作造成安全事故；

2、机械五防装置质量不够可靠，出现损坏情况，不能防止误操作而造成安全事故。

还一种情况是五防装置防止了误操作，而不熟悉操作流程的操作工，因无法操作而误认为开关柜出现了故障，就要求开关柜生产厂家派人售后服务，售后人员到达现场后发现是误操作，按正常操作流程操作就轻而易举解决了问题，虽然没有出现安全事故，但也造成了人力和财力的浪费，也影响了用户的用电。

本装置不但可以防止误操作，还可以引导不熟练的操作人员按照本装置的提示一步一步操作，最终达到安全操作的目的。

发明内容

本发明提供了一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，防止误操作，引导操作人员一步步进行，最终达到安全操作的目的。此装置可完全替代传统开关柜仪表室面板上的“断路器的合、分闸指示灯，手车的位置指示灯，接地刀信号灯，合分闸转换开关等显示及操作功能”。

本发明的技术解决方案：一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其特征在于：触摸屏HMI通过中高压开关柜面板上的安装孔装在中高压开关柜面板上；可编程控制器PLC通过开关柜继电器室继电器屏板上的固定安装孔装在继电器屏板上，触摸屏HMI通过高速通讯线和可编程控制器PLC的通讯口联结，开关电源PW的电源输出端分别与触摸屏HMI、可编程控制器PLC的电源输入端相接。

本发明的优点：可通过触摸屏HMI显示开关柜的各种信息，通过通用型的PLC（可编程控制器）监控高压开关柜内各部件的工作状态，再根据五防要求编写的PLC内部程序，智能判断出高压开关柜可进行的操作，并在触摸屏HMI上显示出来。这样触摸屏HMI显示所要进行的操作，引导操作人员一步一步操作，防止误操作，最终达到安全操作的目标，即操作智能向导功能。

附图说明

图1为HMI触摸屏装于开关柜面板的示意图。

图2为PLC本体装在开关柜继电器室继电器屏板的示意图。

图3为PLC和HMI通过高速通信线联结的示意图。

图4是可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置的结构示意图。

图5是PLC控制分、合闸操作流程流程图。

图6是PLC控制断电维修操作流程。

图中的1是中高压开关柜面板、2是触摸屏HMI、3是继电器屏板、4是可编程控制器PLC、5是高速通信线。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案作进一步说明。

对照附图1、2、3，可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置中的触摸屏HMI（2）通过中高压开关柜面板（1）上的安装孔装在中高压开关柜面板（1）上；可编程控制器PLC（4）通过开关柜继电器室继电器屏板（3）上的固定安装孔装在继电器屏板（3）上，触摸屏HMI（2）通过高速通讯线（5）和可编程控制器PLC（4）的通讯口联结，触摸屏HMI（2）、可编程控制器PLC（4）的电源输入端与开关电源PW的电源输出端相接。

所述触摸屏HMI（2）显示开关柜的各种信息，可编程控制器PLC（4）监控高压开关柜内各部件的工作状态。

对照附图4，可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其结构是开关电源PW的第一V+端通过第二断路器（QF2）分成两路，其中一路分别与十个辅助开关（S1~S10）的一端和PLC的L+端连接，另一路分别与触摸屏HMI的24V端和PLC的3L+端连接。

开关电源PW的V-端通过第二断路器（QF2）分成A、B两路，其中A路分别与PLC的1M端和M端连接，B路分别与触摸屏HMI的0V端和七个指示灯（H1~H7）的一端连接。

开关电源PW的N端通过第一断路器（QF1）与第一操作电源小母线（KMN）连接。

开关电源PW的L端通过电源开关旋扭（SA1）和第一断路器（QF1）与第二操作电源小母线（KML）连接。

所述十个辅助开关（S1~S10）包括断路器试验位置辅助开关（S1）、断路器工作位置辅助开关（S2）、第一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S3、S4）、第二对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S5、S6）、第三对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S7、S8）、限位开关（S9）、断路器处于移开位置时的开关（S10）；其中断路器试验位置辅助开关（S1）的另一端与PLC的I00端连接，断路器工作位置辅助开关（S2）的另一端与PLC的I01端连接，第一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S3、S4）的另一端分别与PLC的I02端和I03端连接，第二对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S5、S6）的另一端分别与PLC的I04端和I05端连接，第三对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S7、S8）的另一端分别与PLC的I06端和I07端连接，限位开关（S9的）另一端与PLC的I10端连接，断路器处于移开位置时的开关（S10）的另一端与PLC的I11端连接。

PLC的高速通信口RJ45通过通信网线与触摸屏HMI的TP端连接。

七个指示灯（H1~H7）的另一端分别与PLC的3M端、Q00端、Q01端、Q02端、Q03端、Q04端、Q05端连接。

KML和KMN为高压开关柜的操作电源小母线，为AC220V，PW为开关电源，把AC220变为DC24V，供PLC和HMI使用。电源开关旋扭SA1，在开关柜不操作时，可以关断电源，延长PLC和HMI的使用寿命，而且不影响开关柜的正常运行。

断路器试验位置辅助开关S1，当断路器小车处于试验位置时，此开关闭合，断路器工作位置辅助开关S2，当断路器小车处于工作位置时，此开关闭合，一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关S3、S4，与断路器主触头分合闸相关联，当S3闭合导通S4分离不导通时，表示断路器处于合闸状态，当辅助开关S3分离不导通辅助开关S4闭合导通时，表示断路器处于分闸状态。一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关S5、S6，与接地开关主触头分合闸相关联，取自于接地开关上自带的辅助开关，当机械联动互锁的常开辅助开关S5闭合导通常闭辅助开关S6分离不导通时，表示接地开关处于合闸状态，主回路处于接地状态，当机械联动互锁的常开辅助开关S5分离不导通常闭辅助开关S6闭合导通时，表示接地开关处于分闸状态，主回路没有接地。一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关S7、S8，取自于带电显示器上自带辅助开关，当辅助开关S7闭合导通辅助开关S8分离不导通时，表示隔离室主回路带有高压电，处于带电状态，当辅助开关S7分离不导通辅助开关S8闭合导通时，表示隔离室主回路没有高压电，处于停电状态。安装在隔离室维修门上的限位开关S9，取常开触点，隔离室维修门闭合时限位开关S9导通，表示维修门已关闭，不导通时表示维修门被打开。断路器处于移开位置时的开关S10，移开位置是指试验位置之后，直到小车从柜体拉出的所有位置，一般的断路器小车上没有此开关，需要加装上去，加装非常容易，当断路器小车移动到移开位置时，小车的某个机械机构就有动作，具体需要考虑断路器生产厂家资料和实物，只要在此动作机械机构上加装上一个开关即可。PLC通过对辅助开关S1至S8开关点的监控，就把开关柜部件所处的状态反馈到PLC内。H1至H7为指示灯，分别用来指示开关柜可以进行的断路器分闸操作、断路器合闸操作、断路器摇入操作、断路器摇出操作、接地开关合闸操作、接地开关分闸操作、维修门打开操作。根据辅助开关S1至S8的状态，也就是开关柜的所处的状态，PLC内部程序点亮或不点亮H1至H7，当某个指示处于点亮状态时，表示开关柜可以进行该项操作，没有点亮时，表示开关柜不可以进行该项操作，比如指示灯H1点亮，表示开关柜可以进行断路器分闸操作，若H1没有点亮表示开关柜不能进行分闸操作。

对照附图5，6，可编程控制器PLC（4）的控制流程，包括如下步骤：

1）分、合闸操作流程：手动操作触摸屏，触摸屏显示断路器处于合闸状态，文字和图形提示操作员，现可进行分闸操作，操作员按提示分断路器，显示屏显示断路器处于分闸状态，分闸完成。准备合闸时，在确保维修门均安全关闭的前提下，提示分接地刀，接地刀分后，显示屏提示将断路器手车摇入工作位置，小车到位置后，按显示屏提示合断路器。步骤完成。

2）断电维修操作流程：手动操作触摸屏，触摸屏显示断路器处于合闸状态，文字和图形提示操作员，现可进行分闸操作，断路器分后，提示操作员将断路器手车由工作位置摇出至试验位置或移出开关柜，显示屏此时提示合接地刀，接地刀合闸后，打开维修门，人工对母线验电确保母线不带电后开始维修。步骤完成。

实施时，先在电脑上用PLC编程软件按照开关柜五防要求编写相关的操作顺序及其电气联锁的程序，再编写HMI的显示及操作程序，两程序写好后输入各自的装置。在中高压开关柜面板1上开合适大小的安装孔，将触摸屏2装在中高压开关柜面板1上，在开关柜继电器室继电器屏板3上钻合适的固定安装孔，将可编程控制器PLC4装在继电器屏板3上，分别将HMI和PLC按照事先做的接线图接好电源线及电气联结线，用高速通讯线5将触摸屏HMI2和可编程控制器PLC4的通讯口联结好，通上电即可调试好使用。

操作人员在装置通电后，只要按照HMI的提示操示进行一步步的操作即可达到安全操作的目的，不会出现不了解开关柜操作顺序而误操作。

Claims (4)

1.一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其特征在于：触摸屏HMI（2）通过中高压开关柜面板（1）上的安装孔装在中高压开关柜面板（1）上；可编程控制器PLC（4）通过开关柜继电器室继电器屏板（3）上的固定安装孔装在继电器屏板（3）上，触摸屏HMI（2）通过高速通讯线（5）和可编程控制器PLC（4）的通讯口联结，开关电源PW的电源输出端分别与触摸屏HMI（2）、可编程控制器PLC（4）的电源输入端相接。

2.根据权利要求1所述的一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其特征在于：所述开关电源PW的第一V+端通过第二断路器（QF2）分成两路，其中一路分别与十个辅助开关（S1~S10）的一端和PLC的L+端连接，另一路分别与触摸屏HMI的24V端和PLC的3L+端连接；

开关电源PW的V-端通过第二断路器（QF2）分成A、B两路，其中A路分别与PLC的1M端和M端连接，B路分别与触摸屏HMI的0V端和七个指示灯（H1~H7）的一端连接；

开关电源PW的N端通过第一断路器（QF1）与第一操作电源小母线（KMN）连接；

开关电源PW的L端通过电源开关旋扭（SA1）和第一断路器（QF1）与第二操作电源小母线（KML）连接。

3.根据权利要求2所述的一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其特征在于：所述十个辅助开关（S1~S10）包括断路器试验位置辅助开关（S1）、断路器工作位置辅助开关（S2）、第一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S3、S4）、第二对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S5、S6）、第三对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S7、S8）、限位开关（S9）、断路器处于移开位置时的开关（S10）；其中断路器试验位置辅助开关（S1）的另一端与PLC的I00端连接，断路器工作位置辅助开关（S2）的另一端与PLC的I01端连接，第一对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S3、S4）的另一端分别与PLC的I02端和I03端连接，第二对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S5、S6）的另一端分别与PLC的I04端和I05端连接，第三对机械联动互锁的常开与常闭辅助开关（S7、S8）的另一端分别与PLC的I06端和I07端连接，限位开关（S9的）另一端与PLC的I10端连接，断路器处于移开位置时的开关（S10）的另一端与PLC的I11端连接；

PLC的高速通信口RJ45通过通信网线与触摸屏HMI的TP端连接；

七个指示灯（H1~H7）的另一端分别与PLC的3M端、Q00端、Q01端、Q02端、Q03端、Q04端、Q05端连接。

4.根据权利要求1所述的一种可视化引导式五防高压开关柜安全操作装置，其特征在于：所述可编程控制器PLC（4）的控制流程，包括如下步骤：

 1）分、合闸操作流程：手动操作触摸屏，触摸屏显示断路器处于合闸状态，文字和图形提示操作员，现可进行分闸操作，操作员按提示分断路器，显示屏显示断路器处于分闸状态，分闸完成；准备合闸时，在确保维修门均安全关闭的前提下，提示分接地刀，接地刀分后，显示屏提示将断路器手车摇入工作位置，小车到位置后，按显示屏提示合断路器；步骤完成；

2）断电维修操作流程：手动操作触摸屏，触摸屏显示断路器处于合闸状态，文字和图形提示操作员，现可进行分闸操作，断路器分后，提示操作员将断路器手车由工作位置摇出至试验位置或移出开关柜，显示屏此时提示合接地刀，接地刀合闸后，打开维修门，人工对母线验电确保母线不带电后开始维修。