CN114019872B - 一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,属于工业自动化控制领域。该系统包括分合闸模块、合闸反馈信号检测模块、自跳故障检测模块、合闸错误模块;该系统将由远程控制发出断路器分/合闸命令、检测到的系统状态信号及断路器辅助触点信号作为输入,分配至相应模块中进行时序逻辑处理及判断,结果输出包括断路器分/合闸信号、断路器分合状态反馈信号,以及自跳故障、合闸错误故障。本发明能够确保断路器在系统正常且允许分合的状态下,通过命令信号进行可靠的分/合控制,反之,在系统故障或禁止合闸状态下,能够进行及时有效的自动分闸动作;所判断出的自跳、合闸错误故障可供故障监控使用;此外,本发明降低编程复杂度。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化控制领域,涉及一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,具体涉及断路器分合闸时序逻辑、合闸反馈检测逻辑、合闸错误和自跳故障判断逻辑设计。
背景技术
随着工业自动化领域对规模化、数字化、智能化的需求不断增加,人工手动操作断路器的分合逐渐被远程自动控制所替代,尤其是在操作距离较远或不便于手动操作的工业场合,人为手动控制断路器的分合尤为困难,因此,自动远程控制断路器分合闸并确保其有效、可靠性成为解决问题的关键和难点。另外,由断路器自身原因导致的自跳故障、合闸故障也需进行判断与监控,便于故障原因排查,避免系统安全事故的发生。
因此,亟需一种能实现自动远程控制断路器的逻辑模块设计方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,保障远程控制断路器分合闸操作的有效性;在检测到系统故障信号时能够及时有效自动分闸,在断路器辅助触点信号的辅助下,能够准确检测出断路器的分合状态,判断可能由断路器自身原因导致的自跳故障、合闸错误故障,并将故障信号实时上传至监控系统,提高设备运行的安全可靠性;所设计逻辑块可在工业自动化编程控制软件中进行模块化封装,便于灵活调用,降低编程复杂度。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,包括:分合闸模块M1、合闸反馈信号检测模块M2、自跳故障检测模块M3、合闸错误模块M4;其中,
分合闸模块M1用于将由远程控制发出的断路器分/合闸命令A/E与系统状态信号进行时序逻辑处理,输出断路器分/合闸信号OFF/ON;确保断路器在系统正常且允许分/合的状态下,能够通过命令信号完成分/合闸控制,反之,在系统故障或禁止合闸的状态下能够及时、有效进行自动分闸。
合闸反馈信号检测模块M2用于将输入的辅助触点信号RM作为断路器分合闸反馈状态的判断条件,输出分/合闸反馈信号ARM/ERM(除可用于逻辑块的输出显示外,还可参与分合闸模块、合闸错误模块的逻辑判断)。
自跳故障检测模块M3用于在系统正常且未收到分闸命令A的条件下,通过检测辅助触点信号RM的分闸动作信号来判断断路器发生自跳故障SA的情况;若该信号发生,则表示断路器发生自动跳闸。
合闸错误模块M4用于在合闸命令E1/合闸命令E2发生的情况下,通过延时检测分闸反馈ARM的信号状态来判断发生合闸错误SF的情况;若该信号发生,则表示合闸失败;
该系统的输入信号主要包括:断路器分/合闸命令A/E、允许合闸ES、故障信号DA、辅助触点信号RM和开关选择MD(默认置1);其中,断路器分/合闸命令A/E由远程控制发出;允许合闸ES和故障信号DA属于系统状态信号;所述辅助触点信号RM为断路器实际辅助触点开关通/断信号;开关选择MD可选择设定是否将分闸反馈信号ARM或合闸反馈信号ERM作为断路器分闸信号OFF或合闸信号ON产生的判断条件;以上所有输入信号进入控制系统后将被分配至相应模块中进行时序逻辑处理;
该系统的输出信号主要包括:断路器分/合闸信号OFF/ON、分/合闸反馈信号ARM/ERM、自跳故障SA和合闸错误SF;其中,断路器分/合闸信号OFF/ON与分/合闸反馈信号ARM/ERM可再进行逻辑处理,产生分/合闸动作信号,实现断路器有效、可靠的自动分或合控制;判断输出的自跳故障SA和合闸错误SF可供故障监控使用。
进一步,分合闸模块M1的输入信号包括分闸命令A1、合闸命令E1、合闸命令E2、允许合闸ES、辅助触点信号RM、故障信号DA和开关选择MD(默认置1);输出信号包括合闸信号ON和分闸信号OFF;其中,分闸命令A1来自分闸命令A,合闸命令E1和合闸命令E2来自合闸命令E。
分合闸模块M1实现输出合闸控制信号时,需要保证分闸命令A1和故障信号DA均不发生,即无分闸脉冲AS1存在;此时,若检测到合闸脉冲信号RON,且分闸反馈信号ARM的状态为高电平,即断路器处于分闸状态,则将产生合闸信号ON;所述分合闸模块(M1)实现输出分闸控制信号时,在断路器处于合闸状态的前提下,即合闸反馈信号ERM的状态为高电平,此时,分闸命令A1和故障信号DA中任一发生,则将产生分闸信号OFF;上述分/合闸信号的判断过程均在开关模式MD为默认值1的情况下,若将开关模式MD置0,则逻辑处理过程中无需考虑断路器分/合闸状态,直接产生分/合闸信号OFF/ON,适用于无断路器辅助触点信号的情况。
两种合闸命令E1和E2的区别在于:合闸命令E1产生的2s合闸脉冲SW1与允许合闸ES连锁,即在合闸条件满足的情况下,合闸命令E1方能有效;而合闸命令E2则能直接产生2s合闸脉冲SW2,参与后续时序逻辑处理;两种合闸命令可根据实际功能需求选择使用。
进一步,合闸反馈信号检测模块M2的输入信号为辅助触点信号RM;输出信号包括分闸反馈信号ARM和合闸反馈信号ERM。
其中,辅助触点信号RM,一方面将直接输出作为合闸反馈信号ERM;另一方面,将经过360ms延时,再取反后的结果输出作为分闸反馈信号ARM。
进一步,自跳故障检测模块M3的输入信号包括来自分合闸模块(M1)的信号AS和辅助触点信号RM;输出信号为自跳故障SA。
其中,信号AS为分闸命令A1和故障信号DA作或逻辑的结果,即在分闸命令A1或故障信号DA任一发生的情况下,信号AS产生2s方波,再取反得到的AWN为低电平;在分闸命令A1和故障信号DA均不发生的情况下,AS为低电平,取反后的AWN为高电平。
辅助触点信号RM若经500ms延时检测到下降沿信号,则将产生2s方波信号RMW;此时,若AWN与RMW同为高电平,二者作与逻辑的结果输出自跳故障SA为高电平,即在分闸命令A1和故障信号DA均不发生的情况下,若检测到断路器由合闸到分闸的动作变化,则表明断路器发生自跳故障SA。
进一步,合闸错误模块M4的输入信号包括来自分合闸模块M1的合闸脉冲SW1、合闸脉冲SW2,以及来自合闸反馈信号检测模块M2的分闸反馈信号ARM;输出信号为合闸错误SF。
其中,合闸脉冲SW1和SW2分别为合闸命令E1和合闸命令E2生成的2s合闸脉冲信号,当二者任一发生时,经过360ms延时,所得到的RM2变为高电平,此时,所输出合闸错误SF取决于分闸反馈信号ARM的状态,若分闸反馈ARM为低电平,即无合闸错误SF发生,断路器合闸正常;反之,若分闸反馈ARM为高电平,即有合闸错误SF发生,断路器未正常合闸。
进一步,该控制系统能够在工业自动化控制软件中进行编程,并整体封装成一个7通道输入和6通道输出的逻辑块,便于在系统程序中灵活调用,降低断路器分合闸逻辑及其故障判断逻辑的复杂度。
本发明的有益效果在于:本发明逻辑块能够将上位远程输入的信号进行时序逻辑处理,实现断路器的分/合闸以及故障状态检测与判断。另外,本发明所设计的分合闸模块M1、合闸反馈信号检测模块M2、自跳故障检测模块M3、合闸错误模块M4能够在工业自动化控制软件中进行编程,并整体封装成一个7通道输入/6通道输出的逻辑块,能够在系统程序中灵活调用,降低断路器分合闸逻辑及其故障判断逻辑的复杂度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明逻辑控制系统的整体结构示意图;
图2为分合闸模块M1的逻辑框图;
图3为合闸反馈信号检测模块M2的逻辑框图;
图4为自跳故障检测模块M3的逻辑框图;
图5为合闸错误模块M4的逻辑框图;
图6为模块封装图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1~图6,如图1所示,本实施例提供了一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑块,由分合闸模块M1、合闸反馈信号检测模块M2、自跳故障检测模块M3、合闸错误模块M4组成。逻辑块所需输入的信号主要包括分/合闸命令A/E、允许合闸ES、故障信号DA、辅助触点信号RM、开关选择MD(默认置1);逻辑块输出的信号主要包括分/合闸信号OFF/ON、分/合反馈信号ARM/ERM、自跳故障SA、合闸错误SF。
如图2所示,分合闸模块M1的工作流程具体为:
1)合闸命令E1经过2s方波发生器产生的合闸脉冲SW1,与允许合闸ES作与逻辑产生信号SW;
2)合闸命令E2经过2s方波发生器产生的合闸脉冲SW2,与SW、辅助触点信号RM作或逻辑产生信号RON;
3)分闸命令A1与故障信号DA作或逻辑的结果AS,经过2s方波发生器产生信号AS1,再取反得到信号AS2;
4)AS2和RON作与逻辑的结果RA,一方面经取反后,一路直接进入选择开关S1的I1,另一路与合闸反馈ERM作与逻辑后进入选择开关S1的I2,选择开关S1的输出Q结果由开关模式MD的“0/1”状态决定,输出结果经过500ms的下降沿延时产生分闸信号OFF;
5)AS2和RON作与逻辑的结果RA,另一方面不经过取反,一路直接进入选择开关S2的I1,另一路与分闸反馈ERM作与逻辑后进入选择开关S2的I2,选择开关S2的输出Q结果为合闸信号ON。
如图3所示,合闸反馈信号检测模块M2的工作流程具体为:输入的辅助触点信号RM一路直接输出作为合闸反馈ERM,另一路经过360ms的延时,再取反得到的结果输出作为分闸反馈ARM。
如图4所示,自跳故障检测模块M3的工作流程具体为:
1)分闸命令A1与故障信号DA作或逻辑的结果AS作为输入信号,经过2s方波发生器产生信号AW,取反后得到信号AWN;
2)辅助触点信号RM经过500ms下降沿延时检测得到信号RMT,再经过2s方波发生器产生信号RMW;
3)AWN与RMW作与逻辑的结果输出自跳故障SA。
如图5所示,合闸错误模块M4的工作流程具体为:
分合闸模块中产生的合闸脉冲SW1和SW2作或逻辑产生的信号SWA,经360ms的延时得到信号RM2,RM2输入选择开关S3的I,0输入选择开关S3的I1,分闸反馈ARM输入选择开关S3的I2,选择开关S3的输出为合闸错误SF。
如图6所示,本实施例的逻辑块可在编程软件中整体封装为一个7通道输入/6通道输出逻辑功能块,通过外部连接相对应的断路器命令及状态信号,实现断路器分/合闸信号的生成,分合状态及自跳故障、合闸错误故障的判断。其中,逻辑块的7个输入信号通道具体包括:合闸命令E1、合闸命令E2、允许合闸ES、分闸命令A1、故障信号DA、辅助触点信号RM、开关模式MD(默认置1);所述逻辑块的6个输出信号通道具体包括:合闸信号ON、分闸信号OFF、分闸反馈信号ARM、合闸反馈信号ERM、自跳故障SA、合闸错误SF。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,该系统包括:分合闸模块(M1)、合闸反馈信号检测模块(M2)、自跳故障检测模块(M3)和合闸错误模块(M4);
所述分合闸模块(M1)用于将由远程控制发出的断路器分/合闸命令A/E与系统状态信号进行时序逻辑处理,输出断路器分/合闸信号OFF/ON;
所述合闸反馈信号检测模块(M2)用于将输入的辅助触点信号RM作为断路器分合闸反馈状态的判断条件,输出分/合闸反馈信号ARM/ERM;
所述自跳故障检测模块(M3)用于在系统正常且未收到分闸命令A的条件下,通过检测辅助触点信号RM的分闸动作信号来判断断路器发生自跳故障SA的情况;若该信号发生,则表示断路器发生自动跳闸;
所述合闸错误模块(M4)用于在合闸命令E1/合闸命令E2发生的情况下,通过延时检测分闸反馈ARM的信号状态来判断发生合闸错误SF的情况;若该信号发生,则表示合闸失败;
该系统的输入信号包括:断路器分/合闸命令A/E、允许合闸ES、故障信号DA、辅助触点信号RM和开关选择MD;其中,断路器分/合闸命令A/E由远程控制发出;允许合闸ES和故障信号DA属于系统状态信号;所述辅助触点信号RM为断路器实际辅助触点开关通/断信号;开关选择MD选择设定是否将分闸反馈信号ARM或合闸反馈信号ERM作为断路器分闸信号OFF或合闸信号ON产生的判断条件;以上所有输入信号进入控制系统后将被分配至相应模块中进行时序逻辑处理;
该系统的输出信号包括:断路器分/合闸信号OFF/ON、分/合闸反馈信号ARM/ERM、自跳故障SA和合闸错误SF;其中,断路器分/合闸信号OFF/ON与分/合闸反馈信号ARM/ERM再进行逻辑处理,产生分/合闸动作信号,实现断路器有效、可靠的自动分或合控制;判断输出的自跳故障SA和合闸错误SF供故障监控使用。
2.根据权利要求1所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述分合闸模块(M1)的输入信号包括分闸命令A1、合闸命令E1、合闸命令E2、允许合闸ES、辅助触点信号RM、故障信号DA和开关选择MD;输出信号包括合闸信号ON和分闸信号OFF;其中,分闸命令A1来自分闸命令A,合闸命令E1和合闸命令E2来自合闸命令E;
所述分合闸模块(M1)实现输出合闸控制信号时,需要保证分闸命令A1和故障信号DA均不发生,即无分闸脉冲AS1存在;此时,若检测到合闸脉冲信号RON,且分闸反馈信号ARM的状态为高电平,即断路器处于分闸状态,则将产生合闸信号ON;所述分合闸模块(M1)实现输出分闸控制信号时,在断路器处于合闸状态的前提下,即合闸反馈信号ERM的状态为高电平,此时,分闸命令A1和故障信号DA中任一发生,则将产生分闸信号OFF;上述分/合闸信号的判断过程均在开关模式MD为默认值1的情况下,若将开关模式MD置0,则逻辑处理过程中无需考虑断路器分/合闸状态,直接产生分/合闸信号OFF/ON,适用于无断路器辅助触点信号的情况。
3.根据权利要求2所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述合闸命令E1产生的2s合闸脉冲SW1与允许合闸ES连锁,即在合闸条件满足的情况下,合闸命令E1有效;而合闸命令E2则直接产生2s合闸脉冲SW2,参与后续时序逻辑处理;两种合闸命令根据实际功能需求选择使用。
4.根据权利要求1所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述合闸反馈信号检测模块(M2)的输入信号为辅助触点信号RM;输出信号包括分闸反馈信号ARM和合闸反馈信号ERM。
5.根据权利要求1或4所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述辅助触点信号RM,一方面将直接输出作为合闸反馈信号ERM;另一方面,将经过360ms延时,再取反后的结果输出作为分闸反馈信号ARM。
6.根据权利要求1所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述自跳故障检测模块(M3)的输入信号包括来自分合闸模块(M1)的信号AS和辅助触点信号RM;输出信号为自跳故障SA。
7.根据权利要求6所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述信号AS为分闸命令A1和故障信号DA作或逻辑的结果,即在分闸命令A1或故障信号DA任一发生的情况下,信号AS产生2s方波,再取反得到的AWN为低电平;在分闸命令A1和故障信号DA均不发生的情况下,AS为低电平,取反后的AWN为高电平;
所述辅助触点信号RM若经500ms延时检测到下降沿信号,则将产生2s方波信号RMW;此时,若AWN与RMW同为高电平,二者作与逻辑的结果输出自跳故障SA为高电平,即在分闸命令A1和故障信号DA均不发生的情况下,若检测到断路器由合闸到分闸的动作变化,则表明断路器发生自跳故障SA。
8.根据权利要求1所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述合闸错误模块(M4)的输入信号包括来自分合闸模块(M1)的合闸脉冲SW1、合闸脉冲SW2,以及来自合闸反馈信号检测模块(M2)的分闸反馈信号ARM;输出信号为合闸错误SF。
9.根据权利要求8所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,所述合闸脉冲SW1和SW2分别为合闸命令E1和合闸命令E2生成的2s合闸脉冲信号,当二者任一发生时,经过360ms延时,所得到的RM2变为高电平,此时,所输出合闸错误SF取决于分闸反馈信号ARM的状态,若分闸反馈ARM为低电平,即无合闸错误SF发生,断路器合闸正常;反之,若分闸反馈ARM为高电平,即有合闸错误SF发生,断路器未正常合闸。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的断路器分合闸时序及其故障判断逻辑控制系统,其特征在于,该控制系统能够在工业自动化控制软件中进行编程,并整体封装成一个7通道输入和6通道输出的逻辑块。
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