CN117353251A - 一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,采用的控制系统包括PLC模块、升降档信号采集模块、输出轴转动圈数采集模块及信息显示模块。本发明采用嵌入式安装方式,可以在不改变原有功能及接线的基础上实现功能扩展,安装简单,成本低,稳定性强,无试错风险,即便装置因不可抗力因素而失效,也不会对原有装置产生影响,造成开关误动;采集输出轴转动圈数的准确信息,可准确灵敏地检测到电动机构箱输出轴转过的圈数,结合开关调节一个档位,输出轴精准转过15圈的对应关系,可以准确判定开关调挡过程中是否发生滑档,一旦发生滑档,立即切断电机保护开关Q1,使得电机停转,保证有载分接开关不发生档位切换。
Description
技术领域
本发明属于变压器有载分接开关控制技术领域,具体涉及一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法。
背景技术
有载分接开关是大型电力变压器实现带负荷调压的重要装置,电动机构是有载分接开关实现分接变换操作的驱动和控制机构。就地或远方发出调挡指令后,电动机构将驱动分接开关由一个工作位置变换到另一个相邻的工作位置,中途不再受任何启动指令的影响,完成一次分接变换后自动停止。为实现正确调挡,电动机构的电气控制回路必须具备电机的正反转控制功能、级进控制功能、滑档保护功能等。现有机电结合型电动机构的滑档保护功能是依靠时间继电器计时原理来实现,考虑到中间档位的联调需求,中间位置调整一个档位大约需要11s的时间,因此,该类型控制机构时间继电器延时时间一般默认设定为15s。滑档保护功能严重依赖时间继电器的稳定性以及凸轮与微动开关的机电触点的稳定性,保护实现原理单一且可靠性较差。运行经验表明,分接开关控制箱内的时间继电器和微动开关的故障经常导致有载分接开关调挡时发生滑档。对于运行年限较长的变压器,开关滑档故障呈现越来越频发的趋势。
以ABB公司的BUL型电动机构为例,电气主回路及控制回路如图1和图2所示,机械结构图如图3所示。该类型机构经常发生调档过程中凸轮控制微动开关S3、S4节点未及时断开,导致开关发生滑档缺陷。现有BUL型电动机构滑档保护功能只能保证在开关滑2档后断开电机保护开关Q1,无法实现开关一旦滑档,马上断开电机保护开关Q1,使电机停转。即原有滑档保护功能不能确保开关不滑档,只能保证开关不连续滑档。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,其特征在于:所述保护方法将采集输出轴转动圈数作为滑档判据的精准信息,有载分接开关实现一个分接变换,输出轴精准转过15圈,在输出轴转过13圈时,开关档位进行切换;采集输出轴的转动圈数作为判断依据,非中间档位时,转过圈数一旦超过15圈,即认为开关发生滑档,此时立刻切断电机保护开关Q1,使得驱动电机停转,确保开关档位不会发生切换。
而且,所述保护方法采用的控制系统包括PLC模块、升降档信号采集模块、输出轴转动圈数采集模块及信息显示模块;
PLC模块作为信号汇总及逻辑判断的控制核心,能够提供足够的IO节点,用于状态量的输入和控制信号的输出;
升降档信号采集模块由一个高精度电流互感器CT1和一个单相电流监视继电器KA1组成,高精度电流互感器CT1可精准采集有载分接开关控制回路中的就地或远方升、降档电流信号,并将电流传输至电流继电器KA1中,KA1内部可以实现电流值与设定值大小的比较判定,当输入电流值大于设定值时,KA1动作,常开节点闭合,PLC的对应输入模块出现一个上升沿信号;
输出轴转动圈数采集模块由霍尔开关HR、感应磁铁和中间继电器组成,感应磁铁通过磁力吸附和涂胶固定的方式,固定在输出轴上,霍尔开关通过螺丝固定的方式安装在操作机构箱箱壁上,并与感应磁铁位置对应,中间继电器安装于专门的安装轨道上;
信息显示模块为一块显示屏,其通过专用数据线与PLC模块进行通信,可将PLC内存储的数据以及现有状态进行即时显示;
电流互感器安装于启动回路的主回路上,电流互感器二次电流信号经单相电流监视继电器转换为开关量输入至所述的PLC内,霍尔开关感应磁铁牢固安装于输出轴上,与输出轴同步转动,霍尔开关安装于控制箱内靠近输出轴的位置;感应磁铁和霍尔开关均不影响驱动机构的运转,感应磁铁转动时,可触发霍尔开关变位,霍尔开关输出信号控制一个中间继电器,该中间继电器输出节点接入PLC输入节点,显示屏与PLC相连,显示有载调压机构箱内各机械元件的位置以及电子元器件的开闭状态,输出重要监视状态量信息。
而且,所述保护方法采集开关升降档信号状态量、延续触头S15状态量、霍尔开关输出信号、K2及K3常开节点状态量、凸轮控制触头S3、S4状态量、K1常开节点状态量作为PLC模块的输入节点,内置算法对现有状态及调压过程中的实时状态进行监视,状态出现问题立即发出报警信号,并将状态量进行记录,通过显示屏可实时查看开关状态,调取状态量储存数据并绘制可视化的调挡过程状态量变化图。
本发明的优点和有益效果为:
1、本发明的变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,采用嵌入式安装方式,可以在不改变原有功能及接线的基础上实现功能扩展。该装置安装简单,成本低,稳定性强,无试错风险,即便装置因不可抗力因素而失效,也不会对原有装置产生影响,造成开关误动。
2、本发明依靠电磁感应原理的霍尔元件,采集输出轴转动圈数的准确信息,可准确灵敏地检测到电动机构箱输出轴转过的圈数,结合开关调节一个档位,输出轴精准转过15圈的对应关系,可以准确判定开关调挡过程中是否发生滑档,一旦发生滑档,立即切断电机保护开关Q1,使得电机停转,保证有载分接开关不发生档位切换。
3、本发明请采集原有升降档继电器的开闭信息以及升降档调挡指令信息,可实现精准判断,在无调挡指令下的开关升降档误动作,此时立刻切断电机保护开关Q1,实现开关误动的保护功能,原有电动机构不具备此功能。
4、本发明利用微型高精度电流互感器进行升降档指令信息的采集,可以不改变原有控制回路接线,实现升降档信息指令的采集,实现了物理上的隔离,降低了该实现方法对原有电动机构的影响。
5、本发明利用可编程逻辑控制器(PLC)作为计算核心模块,借助工业PLC的鲁棒性和可靠性,提高该方法的可靠性。
6、本发明可实现各个元件的状态记忆功能,可以记录调档过程中,各重要元件的动作时间以及动作信息,为故障原因查找以及故障修复提供便利。
7、本发明可增加机电结合型电动机构的状态检查功能,可以定时检测电动机构的运行状态,各元件的工作状态是否正常,是否具备调压条件。
8、本发明可以根据开关滑档后各元件的工作状态以及信息,自动判定开关滑档的原因。
9、本发明可以利用显示装置,显示电动机构现在的状态,滑档后的机构状态,以及滑档原因,并调用数据库信息,显示该故障的检查和处理意见,可大大提高运检人员的工作便利性。
附图说明
图1为现有技术中BUL型电动机构主回路电路图;
图2为现有技术中BUL型电动机构电气控制回路图;
图3为现有技术中BUL型电动机构机械组件图;
图4为本申请升降档信号采集模块示意图;
图5为本申请中输出轴转动圈数信号采集模块示意图;
图6为本申请中输出轴转动圈数信号采集模块安装位置示意图;
图7为本申请信息显示模块示意图;
图8为本申请PLC模块接线示意图。
图中:1-输出轴齿轮盘,2-输出轴,3-驱动电机,4-中间轴,5-齿轮带,6-刹车盘下盘,7-刹车盘上盘,8-9-档位指示盘,10-手柄,11-位置传送器,12-降档微动开关S4,13-升档微动开关S3,14-凸轮盘,15-铜拨块,16-微型高精度电流互感器,17-电流继电器KA1,18-霍尔开关,19-磁铁,20-PLC模块。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,其特征在于:所述保护方法将采集输出轴转动圈数作为滑档判据的精准信息,有载分接开关实现一个分接变换,输出轴精准转过15圈,在输出轴转过13圈时,开关档位进行切换;采集输出轴的转动圈数作为判断依据,非中间档位时,转过圈数一旦超过15圈,即认为开关发生滑档,此时立刻切断电机保护开关Q1,使得驱动电机停转,确保开关档位不会发生切换。
而且,所述保护方法采用的控制系统包括PLC模块、升降档信号采集模块、输出轴转动圈数采集模块及信息显示模块;
PLC模块作为信号汇总及逻辑判断的控制核心,能够提供足够的IO节点,用于状态量的输入和控制信号的输出;
升降档信号采集模块由一个高精度电流互感器CT1和一个单相电流监视继电器KA1组成。如图4所示。高精度电流互感器CT1可精准采集有载分接开关控制回路中的就地或远方升、降档电流信号,并将电流传输至电流继电器KA1中。KA1内部可以实现电流值与设定值大小的比较判定。当输入电流值大于设定值时,KA1动作,常开节点闭合,PLC的对应输入模块出现一个上升沿信号。
输出轴转动圈数采集模块由霍尔开关HR、感应磁铁和中间继电器组成,如图5所示。感应磁铁通过磁力吸附和涂胶固定的方式,固定在输出轴上。霍尔开关通过螺丝固定的方式安装在操作机构箱箱壁上,并与感应磁铁位置对应。中间继电器安装于专门的安装轨道上。安装位置示意图如图6所示。
信息显示模块为一块显示屏,其通过专用数据线与PLC模块进行通信,可将PLC内存储的数据以及现有状态进行即时显示,如图7所示。
其中,电流互感器安装于启动回路的主回路上,电流互感器二次电流信号经单相电流监视继电器转换为开关量输入至所述的PLC内。霍尔开关感应磁铁牢固安装于输出轴上,与输出轴(103)同步转动,霍尔开关安装于控制箱内靠近输出轴的位置。感应磁铁和霍尔开关均不影响驱动机构的运转。感应磁铁转动时,可触发霍尔开关变位,霍尔开关输出信号控制一个中间继电器,该中间继电器输出节点接入PLC输入节点。显示屏与PLC相连,显示有载调压机构箱内各机械元件的位置以及电子元器件的开闭状态,输出重要监视状态量信息。
如图8所示,本申请所述的有载分接开关滑档或误动保护方法是在原操作机构箱内进行嵌入式安装,其由霍尔开关5、感应磁铁6、PLC模块7、微型高精度电流互感器以及显示屏等元器件所组成。采集开关升降档信号状态量、延续触头S15状态量、霍尔开关输出信号、K2及K3常开节点状态量、凸轮控制触头S3(33-34)、S4(33-34)状态量、K1常开节点状态量等作为PLC模块的输入节点,内置算法对现有状态及调压过程中的实时状态进行监视,状态出现问题立即发出报警信号,并将状态量进行记录,通过显示屏可实时查看开关状态,调取状态量储存数据并绘制可视化的调挡过程状态量变化图。
PLC选用西门子S7-200系列产品。
其中,电流互感器选择额定二次电流值在4-20mA范围内的微型高精度穿心式电流互感器,单相电流监视继电器采用ABB CM-SRS.11产品。电流互感器安装于启动回路的主回路上,电流互感器二次电流信号经单相电流监视继电器转换为开关量输入至所述的PLC内。
其中,霍尔开关选择NPN型三线型。感应磁铁牢固安装于输出轴上,与输出轴(103)同步转动,霍尔开关安装于控制箱内靠近输出轴的位置。感应磁铁和霍尔开关均不影响驱动机构的运转。感应磁铁转动时,可触发霍尔开关变位,霍尔开关输出信号控制一个中间继电器,该中间继电器输出节点接入PLC输入节点。
其中,显示屏与PLC相连,显示有载调压机构箱内各机械元件的位置以及电子元器件的开闭状态,输出重要监视状态量信息。
具体实施方案如下:
PLC对上述状态量的上升沿或下降沿进行计数,计数规则如下:
对升降档信号采集模块输入量上升沿进行计数,记为A;
对延续触头S15状态量上升沿进行计数,记为B;
对霍尔开关输出信号上升沿进行计数,记为C;
K2及K3常开节点状态量上升沿计数,记为D1、D2;
对凸轮控制微动开关S3(33-34)、S4(33-34)状态量上升沿进行计数,记为E1、E2;
对K1常开节点状态量上升沿进行计数,记为F;
对K1常开节点状态量下降沿进行计数,记为G。
PLC的IO节点对应关系如表1所示:
根据有载分接开关调档的不同情况,A-G表现出的特征有所不同。具体可判定如下原因导致的开关调档故障:开关误动、拒动、制动臂和刹车盘制动失效造成的滑档故障、S3(33-34)未分造成的滑档故障、S4(33-34)未分造成的滑档故障、K2断电剩磁主触头未分造成的滑档故障、K3断电剩磁主触头未分造成的滑档故障。
1.当A=0,C=1时,判定故障类型为“误动”;
2.当A=1,C=0时,判定故障类型为“拒动”;
3.非穿越档位调挡(8档升9档、9档升10档、9档降8档、10档降9档)时,F=1,B=0,C=17,D=2,E=2;穿越档位调挡时表现为F=2,B=1,C=32,D=2,E=3;则可判定为“制动臂和刹车盘制动失效造成的滑档”故障;
4.非穿越档位调挡表现为F=1,B=0,C=17,D=1,E1=1;穿越档位调挡时表现为F=2,B=1,C=32,D=1,E1=1或F=2,B=1,C=32,D=1,E1=2时,可判定故障类型为“S3(33-34)未分造成的滑档故障”;
5.非穿越档位调挡表现为F=1,B=0,C=17,D=1,E2=1;穿越档位调挡时表现为F=2,B=1,C=32,D=1,E2=1或F=2,B=1,C=32,D=1,E2=2时,可判定故障类型为“S4(33-34)未分造成的滑档故障”。
6.非穿越档位调挡表现为F=1,B=0,C=17,D1=1,E=2;穿越档位调挡时表现为F=2,B=1,C=32,D1=1,E=3时,可判定为“K2断电剩磁主触头未分造成的滑档故障”;
7.非穿越档位调挡时表现为F=1,B=0,C=17,D2=1,E=2;穿越档位调挡时表现为F=2,B=1,C=32,D2=1,E=3时,可判定故障类型为“K3断电剩磁主触头未分造成的滑档故障”。
申请人提出一种变压器有载分接开关滑档或误动保护方法,该方法在检测到电动机构调档异常后,可立即强制断开电机保护开关Q1,防止滑档或误动的发生。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (3)
1.一种变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,其特征在于:所述保护方法将采集输出轴转动圈数作为滑档判据的精准信息,有载分接开关实现一个分接变换,输出轴精准转过15圈,在输出轴转过13圈时,开关档位进行切换;采集输出轴的转动圈数作为判断依据,非中间档位时,转过圈数一旦超过15圈,即认为开关发生滑档,此时立刻切断电机保护开关Q1,使得驱动电机停转,确保开关档位不会发生切换。
2.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,其特征在于:所述保护方法采用的控制系统包括PLC模块、升降档信号采集模块、输出轴转动圈数采集模块及信息显示模块;
PLC模块作为信号汇总及逻辑判断的控制核心,能够提供足够的IO节点,用于状态量的输入和控制信号的输出;
升降档信号采集模块由一个高精度电流互感器CT1和一个单相电流监视继电器KA1组成,高精度电流互感器CT1可精准采集有载分接开关控制回路中的就地或远方升、降档电流信号,并将电流传输至电流继电器KA1中,KA1内部可以实现电流值与设定值大小的比较判定,当输入电流值大于设定值时,KA1动作,常开节点闭合,PLC的对应输入模块出现一个上升沿信号;
输出轴转动圈数采集模块由霍尔开关HR、感应磁铁和中间继电器组成,感应磁铁通过磁力吸附和涂胶固定的方式,固定在输出轴上,霍尔开关通过螺丝固定的方式安装在操作机构箱箱壁上,并与感应磁铁位置对应,中间继电器安装于专门的安装轨道上;
信息显示模块为一块显示屏,其通过专用数据线与PLC模块进行通信,可将PLC内存储的数据以及现有状态进行即时显示;
电流互感器安装于启动回路的主回路上,电流互感器二次电流信号经单相电流监视继电器转换为开关量输入至所述的PLC内,霍尔开关感应磁铁牢固安装于输出轴上,与输出轴同步转动,霍尔开关安装于控制箱内靠近输出轴的位置;感应磁铁和霍尔开关均不影响驱动机构的运转,感应磁铁转动时,可触发霍尔开关变位,霍尔开关输出信号控制一个中间继电器,该中间继电器输出节点接入PLC输入节点,显示屏与PLC相连,显示有载调压机构箱内各机械元件的位置以及电子元器件的开闭状态,输出重要监视状态量信息。
3.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关滑档或误动时的保护方法,其特征在于:所述保护方法采集开关升降档信号状态量、延续触头S15状态量、霍尔开关输出信号、K2及K3常开节点状态量、凸轮控制触头S3、S4状态量、K1常开节点状态量作为PLC模块的输入节点,内置算法对现有状态及调压过程中的实时状态进行监视,状态出现问题立即发出报警信号,并将状态量进行记录,通过显示屏可实时查看开关状态,调取状态量储存数据并绘制可视化的调挡过程状态量变化图。
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