CN201311721Y - 管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统，涉及电路紧急保护装置、供电和配电的电路装置和管道系统技术领域。它包括控制系统和供电电路两部分：控制系统由PLC控制系统、操作和指示系统组成；系统各种按钮、开关均接PLC的输入端，而PLC的输出端接4个输出控制接口及直接接多个操作输出；供电电路部分有主变电源进线、高压和低压三部分：主变电源进线高压侧采用内桥接线，选用两台主变；高压供电接线分为两段，1#主变的1#进线接I段PT和多台泵电机；2#主变的2#进线接II段PT、备用、站变和多台泵电机；1#进线和2#进线之间由母线连络连接；低压供电采用单母线分段接线，电压等级为6kV。

Description

管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统

技术领域

本实用新型是一种长输管道变电所操作安全预警及模拟培训的管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统，涉及电路紧急保护装置、供电和配电的电路装置和管道系统技术领域。

背景技术

目前长输管道现有变电所运行人员的培训方法除在校学习专业知识外，就是在变电所跟班实习，这种培训方式虽是有效的，但不够理想；由于电力生产和运行的特点是其生产的连续性，因此这一特点决定了运行人员在其日常工作中只能“看、听、想”，而不能动手练。一旦出现异常、事故需要动手时，就要求在很短的时间内不允许有丝毫差错地进行系统的各种倒闸操作，这项工作只有具备熟练的实际操作技能的人员才能很好地完成。因此，为了保证输油气泵站变电所安全可靠地运行，必须对变电所运行人员进行有效的培训，并且是能适应各层次管道变电所操作人员离线培训需求，操作方式与变电所在线操作系统操作方式完全相同，操作人员培训就如同亲临实际现场一样能进行灵活的、安全可靠的、反复的操作练习，使操作运行人员可从中积累处理各种异常、障碍和事故的经验，提高操作技能，以提高变配电运行人员的综合素质，以提高变配电运行人员的综合素质。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种功能多、灵活、能反复操作、安全可靠、能客观、准确地实现变电所运行操作人员实际操作训练的管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测方法及系统。

本实用新型是选择长输管道泵站变电所典型的桥型接线为原形，在充分体现长输管道泵站变电所特点的基础上，开发出的一套长输管道泵站变电所运行岗操作人员培训、操作票检验和变电所系统工作状态模拟显示方法及装置。

本长输管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统是基于以下的方法路线，其流程如图3所示。检测操作按钮信号控制流程是：当有检测操作按钮信号，经逻辑判断，如错误，则发出声音报警，返回初始状态；如正确，则由输出控制接口分别控制发出按键音、隔离开关状态指示、手车开关状态指示、断路器状态指示、负载出线状态指示、补偿电容状态指示后返回初始状态。

具体检测操作按钮信号分为变压器高压和变压器低压两部分：

变压器高压部分如图1所示，变压器高压部分分接地开关、高压PT开关、高压隔离开关、高压断路器、分段隔离开关、分段断路器六部分的操作逻辑方法；

站场低压供电部分分PT接地开关、PT隔离开关、隔离开关、断路器、母联隔离开关、母联断路器六部分的操作逻辑方法(见图2)。

为了防止意外发生，在操作安全预警控制流程中还有五防功能，即防止带负载合隔离开关控制逻辑、防止误跳断路器控制逻辑、防止带负载拉隔离开关控制逻辑、防止带电挂接地线控制逻辑、防止带地线合隔离开关控制逻辑。

按上述方法路线，本系统包括控制系统和供电电路两部分。

控制系统的构成如图4所示，是由PLC控制系统、操作和指示系统组成。系统运行复位按钮、系统操作按钮、供电电源切换按钮、系统消音按钮、供电回路隔离开关、供电回路手车开关、供电回路断路器、负载回路隔离开关、负载回路手车开关、负载回路断路器、补偿电容隔离开关均接PLC的输入端，而PLC的输出端接4个输出控制接口及直接接系统操作输出、系统操作音输出、系统误操作音报警输出；4个输出控制接口中的一个分别接系统运行状态指示、系统操作状态指示、供电电源切换指示、系统消音状态指示；第二个分别接供电回路隔离开关状态指示、供电回路手车开关状态指示、供电回路断路器状态指示；第三个分别接母线电压显示控制、母联接母线电压显示控制；第四个分别接负载回路隔离开关状态指示、负载回路手车开关状态指示、负载回路断路器状态指示、负载回路出线状态指示、负载回路补偿电容状态指示、负载回路标称电流显示控制；第五个分别接主变电压等级显示控制、供电回路电压等级显示控制。

供电电路部分包括主变电源进线、高压和低压三部分。

长输管道变电所操作安全预警装置屏面示意图见图5；主变电源进线如图6所示。主变电源进线高压侧采用内桥接线，选用两台主变；两个电源进线分别模拟两个电压等级，即110kV和35kV；设有电源监测、防雷保护和接地保护。

高压供电接线分为两段，图7为高压供电(I段)接线图，图8为高压供电(II段)接线图。来自1#主变的1#进线接I段PT和多台泵电机；来自2#主变的2#进线接II段PT、备用、站变和多台泵电机。

高压供电I段、II段母线联络接线图见图9，是1#进线和2#进线之间由母线连络连接。

低压供电接线图如图10所示，低压侧采用单母线分段接线，电压等级为6kV；负荷有照明、动力柜、仪表、直流柜、通信。动力柜负荷主要由输油泵、消防泵等动力设备组成。

一段开关设备选用隔离开关和断路器，二段选用高压开关柜作为用电设备的控制和保护。设有负荷监测、接地保护、防雷保护、过载和短路保护等装置。

另外，本系统中采用红外探头对进入带电间隔的人员进行探测，当有人员进入带电间隔时，系统发出声音报警信号，以此模拟防止人员误入带电间隔的防护功能。

站场高低压接线原理：

系统实时检测模拟屏操作按钮，判断是否满足“五防”操作规程；操作正确时，输出控制相应指示灯，表示完成一次正确操作，并输出正确操作音和正确操作输出脉冲；操作错误时，输出错误操作音，并输出错误操作输出脉冲。

管道变电所操作安全预警系统屏面示意图如图12所示。

本实用新型利用PLC技术和必要的变电所物理模拟设备，在离线状态下能够实现防止电气误操作的闭锁装置，既所谓“五防”功能：防止误跳、误合断路器；防止带负载拉、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合隔离开关；防止人员误入带电间隔。

本实用新型功能多、灵活、能反复操作、安全可靠，能客观、准确地实现变电所运行操作人员操作训练。

附图说明

图1管道变电所操作安全预警流程图(高压部分)

图2管道变电所操作安全预警流程图(低压部分)

图3操作安全预警的系统控制流程图

图4管道变电所操作安全预警系统原理框图

图5管道变电所操作安全预警装置屏面示意图

图6管道变电所操作安全预警系统主变电源进线图

图7管道变电所操作安全预警系统站场高压供电(I段)接线图

图8管道变电所操作安全预警系统站场高压供电(II段)接线图

图9管道变电所操作安全预警系统站场高压供电I段、II段母线联络接线图

图10管道变电所操作安全预警系统站场低压供电接线图

具体实施方式

实施例.本例的构成如图4所示，是由PLC控制系统、考核成绩单片机系统、操作和指示系统组成。系统运行复位按钮、系统操作按钮、供电电源切换按钮、系统消音按钮、供电回路隔离开关、供电回路手车开关、供电回路断路器、负载回路隔离开关、负载回路手车开关、负载回路断路器、补偿电容隔离开关均接PLC的输入端，而PLC的输出端接4个输出控制接口及直接接系统操作输出、系统操作音输出、系统误操作音报警输出；4个输出控制接口中的一个分别接系统运行状态指示、系统操作状态指示、供电电源切换指示、系统消音状态指示；第二个分别接供电回路隔离开关状态指示、供电回路手车开关状态指示、供电回路断路器状态指示；第三个分别接母线电压显示控制、母联接母线电压显示控制；第四个分别接负载回路隔离开关状态指示、负载回路手车开关状态指示、负载回路断路器状态指示、负载回路出线状态指示、负载回路补偿电容状态指示、负载回路标称电流显示控制；第五个分别接主变电压等级显示控制、供电回路电压等级显示控制。

图中系统检测接收模拟屏操作按钮信号，经PLC逻辑判断后输出控制信号，输出控制接口将PLC的控制信号转换、扩展成面板显示控制信号模拟显示执行器状态。

长输管道变电所操作安全预警装置屏面示意图见图5。

主变电源进线如图6所示。主变电源进线高压侧采用内桥接线，选用两台主变；两个电源进线分别模拟两个电压等级，即110kV和35kV；设有电源监测、防雷保护和接地保护。

高压供电接线分为两段，图7为高压供电(I段)接线图，图8为高压供电(II段)接线图。来自1#主变的1#进线接I段PT和多台泵电机；来自2#主变的2#进线接II段PT、备用、站变和多台泵电机。

高压供电I段、II段母线联络接线图如图9所示，1#进线和2#进线之间由母线连络连接。

低压供电接线图如图10所示，低压侧采用单母线分段接线，电压等级为6kV；负荷有照明、动力柜、仪表、直流柜、通信。动力柜负荷主要由输油泵、消防泵等动力设备组成。

一段开关设备选用隔离开关和断路器，二段选用高压开关柜作为用电设备的控制和保护。设有负荷监测、接地保护、防雷保护、过载和短路保护等装置。

另外，本系统中采用红外探头对进入带电间隔的人员进行探测，当有人员进入带电间隔时，系统发出声音报警信号，以此模拟防止人员误入带电间隔的防护功能。

系统及接口说明：

主变电源进线回路隔离开关(图6中1101-1、1101-2、1101-3、1102-1、1102-2、1102-3)：用来隔离供电电源，以保证其它电器设备的安全检修；

主变电源进线回路断路器(图6中1101、1102)：用来通断供电电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流；

高压供电回路手车开关(图8中614、......618)：兼有隔离开关和断路器的双重作用，具有操作灵活的特点；

高压供电回路隔离开关(图7中603-1、603-2、605-1、605-2、......611-1、611-2)：用来隔离高压母线，以保证其他电器设备的安全检修；

高压供电回路断路器(图7中603、605、......611)：用来通断负载回路电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，断开故障回路；

低压供电回路手车开关(图10中041、042、043、044、045、046、049)：兼有隔离开关和断路器的双重作用，具有操作灵活的特点；

低压供电补偿电容隔离开关(图10中040)：用来隔离电容器和高压电源，以保证电容器的安全检修；

系统运行复位按钮(见图10)：系统运行按钮与系统操作按钮配合使用，按下系统运行按钮显示当前变电所供变电系统的运行状态；当按下系统运行按钮达三秒钟时，供变电系统设备全部复位，即主接线图中接地隔离开关接通，其余隔离开关和断路器全部断开；

系统操作按钮(见图10)：按下系统操作按钮系统进入操作状态，此时可通过模拟屏上的操作按钮模拟各种倒闸操作；

供电电源切换按钮(见图10)：长输管道变电所供电有220kV和110kV两种，为了反映出长输管道变电所供电情况设置了此按钮；

系统消音按钮(见图10)：在系统操作时会发出操作按钮音和错误操作音，此提示音可在按下消音按钮后关闭；

输出控制接口(见图10)：完成PLC的I/O端与模拟各种电力控制设备的按钮和指示灯的接口；

系统操作输出(见图10)：输出系统操作脉冲；

系统操作音输出(见图10)：非消音时系统正确操作时的声音提示；

系统误操作音报警输出(见图10)：非消音时系统错误操作时的声音提示。

本系统按照前述的操作安全预警系统的控制流程和操作计数及考核成绩显示流程进行运行。

其操作安全预警系统的控制流程如图3所示。控制流程分为检测操作按钮信号和操作计数及考核成绩显示流程，检测操作按钮信号控制流程是：当有检测操作按钮信号，经逻辑判断，如错误，则发出声音报警，返回初始状态；如正确，则由输出控制接口分别控制发出按键音、隔离开关状态指示、手车开关状态指示、断路器状态指示、负载出线状态指示、补偿电容状态指示后返回初始状态。

操作过程：

本系统具有的四种基本工作方式，即两台变压器分别供电；两台变压器并列供电(一般不允许并列)；由一路电源两台变压器分别供电；由一路电源一台变压器供电。这三种基本工作方式在相互切换时能完成四十二项倒闸操作。

系统操作分为两部分，一是开关复位后三种基本运行方式下系统投入运行的操作；二是由某种运行方式直接转换到另一种运行方式的操作。

1.开关复位后三种基本运行方式下系统投入运行的操作：

①打开模拟屏上的钥匙开关；

②按住运行按钮大于3秒钟各开关复位；

③按操作按钮；

④按照以下各种运行方式的具体操作步骤操作；

⑤操作完成后，按运行按钮(指示灯变为红色)，模拟屏上的各开关不能操作。

2.开关复位后三种基本运行方式下系统投入运行的操作包括下列七种方式：

由两路电源两台变压器分别供电；

1AA段电源进线和两台变压器分别供电；

2AA段电源进线和两台变压器分别供电；

1AA段电源进线1#变压器单独供电；

2AA段电源进线2#变压器单独供电；

1AA段电源进线2#变压器单独供电；

2AA段电源进线1#变压器单独供电。

长输管道变电所操作安全预警系统功能：

1.泵站变电所离线“五防”功能，即：

①防止误跳、误合断路器；

②防止带负载合隔离开关；

③防止带负载拉隔离开关；

④防止带电挂接地线；

⑤防止带地线合隔离开关；还有防止人员误入带电间隔功能；

此五项为系统考核功能，系统中以PLC模拟的方式实现变电所设备操作的闭锁保护，这是本系统培训的主要功能，当产生误操作时，系统发出错误报警音；另外的防止人员误入带电间隔功能，现场设备采用的是物理防护，本系统中采用红外探头对进入带电间隔的人员进行探测，当有人员进入带电间隔时，系统发出声音报警信号，以此模拟防止人员误入带电间隔的防护功能；

2.模拟变电所模拟量(电压、电流等)显示功能

对于供电回路供电电压、站内主变参数、母线电压、负载电流均按标称值进行显示，使学员对整个变电所的设备运行参数有全面的了解；

3.各种复杂运行方式下的倒闸操作的正误判断，对错误操作可发出报警信息；

系统的“五防”功能决定了所有变电所电气设备的操作规程，违背此操作规程是变电所操作所不允许的，此时，系统发出误操作声音报警；

4.系统进行7种基本操作，42项供电倒闸操作和根据出线数量对各用电设备供电和切换操作，同时，系统配置了16条二次高压负载出线回路和低压负载出线回路，根据需要可进行负载设备供电的切换操作；

5.附属功能

①倒闸操作票验证功能；

变电所操作是按照操作票进行操作的，操作票编制的正确与否，可以应用本系统对操作票进行验证，从而保证操作票操作程序的正确，克服操作票中不规范和错误的操作步骤，起到变电所操作安全预警的作用；

②变电所运行模拟管理功能；

系统可以根据变电所设备的投运情况进行设置显示，使当前设备运行状态一目了然，便于变电所的供电管理；

③系统状态掉电记忆功能；

系统软件设计采用具有掉电记忆功能的内部寄存器，当系统掉电后能够记忆系统当前状态，上电后，系统将显示与掉电前完全相同的系统状态信息；

④电网频率监测功能；

系统以一个4位数字表头显示当前电网频率，电网频率监测仪显示周期为800ms，显示精度在800ms内平均值为0.01Hz；其作用是使学员了解电网频率的变化情况；

⑤可显示日历、时钟、安全运行天数及掉电走时功能；

为了与现场的变电所模拟屏保持一致，系统设置了日历、时钟及安全累进日板显示器，其中日历、时钟具有掉电走时功能；系统对已设定和累进的安全运行天数进行存储，并根据日历的时间以及系统掉电后日历、时钟的走时情况计算出相应的天数，累加到安全运行天数中，保证系统掉电恢复后也能有正确的显示。

本实用新型的有益效果是，它适应各层次长输管道变电所操作人员离线培训需求，操作方式与变电所在线操作系统操作方式完全相同。本例功能多，有四十二种倒闸操作程序，严格按照变电所操作规程设计，通过对变电所操作票的检验，可以完全从操作程序上杜绝各种误操作及不规范操作。操作人员在本系统上培训就如同亲临实际现场一样能进行灵活的、安全可靠的、反复的操作练习，使操作运行人员可从中积累处理各种异常、障碍和事故的经验，提高操作技能。同时，本系统能客观、准确地实现变电所运行操作人员的实际考核及技能鉴定。

Claims (3)

1.一种管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统，其特征是它包括控制系统和供电电路两部分：

控制系统由PLC控制系统、操作和指示系统组成；系统各种按钮、开关、断路器均接PLC的输入端，而PLC的输出端接4个输出控制接口及直接接多个操作输出；

供电电路部分包括主变电源进线、高压和低压三部分：

主变电源进线高压侧采用内桥接线，选用两台主变；两个电源进线分别模拟两个电压等级，即110kV和35kV；设有电源监测、防雷保护和接地保护；

高压供电接线分为两段，来自1#主变的1#进线接I段PT和多台泵电机；来自2#主变的2#进线接II段PT、备用、站变和多台泵电机；1#进线和2#进线之间由母线连络连接；

低压供电采用单母线分段接线，电压等级为6kV；负荷有照明、动力柜、仪表、直流柜、通信。

2.根据权利要求1所述的长输管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统，其特征是所述系统各种按钮、开关、断路器有系统运行复位按钮、系统操作按钮、供电电源切换按钮、系统消音按钮、供电回路隔离开关、供电回路手车开关、供电回路断路器、负载回路隔离开关、负载回路手车开关、负载回路断路器、补偿电容隔离开关。

3.根据权利要求1所述的长输管道变电所模拟操作安全预警操作按钮信号检测系统，其特征是所述PLC输出端接的4个输出控制接口中的一个分别接系统运行状态指示、系统操作状态指示、供电电源切换指示、系统消音状态指示；第二个分别接供电回路隔离开关状态指示、供电回路手车开关状态指示、供电回路断路器状态指示；第三个分别接母线电压显示控制、母联接母线电压显示控制；第四个分别接负载回路隔离开关状态指示、负载回路手车开关状态指示、负载回路断路器状态指示、负载回路出线状态指示、负载回路补偿电容状态指示、负载回路标称电流显示控制；第五个分别接主变电压等级显示控制、供电回路电压等级显示控制；

PLC输出端直接接的多个操作输出有系统操作输出、系统操作音输出、系统误操作音报警输出。

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