CN205921442U - 一种低压成套开关柜用备自投系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于备用电源自动投入装置领域，特别涉及一种低压成套开关柜用备自投系统。包括状态输入模块、自动控制模块和动作模块，其特征在于：所述备自投系统还包括手动电操模块，所述状态输入模块包括检无压信号、检无流信号、开关保护信号、模式选择信号、开关位置信号，所述动作模块包括跳闸线圈和合闸线圈，所述状态输入模块与自动控制模块相连接，所述状态输入模块中模式选择信号和开关位置信号与手动电操模块相连接，所述自动控制模块和手动控制模块均与动作模块相连接，所述自动控制模块和手动电操模块上均设有对应的显示模块。本实用新型能够提高成套开关柜操作冗余度、提高设备备自动作的可靠性，缩短成套设备停电时间。

Description

一种低压成套开关柜用备自投系统

技术领域

本实用新型属于备用电源自动投入装置领域，特别涉及一种低压成套开关柜用备自投系统。

背景技术

现有的低压成套开关柜用备自投系统一般都是通过控制器控制，经过相应的逻辑判断进行动作输出，现有的低压成套开关柜用备自投系统主要存在如下缺点及不足：

（1）冗余度不够。存在主控模块出现故障就不能进行电气操作，而只能进行手动操作，增加了误操作的可能。

（2）备自投输入条件欠缺。现有系统一般都是以电压为输入条件进行判断，存在进线电压检测装置故障，备自投误动作的可能。

（3）备自投方案考虑的情况有所欠缺。现有备自投方案对于实际中的运行情况考虑不够，存在误投误切的可能。

（4）无接点预留。缺少接点预留，无法满足现场切除负荷的要求。

实用新型内容

针对现有技术的缺点，本实用新型提供了一种低压成套开关柜用备自投系统，能够提高成套开关柜操作冗余度、提高设备备自动作的可靠性，缩短成套设备停电时间。

本实用新型技术方案如下：

一种低压成套开关柜用备自投系统，包括状态输入模块、自动控制模块和动作模块，其特征在于：所述备自投系统还包括手动电操模块，所述状态输入模块包括检无压信号、检无流信号、开关保护信号、模式选择信号、开关位置信号，所述动作模块包括跳闸线圈和合闸线圈，所述状态输入模块与自动控制模块相连接，所述状态输入模块中模式选择信号和开关位置信号与手动电操模块相连接，所述自动控制模块和手动控制模块均与动作模块相连接，所述自动控制模块和手动电操模块上均设有对应的显示模块。

所述状态输入模块包括相序继电器U1、相序继电器U2,无流继电器I1、无流继电器I2和断路器辅助触点组成，所述动作模块包括断路器1DL、断路器2DL和分段断路器3DL，所述状态输入模块与动作模块的连接关系是，所述相序继电器U1通过三极保护空气开关F1与进线1相连接，所述相序继电器U2通过三极保护空气开关F2与进线2相连接，所述进线1还与断路器1DL相连接，所述进线2还与断路器2DL相连接，所述断路器1DL另一端与分段断路器3DL相连，所述断路器2DL另一端也与分段断路器3DL相连，所述断路器1DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L1，所述电流互感器L1与无流继电器I1相连接，所述断路器2DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L2，所述电流互感器L2与无流继电器I2相连接。

所述备自投系统还包括控制回路电源，所述控制回路电源包括以进线1的触点U1和PEN1为第一路进线电源和以进线2的触点U2和PEN2的第二路进线电源，所述进线1的触点U1和PEN1之间连接单极保护空气开关F3和控制继电器K1-（A1,A2），所述进线1的触点U1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(13,14)、继电器常闭辅助触点K1-(11,12)、二极保护空气开关Q2及进线2的触点U2相连接，所述进线1的触点PEN1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(23,24)、继电器常闭辅助触点K1-(21,22)及进线2的触点PEN2相连接。

所述手动电操模块包括三组并联的手动操作回路和指示灯显示回路，所述手动操作回路一端与控制回路电源相连接，另一端与指示灯显示回路相连接，第一组手动操作回路的结构包括旋钮式分合闸开关S1，所述分合闸开关S1包括2对触点，一对触点与分闸线圈1DL-（A1，A2）相串联,另一对触点串联连接分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34），所述分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34）之间相并联后与合闸线圈1DL-（A3，A4）相连接，其余两组手动操作回路与第一组手动操作回路的结构相同。

所述指示灯显示回路由若干指示灯H1至H13及对应的开关并联组成，依次对应1DL合位、1DL分位、1DL保护动作、2DL合位、2DL分位、2DL保护动作、3DL合位、3DL分位、3DL保护动作、I母无流、II母无流、进线1异常、进线2异常的功能。

所述自动控制模块包括PLC逻辑控制本体A1和PLC扩展模块A2，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚I0.- I0.8、PLC扩展模块A2的引脚I1.0-I1.4作为数字输入点，分别对应手动/闭锁、自投自复、自投不自复、1DL合位、2DL合位、3DL合位、进线1异常、进线2异常、1DL保护动作、2DL保护动作、3DL保护动作、I母异常、II母异常的功能，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚A0.1、A0.3、A0.5、A0.7、PLC扩展模块A2的引脚A1.1、A1.3作为数字输出点，分别对应1DL分闸、1DL合闸、2DL分闸、2DL合闸、3DL分闸、3DL合闸，所述手动/闭锁、自投自复、自投不自复部分组成了模式选择信号，所述PLC扩展模块A2的数字输入点I1.5-1.7和数字输出点A1.4-A1.7为预留设置。

本实用新型有益效果在于：1）自动控制模块以PLC逻辑控制器为基础，根据实际情况及预先设计的方案进行成套开关柜中断路器的自动投切，缩短停电时间；2）状态输入模块通过检无流及检无压的方式启动自动控制模块中的逻辑程序，减少备自投误动的可能性，能够提高设备备自投的可靠性；3）增加手动电操系统，且自动控制模块及手动电操模块进行分离设计，当自动控制系统出现故障时，仍然能通过手动电操系统操作，而不直接使用机械手动系统操作，避免了机械手动无相应连锁造成误操作，手动电操模块通过断路器的辅助触点及传统逻辑控制实现人工操作断路器的分合，提高系统的冗余度，减少手动误操作的可能性；4）通过增加预留输出接点，灵活实现现场要求的切除相应负荷要求；5）通过硬件负责信号输入、输出，软件负责逻辑运算，极大的提高了系统的灵活性，能够根据现场实际情况，及时更改软件，满足现场自动化要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型主回路的结构示意图。

图3是本实用新型控制回路电源的结构示意图。

图4是本实用新型手动电操模块的结构示意图。

图5是本实用新型自动控制模块的结构示意图。

图6本实用新型自动控制模块控制方法的流程图。

图7是本实用新型分段备投的结构示意图。

图8是本实用新型进线备投的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

参阅图1，一种低压成套开关柜用备自投系统，包括状态输入模块、自动控制模块和动作模块，其特征在于：所述备自投系统还包括手动电操模块，所述状态输入模块包括检无压信号、检无流信号、开关保护信号、模式选择信号、开关位置信号，所述动作模块包括跳闸线圈和合闸线圈，所述状态输入模块与自动控制模块相连接，所述状态输入模块中模式选择信号和开关位置信号与手动电操模块相连接，所述自动控制模块和手动控制模块均与动作模块相连接，所述自动控制模块和手动电操模块上均设有对应的显示模块。

所述状态输入模块主要由相序继电器、电流检无流继电器及断路器辅助触点组成，为自动控制系统及状态显示系统提供必要的状态信息，所述自动控制模块以PLC逻辑控制器为基础，主要实现根据实际情况及预先设计的方案进行成套开关柜中断路器的自动投切，缩短停电时间，所述动作模块主要由1DL、2DL、3DL三台断路器组成的跳闸线圈和合闸线圈，所述手动电操模块通过断路器的辅助触点及传统逻辑控制实现人工操作断路器的分合，显示模块包括一部分是自动控制系统中的液晶屏显示系统，另一部分是由指示灯及相应的元器件辅助触点组成的指示灯显示系统，这两部分都能独立的显示相应的系统工作状态。

参阅图2，所述状态输入模块包括相序继电器U1、相序继电器U2,无流继电器I1、无流继电器I2和断路器辅助触点组成，所述动作模块包括断路器1DL、断路器2DL和分段断路器3DL，所述状态输入模块与动作模块的连接关系是，所述相序继电器U1通过三极保护空气开关F1与进线1相连接，所述相序继电器U2通过三极保护空气开关F2与进线2相连接，所述进线1还与断路器1DL相连接，所述进线2还与断路器2DL相连接，所述断路器1DL另一端与分段断路器3DL相连，所述断路器2DL另一端也与分段断路器3DL相连，所述断路器1DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L1，所述电流互感器L1与无流继电器I1相连接，所述断路器2DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L2，所述电流互感器L2与无流继电器I2相连接。

在实际工作中，当进线1或进线2三相电压出现无压、欠压、缺相时，相序继电器U1或相序继电器U2动作，相应的辅助触点闭合；当I母电路或II母电路有电流时，I母无流继电器I1或II母无流继电器I2动作，相应的辅助触点闭合。

参阅图3，所述备自投系统还包括控制回路电源，所述控制回路电源包括以进线1的触点U1和PEN1为第一路进线电源和以进线2的触点U2和PEN2的第二路进线电源，所述进线1的触点U1和PEN1之间连接单极保护空气开关F3和控制继电器K1-（A1,A2），所述进线1的触点U1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(13,14)、继电器常闭辅助触点K1-(11,12)、二极保护空气开关Q2及进线2的触点U2相连接，所述进线1的触点PEN1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(23,24)、继电器常闭辅助触点K1-(21,22)及进线2的触点PEN2相连接。

在实际工作中控制回路电源以进线1的U及PEN为第一路进线电源，以进线2的U及PEN为第二路进线电源，两路电源的选择通过 K1-（A1,A2）继电器实现。当进线1电源正常时，K1线圈吸合，使继电器常开辅助触点K1-(13,14)及K1-(23,24)闭合，从而通过进线1的U相及N相为相应系统进行供电；同时，由于继电器常闭辅助触点K1-(11,12)及K1-(21,22)是打开的，确保进线1及进线2的电源不会并列，避免防止两路电源相位或幅值不同引起故障。当进线2电源正常时，K1线圈打开，则继电器常闭辅助触点K1-(11,12)及K1-(21,22)闭合，从而通过进线2的U相及N相为相应系统进行供电；同时，由于继电器常开辅助触点K1-(13,14)及K1-(23,24)是打开的，也会确保进线1及进线2的电源不会并列。

参阅图4，所述手动电操模块包括三组并联的手动操作回路和指示灯显示回路，所述手动操作回路一端与控制回路电源相连接，另一端与指示灯显示回路相连接，第一组手动操作回路的结构包括旋钮式分合闸开关S1，所述分合闸开关S1包括2对触点，一对触点与分闸线圈1DL-（A1，A2）相串联,另一对触点串联连接分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34），所述分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34）之间相并联后与合闸线圈1DL-（A3，A4）相连接，其余两组手动操作回路与第一组手动操作回路的结构相同。

所述指示灯显示回路由若干指示灯H1至H13及对应的开关并联组成，依次对应1DL合位、1DL分位、1DL保护动作、2DL合位、2DL分位、2DL保护动作、3DL合位、3DL分位、3DL保护动作、I母无流、II母无流、进线1异常、进线2异常的功能。I1-（L，N）、I2-（L，N）分别为I、II母检无流元件的电源输入。相应触点闭合，则相应回路导通，相应指示灯得电。

手动电操模块包括三组并联的手动操作回路1DL、2DL和3DL和指示灯显示回路，现对手动操作回路1DL的工作原理进行说明，其余2回路工作原理相同，1DL手动操作回路中，S1为旋钮式分合闸开关，1DL-（A1，A2）为1DL的分闸线圈，1DL-（A3，A4）为1DL为合闸线圈，2DL-（33，34）为2DL的分位常开触点，3DL-（33，34）为3DL的分位常开触点。当S1的（13，14）触点闭合时，分闸回路导通，1DL分闸线圈得电，则1DL断路器分闸。当S1的（23，24）闭合时，2DL或3DL任意有一台处于分位时，合闸回路导通，1DL的合闸线圈得电，则1DL断路器合闸，该合闸回路又称为“三合二回路”。

参阅图5，所述自动控制模块包括PLC逻辑控制本体A1(型号为西门子的LOGO!230RC)和PLC扩展模块A2，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚I0.- I0.8、PLC扩展模块A2(型号为西门子的DM16)的引脚I1.0-I1.4作为数字输入点，分别对应手动/闭锁、自投自复、自投不自复、1DL合位、2DL合位、3DL合位、进线1异常、进线2异常、1DL保护动作、2DL保护动作、3DL保护动作、I母异常、II母异常的功能，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚A0.1、A0.3、A0.5、A0.7、PLC扩展模块A2的引脚A1.1、A1.3作为数字输出点，分别对应1DL分闸、1DL合闸、2DL分闸、2DL合闸、3DL分闸、3DL合闸，所述手动/闭锁、自投自复、自投不自复部分组成了模式选择信号，所述PLC扩展模块A2的数字输入点I1.5-1.7和数字输出点A1.4-A1.7为预留设置，主要负责满足现场用户的特殊要求，如切除次要负荷等。

参阅图6，所述自动控制模块的控制方法是：根据模式选择信号，选择对应的自投方式，本实用新型包含三种运行方式，方式一为“手动/闭锁”，方式二为“自投不自复”，方式三为“自投自复”。在方式一“手动/闭锁”的情况下，自动控制系统被闭锁，启动手动电操模式；在方式二的情况下，运行“分段备投”和“进线备投”的步骤，在方式三的情况下，运行“分段备投”“进线备投”和“恢复正常模式”的步骤。

现分别对“分段备投”、“进线备投”和“恢复正常模式”的内容进行说明。

参阅图7分段备投的结构示意图，当进线1异常时，在进线2正常的情况下，跳开1DL，合上3DL；当进线2异常时，在进行1正常的情况下，跳开2DL，合上3DL；为防止U1及U2回路故障时，备自投误动，取母线电流作为进线异常的闭锁判据。

a)启动条件：

（1）1DL、2DL合位，3DL分位；

（2）进线1正常、进线2正常；

b)复位条件：

（1）3DL在合位；

（2）进线1及进线2同时异常；

（3）手动或外部闭锁信号；

（4）3DL保护动作

c)动作逻辑：

（1）进线1异常，I母无流，进线2正常，经过T001延时后跳开1DL，确认1DL跳开后经延时T009合上3DL。

（2）进线2异常，II母无流，进线1正常则经延时T003后跳开2DL，确认2DL跳开后经延时T009合上3DL。

参阅图8为进线备投的结构示意图，工作线路异常时，在备用线路正常的情况下，跳开工作线路，合备用线路；为防止U1及U2回路故障时，备自投误动，取母线电流作为进线异常的闭锁判据。进线备投分两种情况：进线1为工作线路，进线2为备用线路；进线2为工作线路，进线1为备用线路。这两种情况是对称的，下面以第一种情况为例进行介绍（程序部分包括两种情况的程序）。

a)启动条件：

（1）1DL、3DL合位，2DL分位；

（2）进线1正常、进线2正常；

b)复位条件：

（1）2DL在合位；

（2）进线2异常；

（3）手动或外部闭锁信号；

（4）2DL保护动作

c)动作逻辑：

（1）进线1异常，I母无流，进线2正常，经过T001延时后跳开1DL；

（2）确认1DL跳开后，经延时T010合上2DL；

恢复正常模式，对于选则了“自投自复”方式后，若进线1正常、进线2正常，且断路器无保护动作，则整个主回路系统需要恢复成1DL合位，2DL合位，3DL的状态。为防止U1及U2回路故障时，备自投误动，取母线电流作为进线异常的闭锁判据。恢复正常模式分两种情况：1DL分位、2DL合位、3DL合位，转换为1DL合位、2DL合位、3DL分位；1DL合位、2DL分位、3DL合位，转换为1DL合位、2DL合位、3DL分位。这两种情况是对称的，下面以第一种情况为例进行介绍（程序部分包括两种情况的程序）。

a) 启动条件：

（1）1DL分位、2DL合位、3DL合位；

（2）进线1正常、进线2正常；

b）复位条件：

（1）1DL在合位；

（2）进线1异常；

（3）手动或外部闭锁信号；

（4）1DL保护动作

c）动作逻辑：

（1）进线1正常，I母无流，经过T005延时后跳开3DL；

（2）确认3DL跳开后，经延时T009合上1DL。

上述附图及实施例仅用于说明本实用新型，任何所属技术领域普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，或改用其他花型做此技术上的改变，都皆应视为不脱离本实用新型专利范畴。

Claims (6)

1.一种低压成套开关柜用备自投系统，包括状态输入模块、自动控制模块和动作模块，其特征在于：所述备自投系统还包括手动电操模块，所述状态输入模块包括检无压信号、检无流信号、开关保护信号、模式选择信号、开关位置信号，所述动作模块包括跳闸线圈和合闸线圈，所述状态输入模块与自动控制模块相连接，所述状态输入模块中模式选择信号和开关位置信号与手动电操模块相连接，所述自动控制模块和手动控制模块均与动作模块相连接，所述自动控制模块和手动电操模块上均设有对应的显示模块。

2.根据权利要求1所述的一种低压成套开关柜用备自投系统，其特征在于：所述状态输入模块包括相序继电器U1、相序继电器U2,无流继电器I1、无流继电器I2和断路器辅助触点组成，所述动作模块包括断路器1DL、断路器2DL和分段断路器3DL，所述状态输入模块与动作模块的连接关系是，所述相序继电器U1通过三极保护空气开关F1与进线1相连接，所述相序继电器U2通过三极保护空气开关F2与进线2相连接，所述进线1还与断路器1DL相连接，所述进线2还与断路器2DL相连接，所述断路器1DL另一端与分段断路器3DL相连，所述断路器2DL另一端也与分段断路器3DL相连，所述断路器1DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L1，所述电流互感器L1与无流继电器I1相连接，所述断路器2DL与分段断路器3DL之间设有电流互感器L2，所述电流互感器L2与无流继电器I2相连接。

3.根据权利要求1所述的一种低压成套开关柜用备自投系统，其特征在于：所述备自投系统还包括控制回路电源，所述控制回路电源包括以进线1的触点U1和PEN1为第一路进线电源和以进线2的触点U2和PEN2的第二路进线电源，所述进线1的触点U1和PEN1之间连接单极保护空气开关F3和控制继电器K1-（A1,A2），所述进线1的触点U1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(13,14)、继电器常闭辅助触点K1-(11,12)、二极保护空气开关Q2及进线2的触点U2相连接，所述进线1的触点PEN1通过电缆依次与二极保护空气开关Q1、继电器常开辅助触点K1-(23,24)、继电器常闭辅助触点K1-(21,22)及进线2的触点PEN2相连接。

4.根据权利要求1所述的一种低压成套开关柜用备自投系统，其特征在于：所述手动电操模块包括三组并联的手动操作回路和指示灯显示回路，所述手动操作回路一端与控制回路电源相连接，另一端与指示灯显示回路相连接，第一组手动操作回路的结构包括旋钮式分合闸开关S1，所述分合闸开关S1包括2对触点，一对触点与分闸线圈1DL-（A1，A2）相串联,另一对触点串联连接分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34），所述分位常开触点2DL-（33，34）和分位常开触点3DL-（33，34）之间相并联后与合闸线圈1DL-（A3，A4）相连接，其余两组手动操作回路与第一组手动操作回路的结构相同。

5.根据权利要求4所述的一种低压成套开关柜用备自投系统，其特征在于：所述指示灯显示回路由若干指示灯H1至H13及对应的开关并联组成，依次对应1DL合位、1DL分位、1DL保护动作、2DL合位、2DL分位、2DL保护动作、3DL合位、3DL分位、3DL保护动作、I母无流、II母无流、进线1异常、进线2异常的功能。

6.根据权利要求1所述的一种低压成套开关柜用备自投系统，其特征在于：所述自动控制模块包括PLC逻辑控制本体A1和PLC扩展模块A2，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚I0.-I0.8、PLC扩展模块A2的引脚I1.0-I1.4作为数字输入点，分别对应手动/闭锁、自投自复、自投不自复、1DL合位、2DL合位、3DL合位、进线1异常、进线2异常、1DL保护动作、2DL保护动作、3DL保护动作、I母异常、II母异常的功能，所述PLC逻辑控制本体A1的引脚A0.1、A0.3、A0.5、A0.7、PLC扩展模块A2的引脚A1.1、A1.3作为数字输出点，分别对应1DL分闸、1DL合闸、2DL分闸、2DL合闸、3DL分闸、3DL合闸，所述手动/闭锁、自投自复、自投不自复部分组成了模式选择信号，所述PLC扩展模块A2的数字输入点I1.5-1.7和数字输出点A1.4-A1.7为预留设置。