CN208298434U - 一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，包括主回路、控制回路、信号回路；主回路包括负载灯、中间继电器，控制回路包括自动重合闸装置和PLC控制器，信号回路包括信号灯组、开关盒、信号继电器；自动重合闸装置与中间继电器相连，中间继电器与负载灯相连，开关盒与PLC控制器的输入端口相连，PLC控制器的输出端口与信号灯组、自动重合闸装置线圈、中间继电器线圈、信号继电器线圈分别相连；PCL控制器通过工作回路、备用回路与负载灯连通。本实用新型克服了此类教学装置传统设计中所存在的继电器等触点元件较多，运行中触点元件的触点经常性拒动作、粘连和卡住的问题，提高了装置工作的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力专业实验教学领域，特别涉及一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置。
背景技术
电力系统在运行过程中，输电线路(尤其是架空线路)的暂时性故障占绝大多数，因此电力系统中通常采用自动重合闸装置(AAR)混合备用电源(AAT)自动投入的方式来快速恢复供电，提高供电可靠性。
所以，自动重合闸和备用电源投切的概念在电力专业教学中尤为重要，而以往教师对该类知识的讲授仅限于书本理论知识。即使辅以实验教学，由于基于自动重合闸教学模拟装置线路结构的复杂性以及生产成本的考虑，目前市场上所销售的此类教学模拟装置，仅采用LED二极管灯简单的指示AAR和AAT的工作现象。学生很难深入直观的理解自动重合闸和备用电源自动投切的概念及其工作原理。
发明内容
发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，克服了此类教学装置传统设计中所存在的继电器等触点元件较多，运行中触点元件的触点经常性拒动作、粘连和卡住的问题，提高了装置工作的可靠性。
技术方案：本实用新型所述的模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，包括主回路、控制回路、信号回路；主回路包括负载灯、中间继电器，控制回路包括自动重合闸装置和PLC控制器，信号回路包括信号灯组、开关盒、信号继电器；自动重合闸装置与中间继电器相连，中间继电器与负载灯相连，开关盒与PLC控制器的输入端口相连，PLC控制器的输出端口与信号灯组、自动重合闸装置线圈、中间继电器线圈、信号继电器线圈分别相连；PCL控制器通过工作回路、备用回路与负载灯连通。
进一步完善上述技术方案，所述信号灯组包括红平灯、黄平灯、绿平灯、红闪灯、绿闪灯；所述开关盒包括工作回路手动合闸按钮、工作回路手动分闸按钮、模拟瞬时性故障按钮、信号回路手动复位按钮、模拟永久性故障按钮、热敏继电器常闭按钮、备用回路合闸按钮、备用回路跳闸按钮、总复位按钮。
进一步地，所述自动重合闸的重合闸时间为2s。
进一步地，所述工作回路手动合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；
所述工作回路手动分闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈和绿平灯线圈；
所述模拟瞬时性故障按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈、信号继电器线圈；所述自动重合闸装置动作，延时后，导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；所述信号回路手动复归按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；
所述模拟永久性故障按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈、信号继电器线圈；所述自动重合闸装置动作，导通绿闪灯线圈；
所述备用回路合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通备用回路合闸线圈和黄平灯线圈；
所述备用回路分闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通备用回路分闸线圈；
所述总复位按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器所有输入、输出端口恢复初始状态；
所述工作回路手动合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，且热敏继电器与PLC控制器连通，所述PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈。
有益效果：本实用新型采用PLC控制器构成重合闸和备用电源的控制系统，克服了此类教学装置传统设计中所存在的继电器等触点元件较多，运行中触点元件的触点经常性拒动作、粘连和卡住的问题，提高了装置工作的可靠性。
设计实物尽可能真实地模拟电力系统断路器正常合、分闸以及故障后重合闸动作，备用电源投入和故障信号指示、复位等功能。较传统设计中采用LED二极管灯简单地模拟AAR和AAT的工作现象，本次设计的实物教学装置能够帮助学生更加深入、直观的理解自动重合闸和备用电源自动投切的概念以及工作原理。
除可以克服以往此类装置采用的传统的继电器控制方式的不足，还具有连线简单、工作可靠、便于调试和维护等优点。
附图说明
图1为PLC控制器的接线图；
图2为主回路原理接线图；
图3为自动重合闸装置内部接线图；
图4为中间继电器内部接线图；
图5为信号继电器内部接线图；
图6为网孔版布局图；
图7为主回路接线图；
图8为控制回路接线图；
图9为信号回路接线图；
图10为设计流程图。
具体实施方式
下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1至图10所示，本实用新型提供的模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，包括主回路、控制回路、信号回路；主回路包括负载灯、中间继电器，控制回路包括自动重合闸装置和PLC控制器，信号回路包括信号灯组、开关盒、信号继电器；自动重合闸装置与中间继电器相连，中间继电器与负载灯相连，开关盒与PLC控制器的输入端口相连，PLC控制器的输出端口与信号灯组、自动重合闸装置线圈、中间继电器线圈、信号继电器线圈分别相连；PCL控制器通过工作回路、备用回路与负载灯连通。信号灯组包括红平灯、黄平灯、绿平灯、红闪灯、绿闪灯；开关盒包括工作回路手动合闸按钮、工作回路手动分闸按钮、模拟瞬时性故障按钮、信号回路手动复位按钮、模拟永久性故障按钮、热敏继电器常闭按钮、备用回路合闸按钮、备用回路跳闸按钮、总复位按钮。
一、PLC控制器作为装置主控单元，型号为S7-200(CPU226)，PLC控制器接线图图1所示，输入/输出(I/0)端口分配如下表所示：
| 输入分量 | 说明 | 输出分量 | 说明 |
| I0.0 | 工作回路手动合闸按钮 | Q0.0 | 工作回路合闸线圈 |
| I0.1 | 工作回路手动分闸按钮 | Q0.1 | 工作回路跳闸线圈 |
| I0.2 | 模拟瞬时性故障按钮 | Q0.2 | 故障信号继电器线圈 |
| I0.3 | 信号回路手动复归按钮 | Q0.3 | 自动重合闸装置线圈 |
| I0.4 | 模拟永久性故障按钮 | Q0.4 | 故障跳闸中间继电器线圈 |
| I0.5 | 热敏继电器常闭按钮 | Q1.0 | 工作回路合闸红灯平光指示灯线圈 |
| I0.7 | 总复位按钮 | Q1.1 | 工作回路正常分闸绿灯平光指示灯线圈 |
| I1.0 | 备用回路合闸按钮 | Q1.2 | 重合闸成功红灯闪光指示灯线圈 |
| I1.1 | 备用回路分闸按钮 | Q1.3 | 重合闸失败绿灯闪光指示灯线圈 |
| Q1.4 | 备用回路合闸线圈 | ||
| Q1.5 | 备用回路跳闸线圈 | ||
| Q1.6 | 备用电源投入黄灯平光指示灯线圈 |
接线完成以后，对PLC控制器进行在线监控调试，对照设计要求逐条检验，测试是否能够满足设计要求，能否实现设计要求所提出的各项功能，调试步骤如下：
将PLC控制器输入端L+端口引出导线触碰I0.0(工作回路手动合闸)，Q0.0(工作回路合闸线圈)，Q1.0(合闸指示灯)有输出，符合要求；
将L+端引出导线触碰I0.1(工作回路手动分闸)，Q0.1(工作回路跳闸线圈)，Q1.1(工作分闸指示灯)有输出，符合要求；
将L+端引出导线触碰I0.2(模拟瞬时故障)，Q0.0，Q0.3(重合闸线圈)，Q1.2(重合成功指示灯)，Q0.2(KS线圈)均有输出，符合要求:
将L+端引出导线触碰I0.3，瞬时故障各报警信号指示均复归，符合要求；
将L+端引出导线触碰I0.4(模拟永久故障)，Q0.1，Q1.3(重合不成功指示灯)，Q1.4(备用回路合圈)，Q1.6(备用电源自动投入指示灯)；符合要求；
将L+端引出导线触碰I0.3，永久故障各报警信号指示均复归，符合要求；
将L+端引出导线触碰I1.0(备用回路手动合闸)，I1.1(备用回路手动分闸)时，Q1.4(备用回路合圈)，Q1.5(备用回路跳圈)均能按照设计要求动作。
综上各步骤调试后，认为所编程序基本能够完成设计任务所要求的各项功能，可以根据该程序思路进行网孔板实物硬件接线。
二、自动重合闸装置(型号：DH—2A型重合闸装置)
用途：用于瞬时故障跳闸时，自动重合模拟断路器，提高供电可靠性；
调试步骤：按图3所示，首先，将端子8接入继电保护实验台直流220V正端，端子5接入负端，信号灯XD亮；整定重合闸时间为2S，端子1接中间继电器线圈一端，中间继电器线圈另一端接入直流220V负端，中间继电器常开开关一端接交流220V火线，另一端接负载灯，负载灯另一端接地线，接入然后将端子7接入直流220V负端，重合闸装置延时2S后动作；负载灯亮，符合要求，调试成功。
三、中间继电器(型号：DZB—214)，用于故障跳闸时，启动模拟断路器跳圈，断开故障回路。
调试步骤：按图4所示，端子7接继电保护实验台直流220V正端，端子8接负端，端子2接交流220V火线，端子10接负载灯一端，负载灯另一端接交流220V地线，实验台通电，负载灯亮，符合要求，调试成功。
四、信号继电器(型号：DX—31B)
用途：故障跳闸时，信号继电器掉牌，以指示供电主回路发生故障；
调试步骤：按图5所示，端子7接继电保护实验台直流220V正端，端子8接负端，通电后，信号继电器掉牌，符合要求，调试成功。
利用万用表检查接线是否正确，检查步骤如下：
(1)PLC输入部分检查：
按下开关盒上工作回路手动合闸按钮，PLC输入端I0.0与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上工作回路手动分闸按钮，PLC输入端I0.1与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上工作回路模拟瞬时性故障按钮，PLC输入端I0.2与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上工作回路模拟永久性故障按钮，PLC输入端I0.4与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上工作回路故障信号指示复位按钮，PLC输入端I0.3与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上总复位按钮，PLC输入端I0.7与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上备用回路合闸按钮，PLC输入端I1.0与L+之间通路，符合要求；
按下开关盒上备用回路分闸按钮，PLC输入端I1.1与L+之间通路，符合要求；
PLC输入端I0.5与L+之间，用万用表检查后发现断路，不符合要求。经检查线路发现，热敏继电器一端未接至L+端，使得I0.5与L+端之间未构成回路，发现问题后经过修改，I0.5与L+之间通路，符合要求；
PLC输入端1M与M之间等电位，符合要求；
经上所查，PLC输入端接线完全符合要求。
(2)PLC输出部分检查：
PLC输出端Q0.0与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q0.1与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q0.2与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.0与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.1与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.2与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.3与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.4与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.5与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q1.6与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q0.3与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
PLC输出端Q0.4与外接电源N端之间存在阻值，符合要求；
经上所查，PLC输出端接线完全符合要求。
(3)主工作回路检查：
按下工作回路合圈试验按钮，合圈进线端与电源N端之间存在负载灯泡阻值，符合要求；
按下备用回路合圈试验按钮，合圈进线端与电源N端之间存在负载灯泡阻值，符合要求；
经上所查，PLC主工作回路接线完全符合要求。
4、总体调试封装：
(1)软件部分检查：
将开关盒和PLC两部分通电，逐次按下开关盒上各试验按钮，观察PLC输出是否满足设计要求。经检查，满足条件，符合要求。
(2)硬件部分检查：
采用万用表对网孔板上各接线回路进行通电前检查，其目的是为了确保通电安全性以及通电后提高实验的成功率。
(3)通电调试：
按下开关盒上工作回路手动合闸按钮，现象：用户灯亮，红灯平光，符合要求；
按下开关盒上工作回路手动分闸按钮，现象：用户灯灭，绿灯平光，符合要求；
按下开关盒上工作回路模拟瞬时性故障按钮，现象：用户灯灭，信号继电器掉牌，而后重合闸动作，延时2S后，重合闸成功，用户灯亮，红灯闪光，符合要求；
模拟完瞬时故障后，按下开关盒上工作回路手动信号回路复位按钮，现象：用户灯亮，红灯平光，同时可复位信号继电器，符合要求；
按下开关盒上工作回路模拟永久性故障按钮，现象：用户灯灭，信号继电器掉牌，而后重合闸动作两次，重合失败，绿灯闪光，备用电源启动，用户灯亮，黄灯平光，符合要求；
模拟完永久性故障后，按下开关盒上工作回路手动信号回路复位按钮，现象：绿灯平光，同时可复位信号继电器，符合要求；
按下开关盒上备用回路手动分闸按钮，现象：用户灯灭，黄灯平光灭，符合要求；
按下开关盒上备用回路手动合闸按钮，现象：用户灯亮，黄灯平光，符合要求；
按下开关盒上总复位按钮，PLC中程序回复初始状态，网孔板上所有装置也回复初始状态，等待下一次实验，符合要求；
试验热敏继电器，步骤如下：当用户正常工作时(即用户灯亮)，按下热敏继电器试验按钮，现象：用户灯灭，符合要求；
综上调试，所设计的模拟输电线路自动重合闸的教学装置实物通电后，完全能够实现设计要求所规定的各项功能，符合设计要求。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，其特征在于：包括主回路、控制回路、信号回路；主回路包括负载灯、中间继电器，控制回路包括自动重合闸装置和PLC控制器，信号回路包括信号灯组、开关盒、信号继电器；自动重合闸装置与中间继电器相连，中间继电器与负载灯相连，开关盒与PLC控制器的输入端口相连，PLC控制器的输出端口与信号灯组、自动重合闸装置线圈、中间继电器线圈、信号继电器线圈分别相连；PCL控制器通过工作回路、备用回路与负载灯连通。
2.根据权利要求1所述的模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，其特征在于：所述信号灯组包括红平灯、黄平灯、绿平灯、红闪灯、绿闪灯；所述开关盒包括工作回路手动合闸按钮、工作回路手动分闸按钮、模拟瞬时性故障按钮、信号回路手动复位按钮、模拟永久性故障按钮、热敏继电器常闭按钮、备用回路合闸按钮、备用回路跳闸按钮、总复位按钮。
3.根据权利要求2所述的模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，其特征在于：所述自动重合闸的重合闸时间为2s。
4.根据权利要求2所述的模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置，其特征在于：
所述工作回路手动合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；
所述工作回路手动分闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈和绿平灯线圈；
所述模拟瞬时性故障按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈、信号继电器线圈；所述自动重合闸装置动作，延时后，导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；所述信号回路手动复归按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路合闸线圈和红平灯线圈；
所述模拟永久性故障按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈、信号继电器线圈；所述自动重合闸装置动作，导通绿闪灯线圈；
所述备用回路合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通备用回路合闸线圈和黄平灯线圈；
所述备用回路分闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器输出端口导通备用回路分闸线圈；
所述总复位按钮与PLC控制器的输入端口连通，PLC控制器所有输入、输出端口恢复初始状态；
所述工作回路手动合闸按钮与PLC控制器的输入端口连通，且热敏继电器与PLC控制器连通，所述PLC控制器输出端口导通工作回路跳闸线圈。
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| CN201721533103.XU CN208298434U (zh) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | 一种模拟输电线路自动重合闸的教学实验装置 |
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