CN214378190U - 一种多类型断路器用分合闸操作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多类型断路器用分合闸操作装置，装置整体采用箱式结构，可以输出五路控制信号和输出五路电压信号，可同时完成五台断路器控制。该装置内部配置变压器、整流器、大功率DC‑DC变换器、PLC控制器、A/D模数转换器、五路直流电流传感器及变送器、五路交流电流传感器及变送器、各种分合闸继电器。面板包括液晶触摸屏、断路器控制信号输出端子、断路器电机电源输出端子、检测输入端子、急停按钮、声光报警指示、手动分合闸按钮、电压表、电流表、小型断路器、5组分闸指示灯、5组合闸指示灯、5组控制信号指示灯等。通过触摸屏可实现参数的设定、信号显示等。本装置将操作试验时间由白天改为全天候，减少操作人员配置。

Description

一种多类型断路器用分合闸操作装置

技术领域

本实用新型涉及一种多类型断路器用分合闸操作装置，属于断路器检测技术领域。

背景技术

GIS开关出厂试验包含200次操作即200次正常分合试验，试验过程中可能出现操动机构卡滞和损坏、液压机构油泵电机启动频繁或弹簧机构频繁储能、打压储能电机过流、接触器粘连等故障，出现这些故障时需要立即停止试验操作。国内现有操作装置设计都是基于开环原理进行设计，即仅仅给出控制电压信号和电机电压信号，驱动断路器分合动作，并无故障类型检测功能且出现故障后并不会自动停止，因此试验过程需人员监守，若在操作过程中出现故障需要立即停止操作时，人工停止。

综上所述，现有断路器实验检测用操作装置存在以下问题：

（1）现有断路器用操作装置在设计时仅进行了开环设计，仅仅给定控制电压信号和电机电压信号，没有进行故障检测，即使出现故障，操作柜不会停止工作，因此试验过程需人员监守，若出现故障要随时断电处置。

（2）在出现故障时，现有操作装置无法进行故障自动判断，需要操作人员根据故障现象通过经验去找出并记录故障，实验检测效率低。

（3）因实验过程需要人员值守，因此仅能在白天工作时间进行断路器实验。而根据断路器出厂机械特性的试验要求，完成一台断路器操作时间需要10h，若仅仅在白天工作日进行操作，效率低且无法满足生产需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多类型断路器用分合闸操作装置，用以解决现有断路器实验操作装置需要人工值守效率低下、自动化程度低下的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种多类型断路器用分合闸操作装置，包括处理器和若干个断路器操作位；每个断路器操作位包括与处理器相连的控制信号输出接口和断路器电机回路供电接口，还包括用于检测断路器分合状态的断路器分合检测接口、用于检测断路器储能回路接触器动作状态的储能回路接触器分合检测接口、用于检测断路器储能电机驱动电流的储能电机电流传感器以及用于检测断路器储能油泵工作状态的储能油泵打压回路接触器分合检测接口；

所述断路器分合检测接口、储能回路接触器分合检测接口、储能电机电流传感器及储能油泵动作传感器与处理器连接。

本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置，适用于储能机构为油泵和弹簧储能两大类传感器结构。通过断路器分合检测接口检测断路器是否动作完成了分合闸，同时配合储能回路接触器分合检测接口检测断路器是否进行了储能，在断路器动作周期内判断是否分合闸以及是否储能即可判断出断路器是否发生了机构卡滞无法动作的故障；同时通过储能回路接触器分合检测接口检测断路器在单次分闸或合闸过程中进行了多少次储能动作，来判断是否存在频繁打压储能的问题；通过电流传感器检测储能电机是否存在过流故障；通过储能油泵传感器检测储能油泵工作时长，判断是否存在因接触器粘连而导致的持续打压储能的故障。

本实用新型的装置实现了对断路器操作实验中几种常见故障的故障现象的识别，在遇到对应故障时能够主动处置，实现了无人值守和全天候实验。减少了操作人员配置，自动识别故障类型，提高了自动化程度。

进一步的，所述断路器分合检测接口用于连接断路器分合闸辅助开关。

进一步的，所述储能回路接触器分合检测接口用于连接储能回路接触器辅助开关。

通过辅助开关/触点来判断或检测断路器及接触器的分合简单可靠，对电路和相关结构改动最小。

进一步的，所述储能电机电流传感器包括直流电流传感器和交流电流传感器。

电流传感器在本装置中用于检测储能回路过流保护，能够同时实现对交流供电的储能电机和直流供电的储能电机进行过流监控。

进一步的，所述储能油泵打压回路接触器分合检测接口用于连接储能油泵打压回路接触器辅助开关。

进一步的，所述断路器电机回路供电接口包括AC220V、DC220V和DC110V三种电源端口。

断路器储能回路电机电压包括AC220V、DC220V和DC110V三种电源，适用不同电压等级储能电机的断路器的操作。此外，本实用新型还提供DC220V和DC110V两种电源用于断路器控制电压。

附图说明

图1是本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置的控制原理图；

图2是本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置的电源原理图；

图3是本实用新型装置机构类型设置界面示意图；

图4是本实用新型装置参数设置界面示意图；

图5是本实用新型装置五路输出配置界面示意图；

图6是本实用新型装置机构类型选择界面示意图；

图7是本实用新型装置控制电压类型及电机电压类型选择界面示意图；

图8是本实用新型装置分合闸操作实验次数设定界面示意图；

图9是本实用新型装置实验中显示界面示意图；

图10是本实用新型装置报警查询界面示意图；

图11是本实用新型自动模式控制流程图；

图12是本实用新型手动模式流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型的一种多类型断路器用分合闸操作装置，可针对各种不同类型对断路器进行实验操作，以检测其性能可靠性，可对各种类型断路器控制参数及可能出现的故障进行设定，使用时选择对应对断路器类型，即可进行实验操作。若操作过程中出现对应断路器的故障现象，本实用新型的装置会自动停止该故障断路器的实验操作，且会根据故障现象自动记录、保存故障类型、故障发生时间、已操作次数等信息。

本实用新型的装置整体采用箱式结构，包括5个断路器操作位，即可以输出五路断路器控制信号和输出五路电压信号，可同时完成对五台断路器控制，实现五台不同类型断路器的实验操作。该装置内部配置变压器、整流器、大功率DC-DC变换器、PLC控制器、A/D模数转换器、五路直流电流传感器及变送器、五路交流电流传感器及变送器、各种分合闸继电器。面板包括液晶触摸屏、断路器控制信号输出端子、断路器电机电源输出端子、检测输入端子、急停按钮、声光报警指示、手动分合闸按钮、电压表、电流表、小型断路器、5组分闸指示灯、5组合闸指示灯、5组控制信号指示灯等。通过触摸屏可实现参数的设定、信号显示等。输出输入端子采用插拔式结构，接线简单。

目前GIS断路器常用机构（类型）主要有液压机构（即图片中的CYT液压机构）、液压碟簧机构和弹簧机构，储能电机回路（回路导通与断开通过回路中的接触器的闭合与分开实现）中的储能电机用于给断路器机构打压蓄能，断路器机构分为油液压储能、液压碟簧储能和弹簧储能。对于液压机构储能（CYT）：储能电机工作，对油泵进行打压，进而进行储能；对于液压碟簧机构储能：储能电机工作，对油泵进行打压，油泵对碟簧进行储能；对于弹簧机构储能：储能电机工作，对弹簧进行储能。200次断路器分合闸试验过程中可能产生的故障主要为：机构卡滞和损坏、油泵电机启动频繁、储能电机过流及接触器粘连导致油泵一直储能等。针对上述可能出现的故障，其故障检测方法如下：

（1）机构卡滞、损坏。

问题描述及出现的状况（故障现象）：

若断路器出现机构卡滞和损坏，此时给出分合闸信号，机构不会动作，储能电机不会进行储能操作，断路器本体也不会进行分合闸，与断路器本体状态同步的分合闸辅助开关也不会进行动作。

识别这种故障的检测方法：

断路器实验中，一次分合时间为180s，分闸到合闸或合闸到分闸的时间间隔为90s。给定分闸或合闸信号后，PLC后台开始计时，若在180s内，没有检测到辅助开关断开或闭合且储能电机没有进行储能，则认为机构出现问题，此时该路断路器线路断电，停止工作。PLC在后台记录故障时间、已经完成操作次数、故障类型。

（2）液压机构油泵电机启动频繁或弹簧机构频繁储能。

问题描述及出现的状况（故障现象）：

平高集团GIS产品断路器主要配备三大类机构：液压机构、液压碟簧机构和弹簧机构。其中液压机构和液压碟簧机构分闸或合闸后分别储能一次。弹簧机构仅分闸时储能一次。若在200次操作过程中，分、合闸后机构储能次数超过对应次数时，认为机构出现频繁打压和储能的问题。

识别这种故障的检测方法：

1）对于液压机构和液压碟簧机构，分闸或合闸信号给定后PLC后台开始计时，在分、合闸中间间隔的90s内，若检测到的储能回路接触器的辅助开关动作次数超过一次，即认为频繁储能。

2）对于弹簧机构，分闸信号给定后PLC后台开始计时，在分到合闸中间间隔的90s内，若检测到的储能回路接触器的辅助开关动作次数超过一次，即认为频繁储能。

若检测到机构频繁打压储能，此时该路断路器线路断电，停止工作。PLC在后台记录故障时间、已经完成操作次数、故障类型。

（3）打压储能电机过流故障。

问题描述及出现的状况（故障现象）：

若断路器打压储能电机出现过流故障，该路断路器应停止操作。

识别这种故障的检测方法：

断路器同一种机构的打压储能电机电压一般为AC220 V、DC220 V和DC110V三种类型，因此控制装置在设计时，加入了5路直流电流传感器和5路交流电流传感器，不同类型的电压形式通过PLC控制进行切换。通过设置每种储能电机的额定电流、过载电流值实时监测储能电机是否出现过流，若出现过流，立刻切断本路操作。PLC在后台记录故障时间、已经完成操作次数、故障类型。

（4）接触器粘连导致油泵一直打压储能。

问题描述及出现的状况：

断路器打压储能回路接触器粘接，则油泵会一直打压储能。

检测方法：

一般情况下，液压机构打压储能的时间小于80s，弹簧机构打压储能的时间小于20s，打压储能一开始PLC开始计时，若超过上述时间，则该路断路器应停止实验操作，PLC在后台记录故障时间、已经完成操作次数、故障类型。

具体的，如图1所示，以一个断路器操作位为例，本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置主要包括电源模块、各类开关、PLC控制器、A/D转换器（模数转换模块）、变送器、电流传感器、继电器模块、输出模块、指示报警模块等。

电源模块如图2所示，主要包括整流器、滤波器、DC-DC变换器、开关电源模块，市电AC220V作为输入，可输出AC220V、DC220V、DC110V和DC24V几种电压等级。其中断路器控制需要DC220V和DC110V两种电源供电。断路器机构的储能电机需要AC220V、DC220V和DC110V三种电源供电。PLC控制器、变送器、触摸屏、AD转换器、继电器模块、指示报警等需要DC24V电源供电。

电流传感器分为交流电流传感器和直流电流传感器，分别用于交流电机和直流电机的电流检测，电流传感器的切换可通过继电器实现。

变送器用于将电流传感器检测到的电流变送为4-20mA的标准信号。

A/D转换器用于将标准模拟电流信号转换为PLC控制器可识别的数字信号。

PLC作为核心控制模块，用于信号的处理、各种继电器的切换、与触摸屏进行通讯并进行数据传递、控制报警等。

触摸屏作为输入和显示端可进行各种参数的设定、各种机构类型参数的配置、报警显示及处理、实时监测、各种用户模式的进入等功能。

本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置的使用方法如下：

1、参数设置和五路输出配置。

（1）操作界面设置，操作界面设置为两种模式，一种为管理员模式，一种为普通用户模式，在管理员模式下可以进行参数的设定和修改，普通用户模式只能设定好的参数进行选用。

（2）进入管理员界面后，首先要配置断路器机构的类型。如图3所示，以平高252kVGIS为例进行说明，需要配置六种不同的机构类型。在触摸屏上随便点击其中任意一个机构类型，进入到如图4所示的参数设定界面。

（3）在参数设计界面，设定各个电压等级下储能电机的额定电流和过载电流值。同时设定分、合闸状态下机构每次储能的时间和储能次数。弹簧机构储能时间小于20s，其它机构储能时间小于80s。弹簧机构每分闸一次后储能一次，合闸不储能，其它机构每进行一次分、合闸都要储能一次。分、合闸时间间隔一般为90s，设定为默认值，一般不需要改变，若需要调试，可对此值重新进行设置。

（4）重复过程（2）和过程（3）完成所有类型机构的参数设定，此参数设定后，一般不需要进行修改，即使断电后上述参数仍能进行保存，普通用户进行操作时，只需进行机构类型的选择，控制电压和电机电压类型的选择。

（5）所有结构类型的参数设计完毕后，既可进入普通用户模式。

（6）进入普通用户模式后，需要对每一路输出（每个断路器操作位，对应“通道A、B、C、D、E”）的断路器机构类型及参数进行选择，界面如图5所示。

（7）选择“通道A”后进行机构类型选择。在如图6所示的机构类型选择界面，可进行“CYT三相电气联动”、“CYT三相机械联动”、“液压碟簧机构”、“弹簧机构(ZF11)”、“弹簧机构电气联动(ZF11C)”、“弹簧机构机械联动(ZF11C)”以及“空”模式的选择。若选择“空”模式，即该断路器操作位不进行操作实验，该路不进行信号输出、不进行故障检测等。

（8）例如选择“CYT三相电气联动”断路器机构，此时后台自动加载步骤（3）中设置好的打压储能时间，每次分、合闸打压储能次数，分合闸时间间隔等参数。接下来在如图7所示界面对电机电压类型和控制电压类型进行选择，电机电压类型选择后后台自动加载步骤（3）中设置好的电机额定电流和电机过载电流参数。

（9）以上机构类型选择完毕后，重复（7）（8）完成剩余4路输出的配置。

（10）机构类型及参数设置完毕后，对机构分合闸次数进行设定，默认次数为200次，若需要其他次数，可在如图8所示界面进行设定。

2、手动状态和自动状态。

本实用新型的多类型断路器用分合闸操作装置可进行手动操作和自动操作。手动操作和自动操作通过柜面板上的切换按钮进行实现。

（1）手动操作模式：

手动操作模式下五路输出可连接任意类型的断路器机构，不进行故障检测、报警和分合闸计数。只需要配置好控制电源类型和电机电源类型，操作时只需按下分闸或合闸按钮，断路器即可进行分合闸操作，手动模式可用于断路器机构的调试。手动模式流程如图12所示。

（2）自动操作模式：

待手动模式将断路器机构调试到最佳状态时，设定好每路输出的机构类型、参数内容和分合闸次数后，对待测断路器进行接线，将断路器控制端与断路器操作位的输出模块相连用于获取控制信号，将断路器操作位的模拟量检测接口（电流传感器）接于储能电机或储能油泵的驱动线路上，将开关量接口接于断路器辅助开关触点两端以及储能回路接触器辅助开关触点两端。接线完毕后可进行断路器自动模式的分合闸操作实验，触摸屏界面如图9所示。在断路器自动进行分合闸操作界面，显示通道A到通道E的机构类型、机构的控制电压和电机电压类型、断路器此时的分合闸状态、已经操作的次数和是否报警。若按下暂停按钮，此时该通道暂停进行分合闸操作，若按下结束按钮，本通道提前结束操作。若发生了报警，可按下查询按钮，能够对报警信息进行查询。自动操作模式流程如图11所示。

本实施例中，断路器分合闸动作通过断路器辅助开关触点的通断给出信号进行判断、通过储能回路接触器辅助开关触点的通断判断断路器的储能动作、通过储能油泵的驱动电流持续时间判断储能油泵的工作时间，进而得到打压储能时间。作为其他实施例，也可采用其他方式判断断路器分合闸动作、储能动作、打压储能时间等，例如直接检测断路器主触点的分合来判断断路器的分合闸动作；通过储能回路电流检测储能回路接触器的动作，进而检测储能动作等。

3、报警、报警查询和报警清除。

若发生了报警可按下报警栏中的查询按钮，可对该通道的报警类型进行查询，界面如图10所示，报警类型包括“机构故障”、“打压储能电机过流故障”、“频繁打压故障”、“打压储能回路接触器粘接故障”。上述故障排除后可对报警进行消除，报警消除后，可继续进行操作。若需要结束本次操作，可按下“停止操作”按钮，该路通道结束本次操作。

4、安全保护。

在试验过程中如果出现异常可迅速按下操作箱前面板上的“急停”按钮，并在确认排除故障后松开“急停”按钮。

5、恢复出厂设置。

如果进行了设置后出现开合时间错乱或其它错误，可以通过“恢复出厂设置”按钮进行复原出厂设置。恢复后需要重新对各个参数进行设置。

本实用新型的装置能显著提高生产效率，充分利用晚上时间，减少安全事故对人员带来的安全隐患。原来断路器操作试验需要至少一人值守，实验需要10h，每台装置可同时操作五台断路器，按每年生产700台断路器，装配工时90元/h来计算，年节约费用达到700×90×10=63万元，推广可创造较大的经济效益。

Claims (6)

1.一种多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，包括处理器和若干个断路器操作位；每个断路器操作位包括与处理器相连的控制信号输出接口和断路器电机回路供电接口，还包括用于检测断路器分合状态的断路器分合检测接口、用于检测断路器储能回路接触器动作状态的储能回路接触器分合检测接口、用于检测断路器储能电机驱动电流的储能电机电流传感器以及用于检测断路器储能油泵工作状态的储能油泵打压回路接触器分合检测接口；

所述断路器分合检测接口、储能回路接触器分合检测接口、储能电机电流传感器及储能油泵打压回路接触器分合检测接口与处理器连接。

2.根据权利要求1所述的多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，所述断路器分合检测接口用于连接断路器分合闸辅助开关。

3.根据权利要求2所述的多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，所述储能回路接触器分合检测接口用于连接储能回路接触器辅助开关。

4.根据权利要求3所述的多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，所述储能电机电流传感器包括直流电流传感器和交流电流传感器。

5.根据权利要求4所述的多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，所述储能油泵打压回路接触器分合检测接口用于连接储能油泵打压回路接触器辅助开关。

6.根据权利要求4所述的多类型断路器用分合闸操作装置，其特征在于，所述断路器电机回路供电接口包括AC220V、DC220V和DC110V三种电源端口。

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