一种船用配电系统开关联锁装置及其控制方法与流程

本发明涉及应用于船舶电站上完成船岸电转换的自动装置，特别涉及一种船用配电系统开关联锁装置及其控制方法。
背景技术：
：国内的船岸电转换装置总体上还是使用以继电器为主体设计的手动操作，此种装置最大的缺陷在于：硬件线路复杂，故障点多，占用空间大，不便维修；船岸电转换瞬间存在短时的失电真空状态，不方便且不安全；操作步骤繁琐，对使用人员的技术素养要求较高。技术实现要素：本发明的目的是提供一种船用配电系统开关联锁装置及其控制方法，使其适用于一些船只在船岸电转换时需要不间断供电的情况。实现能有效进行船岸电半自动不间断转换并且操作使用简单，可靠性高的目的。为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：一种船用配电系统开关联锁装置，包含：可编程控制器plc；组成可编程控制器plc逻辑控制核心器件的cpu模块a101与i/o模块a102；所述cpu模块a101与i/o模块a102作信息交互；一组航空插头，所述航空插头组中用于采集所述船用配电系统开关联锁装置的外部设备的开关量状态信号的第二航空插头j2与第三航空插头j3分别对应与cpu模块a101与i/o模块a102连接。第一继电器板jk1与第二继电器板jk2，第一继电器板jk1与第二继电器板jk2的输入端分别对应与所述cpu模块a101与i/o模块a102连接。所述第一继电器板jk1与第二继电器板jk2根据其各自接收的所述cpu模块a101与i/o模块a102输出的所述开关状态信号控制各自继电器板上的相关的继电器吸合。所述航空插头组中用于根据所述继电器吸合输出24v直流电流信号的第四与第五航空插头j4～j5的输入端与所述第一继电器板jk1与第二继电器板jk2的输出端连接，其输出端与所述联锁装置外部的合分闸继电器连接。所述合分闸继电器根据所述24v直流电流信号驱动与之连接的相关断路器进行合分闸操作。优选地，所述联锁装置进一步设有用于为所述联锁装置供电的电源模块p1。与所述电源模块p1连接的第一熔断器f101与第二熔断器f102，所述航空插头组中的第一航空插头j1通过第一熔断器f101与第二熔断器f102和电源模块p1连接，用于从所述联锁装置的外部向所述电源模块p1引入电流信号。所述电源模块p1为dc/dc电源，其内部设有用于将所述外部引入电流信号转化为24v直流电源信号的电流转化模块。优选地，所述联锁装置设有一组故障显示及报警灯组；所述故障显示及报警灯组与所述第二继电器板jk2并联，且接入所述i/o模块a102中。其中，故障显示及报警灯组中的一个作为工作状态指示灯；指示所述联锁装置是否出现故障。故障显示及报警灯组中的其他作为故障指示灯，所述故障指示灯的状态显示构成多位故障代码，指示具体的故障类型和产生故障的断路器；所述故障代码位数与故障指示灯的个数相同。优选地，所述第二航空插头j2设有多组探针，其中，所述第一组探针与第二组探针用于采集与之连接外部设备的开关量状态信号。所述第一组探针采集开关量状态信号为与其连接的各个发电机断路器常开信号和/或常闭信号；前隔离断路器常开信号和/或常闭信号；前跨接断路器常开信号和/或常闭信号。所述第二组探针采集的开关量状态信号为岸电转舰电信号、舰电转岸电信号、舰电对外供电信号、消声按钮信号与应答按钮信号中的一种或其任意一组合；所述第三组探针为前主配电板信号公众点。优选地，所述第三航空插头j3设有多组探针，其中，所述第一组探针与第二组探针用于采集与之连接外部设备的开关量状态信号。所述第一组探针采集的开关量状态信号为多个发电机断路器常开信号和/或常闭信号；后隔离断路器常开信号和/或常闭信号、后跨接断路器常开信号和/或常闭信号中的一种或其任意一组合。所述第二组探针采集的开关量状态信号为岸电断路器常开信号和/或常闭信号、岸电有电常开信号和/或常闭信号中的一种或其任意一组合。所述第三组探针为后主配电板信号公众点。优选地，所述第一继电器板jk1设有多个相互并联的分继电器；所述第二继电器板jk2设有多个相互并联的分继电器。优选地，所述第一继电器板jk1的一个分继电器分别对应与所述第四航空插头j4设有一对插针的输入端连接。所述各对插针的输出端分别控制与所述第二航空插头j2连接的多个发电机断路器联锁或分断，前跨接断路器联锁或分断、前故障指示灯是否指示故障，故障声报警是否报警。所述第二继电器板jk2的一个分继电器分别对应与所述第五航空插头j5设有一对插针的输入端连接；所述各对插针的输出端分别对应控制与所述第三航空插头j3连接的多个发电机断路器联锁或分断，后跨接断路器联锁或分断、岸电断路器联锁或分断、后故障指示灯是否指示故障。本发明另一个技术方案为一种基于上述船用配电系统开关联锁装置的控制方法，包含以下过程：所述第二航空插头j2与第三航空插头j3按需分别对应采集与之连接的外部设备的开关量状态信号并输出。可编程控制器plc逻辑控制核心器件的cpu模块a101与i/o模块a102分别接收所述开关量状态信号。所述可编程控制器plc根据其设有逻辑关系推算经过设定的延时值输出控制外部设备合闸或分闸信号。或者，所述可编程控制器plc根据其设有的开关量联锁关系输出控制外部设备联锁或分断信号。所述第一继电器板jk1与第二继电器板jk2根据其各自接收的所述cpu模块a101与i/o模块a102输出的所述开关量状态信号控制各自继电器板上的相关的继电器断开或吸合。所述第四航空插头j4与j5接收所述电源模块p1输出的24v直流电流信号，并向外输出至外部部设备中的合分闸继电器。所述合分闸继电器根据所述24v直流电流信号驱动与之连接的相关断路器进行合或分闸操作。优选地，在所述可编程控制器plc接收到两台及以上的发电机机组断路器处于合闸状态时，输出岸电断路器联锁信号至第二继电器板jk2，驱使第二继电器板jk2上的对应的分继电器吸合，并输出24v直流电流信号至岸电断路器合闸继电器，抑制岸电断路器合闸，使岸电断路器与多台发电机组断路器不能并联运行。本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的开关联锁装置具有结构简单，体积小，操作使用简便，可靠性高，维修方便，船岸电转换运行可靠的优点。附图说明图1是本发明开关联锁装置的布置俯视图；图2是本发明开关联锁装置的布置左视图；图3是本发明开关联锁装置的布置正视图；图4是本发明开关联锁装置的电气原理图；图5是本发明开关联锁装置的继电器板与航空插头的连接关系示意图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。如图1所示，本发明一种船用配电系统开关联锁装置,包含：设置在可编程控制器plc的cpu模块a101，i/o模块a102，电源模块p1，与上述电源模块p1连接的第一熔断器f101与第二熔断器f102，第一继电器板jk1与第二继电器板jk2。所述电源模块p1为上述船用配电系统开关联锁装置设有的各个元器件供电；在本实施例中，所述电源模块p1为dc/dc电源，且输出24v直流电源信号。所述cpu模块a101与i/o模块a102构成上述船用配电系统开关联锁装置的逻辑控制核心，且分别通过各自设有的i/o接口，实现完成输入与输出信号的处理。结合图1与图3所示，上述船用配电系统开关联锁装置还设有第一至第五航空插头j1～j5，所述第一航空插头j1通过第一熔断器f101与第二熔断器f102和电源模块p1连接，用于从上述船用配电系统开关联锁装置外部向所述电源模块p1引入电流信号。所述第二与第三航空插头j2～j3用于采集上述船用配电系统开关联锁装置外部的输入信号，上述第一继电器板jk1与第二继电器板jk2分别接收所述输入信号控制相关的继电器吸合；所述第四与第五航空插头j4～j5用于向外输出无源触点信号至外部设有的继电器，通过外部的合分闸继电器驱动相关断路器进行合分闸操作。如图2所示，上述船用配电系统开关联锁装置进一步设有设置在箱体面板的正面上设计有一组故障显示及报警灯组l0～l6。其中l0为绿色指示灯，在工作时，l0持续亮。l1～l6为红色指示灯，作为6位的故障代码，指示具体的故障类型和产生故障的断路器，灯亮表示1，不亮表示0。当l1～l6的6位故障代码为“111111”时表示联锁装置自身故障，其余代码见图表1和表2。表1为本发明装置故障显示及报警灯组的故障类型指示表l1-l2故障类型11断线故障10分断故障01联锁故障表2为本发明装置故障显示及报警灯组的故障位置指示表l3-l6产生故障的位置备注00011qg1#发电机断路器00102qg2#发电机断路器00113qg3#发电机断路器01004qg4#发电机断路器01011qb前隔离断路器01102qb后隔离断路器01111qt前跨接断路器10002qt后跨接断路器1001qs岸电断路器1010岸电状态1011转换开关状态如图4所示，所述第二航空插头j2设有14个分探针，所述第二航空插头j2设有多个探针，其中，第一探针j2-1采集1#发电机断路器1qg常开信号且与cpu模块a101的i0.0点连接；第二探针j2-2与cpu模块a101的i0.1点连接，用于采集1#发电机断路器1qg常闭信号；第三探针j2-3采集2#发电机断路器2qg常开信号且与cpu模块a101的i0.2点连接；第四探针j2-4采集2#发电机断路器2qg常闭信号且与cpu模块a101的i0.3点连接；第五探针j2-5采集前隔离断路器1qb常开信号且与cpu模块a101的i0.4点连接；第六探针j2-6采集前隔离断路器1qb常闭信号且与cpu模块a101的i0.5点连接；第七探针j2-7采集前跨接断路器1qt常开信号且与cpu模块a101的i0.6点连接；第八探针j2-8采集前跨接断路器1qt常闭信号且与cpu模块a101的i0.7点连接；第九探针j2-9采集岸电转舰电信号且与cpu模块a101的i1.0点连接；第十探针j2-10采集舰电转岸电信号且与cpu模块a101的i1.1点连接；第十一探针j2-11采集舰电对外供电信号且与cpu模块a101的i1.2点连接；第十二探针j2-12采集消声按钮信号且与cpu模块a101的i1.3点连接；第十三探针j2-13采集应答按钮信号且与cpu模块a101的i1.4点连接；第十四探针j2-14与cpu模块a101的3l+和l+点连接，所述第十四探针j2-14为前主配电板信号公共点。所述第三航空插头j3设有13个分探针，其中，第一至第八探针j3-1～j3-8分别对应与i/o模块a102的i2.0～i2.7点连接，所述第一至第八探针j3-1～j3-8分别采集3#发电机断路器3qg常开信号、3#发电机断路器3qg常闭信号、4#发电机断路器4qg常开信号、4#发电机断路器4qg常闭信号、后隔离断路器2qb常开信号、后隔离断路器2qb常闭信号、后跨接断路器2qt常开信号、后跨接断路器2qt常闭信号；第九至第十二探针j3-9～j3-12分别对应与i/o模块a102的i3.0～i3.3点连接，所述第九至第十二探针j3-9～j3-12分别对应采集岸电断路器qs常开信号、岸电断路器qs常闭信号、岸电有电常开信号、岸电有电常闭信号；第十三探针j3-13与i/o模块a102的l+点连接，所述第十三探针j3-13为后主配电板信号公共点。所述第一继电器板jk1设有由7个相互并联的分继电器组成的第一分继电器组，且第一分继电器组的一端与cpu模块a101的3m点、m点与1m点并联；其第一分继电器组的另一端与cpu模块a101连接，具体的为：第一分继电器jk1-k01与cpu模块a101的q0.0点连接，第二分继电器jk1-k02与cpu模块a101的q0.1点连接，第三分继电器jk1-k03与cpu模块a101的q0.2点连接，第四分继电器jk1-k04与cpu模块a101的q0.3点连接，第五分继电器jk1-k05与cpu模块a101的q0.4点连接，第六分继电器jk1-k06与cpu模块a101的q0.5点连接，第七分继电器jk1-k07与cpu模块a101的q0.6点连接。所述第二继电器板jk2设有由8个相互并联的分继电器组成的第二分继电器组，所述第二分继电器组与故障显示及报警灯组l0～l6并联，所述第二分继电器板组的一端与i/o模块a102的2m点、m点与1m点并联；其分继电器板组的另一端与i/o模块a102连接，具体的为：所述第二分继电器组中的第一分继电器jk2-k01与cpu模块a101的q2.0点连接，第二分继电器jk2-k02与cpu模块a101的q2.1点连接，第三分继电器jk2-k03与cpu模块a101的q2.2点连接，第四分继电器jk2-k04与cpu模块a101的q2.3点连接，第五分继电器jk2-k05与cpu模块a102的q2.4点连接，第六分继电器jk2-k06与cpu模块a102的q2.5点连接，第七分继电器jk2-k07与cpu模块a102的q2.6点连接，第八分继电器jk2-k08与cpu模块a102的q2.7点连接。所述故障显示及报警灯组l0～l6的一端与i/o模块a102的2m点、m点与1m点并联，所述故障显示及报警灯组l0～l6的另一端与所述i/o模块a102连接，具体的为：所述第一故障显示及报警灯l0与所述i/o模块a102的q3.0点连接；所述第二故障显示及报警灯l1与所述i/o模块a102的q3.1点连接；所述第三故障显示及报警灯l2与所述i/o模块a102的q3.2点连接；所述第四故障显示及报警灯l3与所述i/o模块a102的q3.3点连接；所述第五故障显示及报警灯l4与所述i/o模块a102的q3.4点连接；所述第六故障显示及报警灯l5与所述i/o模块a102的q3.5点连接；所述第七故障显示及报警灯l6与所述i/o模块a102的q3.6点连接。结合图4与图5所示，所述第一继电器板jk1通过对内接线插头组以及第四航空插头j4与对应的外部设备连接，具体如表3所示。表3为本发明第一继电器板jk1与各个外部设备对应连接关系结合图4与图5所示，所述第二继电器板jk2通过对内接线插头组以及第五航空插头j5与对应的外部设备连接，具体如表4所示。表4为本发明第二继电器板jk2与各个外部设备的对应连接关系本发明一种船用配电系统开关联锁装置中，cpu模块a101选用的型号为cpu1214c、i/o模块a102选用型号为sm1223的i/o模块；所述第一继电器板与第二继电器板选用可插拔式继电器板和电源模块p1选用dc/dc电源模块。结合上述一种船用配电系统开关联锁装置，本发明还公开了一种船用配电系统开关联锁装置的控制方法；包含以下过程：所述第二航空插头j2与第三航空插头j3按需分别对应采集与之连接的外部设备的开关量状态信号并输出。可编程控制器plc逻辑控制核心器件的cpu模块a101与i/o模块a102分别接收所述开关量状态信号。所述可编程控制器plc根据其设有逻辑关系推算经过设定的延时值输出控制外部设备合闸或分闸信号。或者，所述可编程控制器plc根据其设有的开关量联锁关系输出控制外部设备联锁或分断信号。所述第一继电器板jk1与第二继电器板jk2根据其各自接收的所述cpu模块a101与i/o模块a102输出的所述开关量状态信号控制各自继电器板上的相关的继电器断开或吸合。所述第四航空插头j4与j5接收所述电源模块p1输出的24v直流电流信号，并向外输出至外部部设备中的合分闸继电器。所述合分闸继电器根据所述24v直流电流信号驱动与之连接的相关断路器进行合或分闸操作。在本实施例中，通过其中以岸电转1#发电机的具体转换过程为例详细说明船岸电不间断转换的控制过程。当将设置在船舰上的转换开关置“岸电转船电”时，本装置外接设备岸电断路器qs处于合闸状态，则所述岸电断路器qs常闭信号通过i/o模块a102的i3.1点输入至可编程控制器plc模块，所述cpu模块a101接收上述岸电断路器qs常闭信号，驱使所述前跨接断路器1qt闭合，后跨接断路器2qt及4台发电机断路器1qg～4qg均不在合闸状态，则所述开关量包括前跨接断路器1qt常闭信号、后跨接断路器2qt常开信号以及4台发电机组1#～4#常开信号分别由对应的i0.7、i2.6、i0.0、i0.2、i2.0、i2.2各点输入至可编程控制器plc中。上述可编程控制器plc根据已编好的程序通过上述开关量的常开常闭状态完成可编程控制器plc中联锁功能块的逻辑判断。控制屏与装置之间通过航空插头j1-j5进行信号传输，在控制屏上按下1#发电机合闸按钮，闭合1#发电机断路器，1#发电机断路器常闭信号由i0.1点输入。可编程控制器plc在接收到i1.0点输入的信号后，根据之前完成的逻辑判断推算并经过500ms延时后发出岸电断路器qs分闸的输出信号，由q2.6点输出至第二继电器板jk2，第二继电器板jk2上的岸电断路器qs分断继电器jk2-k07吸合，并发送信号至岸电断路器qs完成分断操作。同时，可编程控制器plc根据输入的1#发电机常闭信号i1.0以及前跨接断路器1qt常闭信号i0.7，经过设定的联锁功能块分析判断，当1#发电机断路器常闭信号i1.0、前跨接断路器1qt常闭信号i0.7、后跨接断路器2qt常开信号、岸电断路器qs常闭信号i3.1均有输入的前提下，发出2#发电机断路器联锁信号，并由q0.1点输出至第一继电器板jk1，第一继电器板jk1上的jk1-k02吸合并输出2#发电机断路器联锁无源触点信号发送至2#发电机断路器合闸继电器，使其无法实现合闸操作，保证在船岸电转换过程中有且仅有一台发电机可实现与岸电转换的功能需求，且经过上述操作与此时为2#发电机联锁实现与岸电转换功能。当后跨接断路器2qt合闸时，可编程控制器plc接收到后跨接断路器2qt常闭信号，则会发出3#发电机断路器及4#发电机断路器的联锁信号，由q2.0、q2.1点输出至第二继电器板jk2，第二继电器板jk2上的jk2-k01和jk2-k02吸合并输出3#发电机断路器及4#发电机断路器联锁无源触点信号至3#发电机断路器及4#发电机断路器合闸继电器，使其无法实现合闸操作，实现3#、4#发电机断路器联锁功能。整套装置核心的组件即写入开关量联锁关系的可编程控制器plc模块，联锁关系需包括但不限于以下：两台及以上的发电机机组并网运行时，在程序中设计联锁功能块。在由可编程控制器plc接收到两台及以上的发电机机组断路器处于合闸状态时，则会发出岸电断路器qs联锁信号，由q2.3点输出至第二继电器板jk2，第二继电器板jk2上的jk2-k04吸合并输出岸电断路器qs联锁无源触点信号至岸电断路器qs的合闸继电器，抑制岸电断路器合闸功能，避免岸电断路器与多台发电机组断路器并联运行。岸电断路器qs合闸或1#～4#发电机断路器合闸时，在程序中锁分故障模块。电网由岸电转为单台机组供电时，若待并机组断路器(1#～4#发电机组断路器)合闸后岸电断路器无法分闸，则分断已合闸的待并机组断路器并发出声光报警信号q0.5、q0.6、q2.7至继电器板jk1、jk2，继电器板上前故障指示灯jk1-k06、故障声报警jk1-k07、后故障指示灯jk2-k08吸合，输出无源触点信号至外部故障灯及蜂鸣器，实现故障声光报警；电网由单台机组即1#～4#任意一台发电机转为岸电供电时，若岸电断路器合闸后并联运行机组断路器无法分闸，则分断已合闸的岸电断路器qs并发出声光报警。并联运行的时间为500ms。当船需向外供电时，在上述联锁功能逻辑关系前加入i1.2船对外供电信号。航空插头j2-11采集到的船电对外供电信号由i1.2输入至可编程控制器plc，在由可编程控制器plc接收到船电对外供电信号输入时，可编程控制器plc根据联锁功能块逻辑判断，抑制1#～4#发电机断路器联锁信号、前后跨接断路器联锁信号及岸电断路器qs联锁信号的输出。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。当前第1页12