专利名称：变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统一次设备仿真技术领域，尤其是一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具。
背景技术：
电力系统在有电压无负荷电流的情况下，应用隔离开关分、合电路，达到安全隔离的目的，因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种设备。隔离开关的主要用途如下(1) 分断隔离；(2)倒换母线；(3)开、合空载电路(包括开、合感性与容性小电流或者环流)； (4)自动快速隔离。高压隔离开关作为电力系统一次主要的分断设备，其运行状况的好坏直接影响电能的传输、分配以及系统的安全可靠运行。为了防止高压隔离开关带负荷拉闸等误操作事故的发生，在目前的电力系统中， 断路器和高压隔离开关之间广泛采用了机械型和电气型两种防止隔离开关误操作的闭锁装置。但在实际生产现场，模拟预演机制和五防外部闭锁体系会造成两方面的问题(1)运行人员过于依赖闭锁装置，而实际应用过程中，由于恶劣环境等外部因素的影响，防误装置往往易存在不可靠性，加之操作人员对隔离开关的操作逻辑理解不深，使人为误操作事件时有发生；( 由于使用防误闭锁装置会给现场操作带来一定程度的不便，部分运行人员安全意识淡薄，为图操作上的便利，任意解锁，往往误操作事故。上述两方面的问题产生的原因主要是生产人员对隔离开关操作的联锁条件认识不清，理解不足，无法有效地发挥出防误装置的功效，无论是对电网的可靠安全运行，还是对人员的人身安全都是极为不利的。 因此，有必要加强对现场人员隔离开关联锁逻辑方面的培训，强化高压隔离开关操作的标准流程，筑牢生产人员的安全防线，尤其是对刚入职人员的岗前培训，能够使其形成良好规范的操作习惯。但是，现阶段还没有比较系统全面的技术解决方案能够满足此种要求。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，该演示教具可以对隔离开关的闭锁逻辑条件进行演示和剖析练习， 通过在一次接线图上调整断路器或隔离开关的状态，逐步推导出接线图上任意给定隔离开关的闭锁逻辑条件，实现对相关人员的针对性培训功能。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，包括教具壳体及其内部的控制电路，在教具壳体表面设有一次接线图区域、LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键， 控制电路包括主嵌入式微处理器及其外围电路、与主嵌入式微处理器相连接的电源电路、 E2PR0M、显示模块、输入输出电路，该输入输出电路还分别与音响单元、告警指示灯、输出控制模块、双位置开关、功能键及数字键相连接。而且，所述的一次接线图区域以按钮的形式显示断路器与隔离开关设备，该断路器与隔离开关设备的当前状态由各自设备旁边的位置指示灯来标识。[0008]而且，所述的一次接线图区域位于教具壳体的中部，LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键位于依次接线图区域的右侧并由上至下依次排列。而且，所述的数字键包括0至9十个按键，功能键包括确认键、复位键和置位键。而且，所述的主嵌入式微处理器的外围电路包括复位电路、时钟电路和译码驱动
-H-· I I心片。而且，所述的显示模块由LED显示用微处理器、液晶显示模块构成，LED显示用微处理器由电源电路供电并与主嵌入式微处理器和液晶显示模块相连接，液晶显示模块与教具壳体上的LED显示屏相连接。而且，所述的输出控制模块由光电隔离电路、译码驱动器及输出继电器依次连接构成，该光电隔离电路与输入输出电路相连接，该输出继电器与当前位置指示灯相连接用于控制一次接线图上断路器或隔离开关的位置指示灯的指示状态。本实用新型的优点和积极效果是本实用新型通过在一次接线图上调整断路器或隔离开关的状态，逐步推导出接线图上任意给定隔离开关的闭锁逻辑条件，对隔离开关的闭锁逻辑条件进行演示和剖析练习，从而实现对相关人员的针对性培训功能。通过本演示教具，提高了生产人员对隔离开关操作的联锁条件的认识，有效地发挥出防误装置的功效，保证了电网的可靠安全运行及操作人员的人身安全，具有简洁、实用、直观等特点。
图1为本实用新型的外观主视图；图2为本实用新型的电路框图；图3为本实用新型的显示模块构成及与主嵌入式微处理器连接示意图；图4为本实用新型的输出控制模块与输出继电器连接示意图；图5为本实用新型的处理流程具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，包括教具壳体及其内部的控制电路。如图1所示，在教具壳体表面上设有一次接线图区域、LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键，在一次接线图区域上以按钮的形式显示断路器与隔离开关设备，断路器与隔离开关设备的当前状态由各自设备旁边的位置指示灯来标识(其中红色为合闸、绿色为分闸)；LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键设置在一次接线图区域的右侧区域，从上至下依次排列，其中LED显示屏用于显示目标开关名称等提示信息；告警指示灯在操作符合闭锁条件时为绿色长亮，在操作不符合闭锁条件的操作为红灯闪烁，复归后熄灭；数字键 (0至9)与功能键(确认、复位、置位)中的确认键配合使用，用于输入一组两位数字来指定目标隔离开关；功能键中的确认键用于配合数字输入键使用，置位键用于设置开关或隔离开关的初始状态，复位键用于将整个教具的整体复归并置为初态。教具机壳采用国际流行的数控冲压无焊接柜体的分体组合框架结构，表面喷塑， 具有组装、拆卸、运输方便的特点。机壳表面采用阻燃性能良好的ABS工程塑料，按国际通用尺寸25mmX 25mm注塑成活而镶嵌式模块(马赛克片)，具有变形量小、光洁度高且便于对一次结线图修改的特点，机壳表面颜色采用流行的标准浅灰色。教具机壳内的控制电路，如图2所示，包括主嵌入式微处理器及其外围电路、电源电路、E2PR0M、显示模块、输入输出电路、音响单元、告警指示灯、输出控制模块、双位置开关、数字键和功能键，主嵌入式微处理器的外围电路包括复位电路、时钟电路和译码驱动芯片，主嵌入式微处理器分别与电源电路、E2PR0M、显示模块、输入输出电路相连接，该电源模块将输入的交流电源转换为直流电源为控制电路供电，E2PROM用于存储各种数据；输入输出电路还分别与音响单元、告警指示灯、输出控制模块、双位置开关、功能键及数字键相连接，双位置开关主要检测断路器和开关的位置状态，为逻辑条件的判断提供基础信息。如图 3所示，显示模块由LED显示用微处理器、液晶显示模块构成，LED显示用微处理器由电源电路供电并与主嵌入式微处理器和液晶显示模块相连接，液晶显示模块与教具壳体上的LED 显示屏相连接。如图4所示，输出控制模块由光电隔离电路、译码驱动器及输出继电器依次连接构成，该光电隔离电路与主嵌入式微处理器的I/O接口相连接，输出继电器与当前位置指示灯相连接用于控制一次接线图上断路器或隔离开关的位置指示灯的指示状态。本实用新型实现对变电站隔离开关闭锁逻辑条件的演示、培训功能。在培训前，本演示教具可由培训师针对本次培训项目的目标，调整一次接线图区域各断路器、隔离开关的初始状态并予以保存，当教具加电重启后将显示当前设定状态。如图5所示，在培训开始时，培训师可通过教具上的数字键和功能键进行目标隔离开关的选择，并且该选择结果会在教具壳体右侧的LED显示屏的第一行予以居中显示。当培训师或学员切换某一断路器或隔离开关时，控制电路会对该操作进行分析(1)如果该操作与目标隔离开关的逻辑条件无关，则LED显示屏幕会进行一次刷屏，屏幕居中显示“无关操作”字样，警示红灯闪烁，直到恢复该操作，状态消失；(2)如果该操作属于违章的危险操作，则LED显示屏幕会进行一次刷屏，屏幕居中显示“违章操作”字样，警示红灯闪烁并有音响告警提示，直到恢复该操作，状态消失；(3)如果该操作属于目标隔离开关的逻辑条件相关操作，则警示绿灯长亮提示。当操作完成完整的闭锁逻辑条件时，LED显示屏上在目标隔离开关名称行下面显示出完整的条件描述，并伴随音响提示。需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于包括教具壳体及其内部的控制电路，在教具壳体表面设有一次接线图区域、LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键，控制电路包括主嵌入式微处理器及其外围电路、与主嵌入式微处理器相连接的电源电路、E2PR0M、显示模块、输入输出电路，该输入输出电路还分别与音响单元、告警指示灯、输出控制模块、双位置开关、功能键及数字键相连接。
2.根据权利要求1所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于 所述的一次接线图区域以按钮的形式显示断路器与隔离开关设备，该断路器与隔离开关设备的当前状态由各自设备旁边的位置指示灯来标识。
3.根据权利要求1所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于 所述的一次接线图区域位于教具壳体的中部，LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键位于依次接线图区域的右侧并由上至下依次排列。
4.根据权利要求3所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于 所述的数字键包括0至9十个按键，功能键包括确认键、复位键和置位键。
5.根据权利要求1所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于 所述的主嵌入式微处理器的外围电路包括复位电路、时钟电路和译码驱动芯片。
6.根据权利要求1至5任一项所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于所述的显示模块由LED显示用微处理器、液晶显示模块构成，LED显示用微处理器由电源电路供电并与主嵌入式微处理器和液晶显示模块相连接，液晶显示模块与教具壳体上的LED显示屏相连接。
7.根据权利要求1至5任一项所述的变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其特征在于所述的输出控制模块由光电隔离电路、译码驱动器及输出继电器依次连接构成， 该光电隔离电路与输入输出电路相连接，该输出继电器与当前位置指示灯相连接用于控制一次接线图上断路器或隔离开关的位置指示灯的指示状态。
专利摘要本实用新型涉及一种变电站隔离开关电气联锁逻辑模拟演示教具，其主要技术特点是包括教具壳体及其内部的控制电路，在教具壳体表面设有一次接线图区域、LED显示屏、告警指示灯、数字键和功能键，控制电路包括主嵌入式微处理器及其外围电路、与主嵌入式微处理器相连接的电源电路、E2PROM、显示模块、输入输出电路，该输入输出电路还分别与音响单元、告警指示灯、输出控制模块、双位置开关、功能键及数字键相连接。本实用新型能够对隔离开关的闭锁逻辑条件进行演示和剖析练习，通过在一次接线图上调整断路器或隔离开关的状态，对相关人员的针对性培训，提高了生产人员对隔离开关操作的联锁条件的认识，具有简洁、实用、直观等特点。
文档编号G09B23/18GK202332020SQ20112039821
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者张艳玲, 滕开雯, 马德宝 申请人:天津市电力公司