备自投仿真教学屏的制作方法

本实用新型涉及一种备自投仿真教学屏及备自投逻辑判断方法。

背景技术：

发电厂、变电所电气运行中，为了保证双电源供电的可靠性，一般设置备自投装置，当双电源中的一个电源失电后，备自投装置自动切断故障电源，将失压母线投入到无故障电源回路。为了保证供电的可靠性，设备一旦投运，除短时检修，不允许对设备进行备自投试验。

目前市场上现有的一些对发电厂、变电所相关设备的仿真教学系统，多为电动机、电工、plc等相关控制系统的实训设备，目前暂无对于备自投功能、原理、动作逻辑、传动试验等相关实训设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种备自投仿真教学屏，可以对发电厂、变电所等电气运行人员或者带有电气专业的中高级院校或各中高级技师等培训机构对备自投装置试验等进行教学。本实用新型的技术方案是：一种备自投仿真教学屏，柜体(1)的前面板为可拆卸结构；1#进线断路器指示灯(2)、2#进线断路器指示灯(3)、分段断路器指示灯(4)、备自投装置(5)、电源空气断路器(6)、控制空气断路器(7)、第一进线电压断路器(8)、第二进线电压断路器(9)、第一母线电压断路器(10)、第二母线电压断路器(11)、第一控制开关(12)、第二控制开关(13)、第三控制开关(14)、选位开关(15)均安装在柜体(1)的面板上，端子排(16)、第一中间继电器(17)、第二中间继电器(18)、第三中间继电器(19)安装在柜体(1)内部；各元器件的连接方式为：1#进线断路器指示灯(2)、2#进线断路器指示灯(3)、分段断路器指示灯(4)的一端并联到控制空气断路器(7)输出的正电源端，第二中间继电器(18)的一个常开接点及第二中间继电器(18)的一个常闭接点分别与1#进线断路器指示灯(2)的两个输入端串联，第一中间继电器(17)的一个常开接点及第一中间继电器(17)的一个常闭接点分别与2#进线断路器指示灯(3)的两个输入端串联，第三中间继电器(19)的一个常开接点及第三中间继电器(19)的一个常闭接点分别与分段断路器指示灯(4)的两个输入端串联；电源空气断路器(6)与备自投装置(5)的电源输入端相连；第一进线电压断路器(8)的输入端通过端子排(16)接入1#进线电压、第二进线电压断路器(9)的输入端通过端子排(16)接入2#进线电压、第一母线电压断路器(10)的输入端通过端子排(16)接入1段母线电压、第二母线电压断路器(11)的输入端通过端子排(16)接入2段母线电压；第一进线电压断路器(8)的输出端连接到备自投装置(5)的1#进线电压输入端、第二进线电压断路器(9)的输出端连接到备自投装置(5)的2#进线电压输入端、第一母线电压断路器(10)的输出端连接到备自投装置(5)的1段母线电压输入端、第二母线电压断路器(11)的输出端连接到备自投装置(5)的2段母线电压输入端；第一控制开关(12)、第二控制开关(13)、第三控制开关(14)、选位开关(15)的辅助触点分别连接到备自投装置(5)的开关量输入端；备自投装置(5)的出口连接到端子排(16)。

本实用新型的工作原理：

如图2可知，将1#进线电压、1#进线电流、2#进线电压、2#进线电流、1段母线电压、2段母线电压、分段电流接入备自投装置5作为备自投装置5判断进线电压、电流及母线电压的依据；正常运行时，需将电压微型断路器均处于合闸状态；

如图3可知，将1#进线断路器位置、2#进线断路器位置、分段断路器位置、备自投投入、1#进线保护跳闸、1#进线手动跳闸、1#进线遥控跳闸、2#进线保护跳闸、2#进线手动跳闸、2#进线遥控跳闸接入备自投装置，作为备自投充/放电及动作的依据；正常运行时，将选位开关旋转至投入位；

如图4所示，1#进线断路器、2#进线断路器、分段断路器及1#进线断路器位置指示灯、2#进线断路器位置指示灯、分段断路器位置指示灯的控制原理，当控制空气断路器7合上时，第一中间继电器17未动作，对应第一中间继电器17常开接点断开、常闭接点闭合，1#进线断路器指示灯2绿灯亮，表示1#进线断路器分位，第二中间继电器18未动作，对应第二中间继电器18常开接点断开、常闭接点闭合，2#进线断路器指示灯3绿灯亮，表示2#进线断路器分位，第三中间继电器19未动作，对应第三中间继电器19常开接点断开、常闭接点闭合，分段断路器指示灯4绿灯亮，表示分段断路器分位，当将第一控制开关12旋转至合后，第一控制开关12合闸触点闭合，第一中间继电器17动作，第一中间继电器17辅助触点闭合，形成自保持回路，此时，1#进线断路器指示灯2由绿色变为红色，表示1#进线断路器合位，当将第二控制开关13旋转至合后，第二控制开关13合闸触点闭合，第二中间继电器18动作，第二中间继电器18辅助触点闭合，形成自保持回路，此时，2#进线断路器指示灯3由绿色变为红色，表示2#进线断路器合位。

如图5可知，当备自投装置检测到1#进线断路器合位、2#进线断路器合位、分段断路器分位、1段母线有压，2段母线有压，经设定的延时时间后，发出备自投充电完成信息，备自投装置5对应的备自投准备好指示灯亮；

由图6可知，备自投准备好且当备自投装置5检测到1#进线无压无流、2段母线有压时，经动作延时后发出跳1#进线命令，此时图4中备自投装置5的跳1#进线出口常闭接点打开，第一中间继电器17复归，1#进线断路器指示灯2由红色变为绿色，此时备自投装置5检测到1#进线跳位，发出合分段命令，备自投装置5的合分段出口闭合，第三中间继电器19动作，常开接点闭合，形成自保持回路，分段断路器指示灯4由绿色变为红色，表示分段断路器合位，备自投成功，当备自投装置5发出跳1#进线命令并检测1#进线处于合位经延时报备自投失败。

由图7可知，备自投准备好且当备自投装置5测到2#进线无压无流、1段母线有压时，经动作延时后发出跳2#进线命令，此时图4中备自投装置5的跳2#进线出口常闭接点打开，第二中间继电器18复归，2#进线断路器指示灯3由红色变为绿色，此时备自投装置5检测到2#进线跳位，发出合分段命令，备自投装置5的合分段出口闭合，第三中间继电器19动作，常开接点闭合，形成自保持回路，分段断路器指示灯4由绿色变为红色，表示分段断路器合位，备自投成功，当备自投装置5发出跳2#进线命令并检测2#进线处于合位经延时报备自投失败。

如图5可知，当备自投装置5检测到1#进线断路器分位、2#进线断路器分位、分段断路器合位、1段母线无压，2段母线无压，选位开关退出、备自投失败、或进线手跳/微机跳/保护跳中任一信息时，均将rs触发器复位，备自投装置5的备自投准备好指示灯复归；只有再次负荷备自投准备好条件时，备自投准备好指示灯才被点亮；

本实用新型实现备自投识图、试验、动作逻辑等培训、演示、考核的功能。

本实用新型技术效果：

本实用新型就是解决双电源自动切换教学的问题，通过本教学屏的技能训练，能在深入理解专业技术知识的同时，培养学员对于电源自动切换接线及动作原理理解和掌握。设备适用于中、高技术类电气专业学员学习、教学、考核等内容。特点如下：

1、系统结构完善、合理，前面板可拆卸，便于内部接线。外部接线通过端子排接入，教学时，无需改变教学屏内部接线，外部接线简单、方便。

2、学员通过教学屏正面指示灯及备自投装置屏幕可实时监视进线、母联断路器的状态及备自投充放电及动作顺序、运行状态等。

3、教学屏上安装备自投装置及进线、母联回路断路器指示灯，除真空断路器采用继电器替代，其他设备及动作逻辑均与现场设备保持一致，高度还原现场实际设备。

4、采用继电器来替代真空断路器，成本降低，更经济。

5、通过教学屏教学，增强学员动手能力及备自投动作逻辑的理解，针对性强，学员技术能力进一步提高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图

图2为本实用新型的模拟量输入接线图

图3为本实用新型的开关量输入接线图

图4本实用新型的控制原理接线图

图5本实用新型的充电、放电逻辑图

图6本实用新型的1段母线失压备自投动作逻辑图

图7本实用新型的2段母线失压备自投动作逻辑图

具体实施方式

一种备自投仿真教学屏，如图1所示，柜体1的前面板为可拆卸结构；1#进线断路器指示灯2、2#进线断路器指示灯3、分段断路器指示灯4、备自投装置5、电源空气断路器6、控制空气断路器7、第一进线电压断路器8、第二进线电压断路器9、第一母线电压断路器10、第二母线电压断路器11、第一控制开关12、第二控制开关13、第三控制开关14、选位开关15均安装在柜体1的面板上，端子排16、第一中间继电器17、第二中间继电器18、第三中间继电器19安装在柜体1内部；各元器件的连接方式为：1#进线断路器指示灯2、2#进线断路器指示灯3、分段断路器指示灯4的一端并联到控制空气断路器7输出的正电源端，第二中间继电器18的一个常开接点及第二中间继电器18的一个常闭接点分别与1#进线断路器指示灯2的两个输入端串联，第一中间继电器17的一个常开接点及第一中间继电器17的一个常闭接点分别与2#进线断路器指示灯3的两个输入端串联，第三中间继电器19的一个常开接点及第三中间继电器19的一个常闭接点分别与分段断路器指示灯4的两个输入端串联；电源空气断路器6与备自投装置5的电源输入端相连；第一进线电压断路器8的输入端通过端子排16接入1#进线电压、第二进线电压断路器9的输入端通过端子排16接入2#进线电压、第一母线电压断路器10的输入端通过端子排16接入1段母线电压、第二母线电压断路器11的输入端通过端子排16接入2段母线电压；第一进线电压断路器8的输出端连接到备自投装置5的1#进线电压输入端、第二进线电压断路器9的输出端连接到备自投装置5的2#进线电压输入端、第一母线电压断路器10的输出端连接到备自投装置5的1段母线电压输入端、第二母线电压断路器11的输出端连接到备自投装置5的2段母线电压输入端；第一控制开关12、第二控制开关13、第三控制开关14、选位开关15的辅助触点分别连接到备自投装置5的开关量输入端；备自投装置5的出口连接到端子排16。

一种备自投仿真教学屏的备自投逻辑判断方法，由备自投装置5进行备自投动作逻辑判断，内部判断逻辑如下：

1)备自投充电条件：1#进线断路器合位，2#进线断路器合位，分段断路器分位，1段母线有压，2段母线有压进行逻辑与后经设定的充电延时后输入到rs触发器的置位端，rs触发器的输出端输出信息，备自投充电完成；

2)备自投的放电条件为：1#进线断路器分位，2#进线断路器分位，分段断路器合位，1段母线无压，2段母线无压逻辑或后经设定的放电延时与1#进线保护跳闸，1#进线手跳，1#进线遥控跳闸，2#进线保护跳闸，2#进线手跳，2#进线遥控跳闸，分段波阿虎动作，备自投退出，备自投失败进行逻辑或后输入到rs触发器的复位端；

3)备自投的动作逻辑为：当1#进线无故障失压后，检测到备自投充电完成，1#进线无压无流，2#进线有压逻辑与后经设定的动作延时发出跳1#进线命令同时与1#进线跳位进行逻辑与后输出合分段命令，跳1#进线命令与1#进线合位逻辑与后经延时输出备自投失败信息；当2#进线无故障失压后，检测到备自投充电完成，2#进线无压无流，1#进线有压逻辑与后经设定的动作延时发出跳2#进线命令同时与2#进线跳位进行逻辑与后输出合分段命令，跳2#进线命令与2#进线合位逻辑与后经延时输出备自投失败信息。

具体工作过程如下：如图1所示，1#进线断路器指示灯2、2#进线断路器指示灯3、分段断路器指示灯4、备自投装置5、电源空气断路器6、控制空气断路器7、第一进线电压断路器8、第二进线电压断路器9、第一母线电压断路器10、第二母线电压断路器11、第一控制开关12、第二控制开关13、第三控制开关14、选位开关15均安装在柜体1的面板上，端子排16、第一中间继电器17、第二中间继电器18、第三中间继电器19安装在柜体1内部；如图2所示，电源空气断路器6与备自投装置5的电源输入端相连；第一进线电压断路器8的输入端通过端子排16接入1#进线电压、第二进线电压断路器9的输入端通过端子排16接入2#进线电压、第一母线电压断路器10的输入端通过端子排16接入1段母线电压、第二母线电压断路器11的输入端通过端子排16接入2段母线电压；第一进线电压断路器8的输出端连接到备自投装置5的1#进线电压输入端、第二进线电压断路器9的输出端连接到备自投装置5的2#进线电压输入端、第一母线电压断路器10的输出端连接到备自投装置5的1段母线电压输入端、第二母线电压断路器11的输出端连接到备自投装置5的2段母线电压输入端；如图4所示，1#进线断路器指示灯2、2#进线断路器指示灯3、分段断路器指示灯4的一端并联到控制空气断路器7输出的正电源端，第二中间继电器18的一个常开接点及第二中间继电器18的一个常闭接点分别与1#进线断路器指示灯2的两个输入端串联，第一中间继电器17的一个常开接点及第一中间继电器17的一个常闭接点分别与2#进线断路器指示灯3的两个输入端串联，第三中间继电器19的一个常开接点及第三中间继电器19的一个常闭接点分别与分段断路器指示灯4的两个输入端串联；按图3，将第一控制开关12、第二控制开关13、第三控制开关14、选位开关15的辅助触点分别连接到备自投装置5的开关量输入端；备自投装置5的出口连接到端子排16。确保接线正确的前提下，将电源空气断路器6、控制空气断路器7、第一进线电压断路器8、第二进线电压断路器9、第一母线电压断路器10、第二母线电压断路器11处于合位、选位开关15旋转至备自投投入位；

如图2所示，将1#进线电压、1#进线电流、2#进线电压、2#进线电流、1段母线电压、2段母线电压、分段电流接入备自投装置5，作为判断进线电压、电流及母线电压的依据；正常运行时，需将电压微型断路器均处于合闸状态；

如图3所示，将1#进线断路器位置、2#进线断路器位置、分段断路器位置、备自投投入、1#进线保护跳闸、1#进线手动跳闸、1#进线遥控跳闸、2#进线保护跳闸、2#进线手动跳闸、2#进线遥控跳闸接入备自投装置，作为备自投充/放电及动作的依据；正常运行时，将选位开关旋转至投入位；

如图4所示，1#进线断路器、2#进线断路器、分段断路器及1#进线断路器位置指示灯、2#进线断路器位置指示灯、分段断路器位置指示灯的控制原理，当控制空气断路器7合上时，第一中间继电器17未动作，对应第一中间继电器17常开接点断开、常闭接点闭合，1#进线断路器指示灯2绿灯亮，表示1#进线断路器分位，第二中间继电器18未动作，对应第二中间继电器18常开接点断开、常闭接点闭合，2#进线断路器指示灯3绿灯亮，表示2#进线断路器分位，第三中间继电器19未动作，对应第三中间继电器19常开接点断开、常闭接点闭合，分段断路器指示灯4绿灯亮，表示分段断路器分位，当将第一控制开关12旋转至合后，第一控制开关12合闸触点闭合，第一中间继电器17动作，第一中间继电器17辅助触点闭合，形成自保持回路，此时，1#进线断路器指示灯2由绿色变为红色，表示1#进线断路器合位，当将第二控制开关13旋转至合后，第二控制开关13合闸触点闭合，第二中间继电器18动作，第二中间继电器18辅助触点闭合，形成自保持回路，此时，2#进线断路器指示灯3由绿色变为红色，表示2#进线断路器合位。

如图5可知，当备自投装置检测到1#进线断路器合位、2#进线断路器合位、分段断路器分位、1段母线有压，2段母线有压，经设定的延时时间后，发出备自投充电完成信息，备自投装置5对应的备自投准备好指示灯亮；

由图6可知，备自投准备好且当备自投装置5检测到1#进线无压无流、2段母线有压时，经动作延时后发出跳1#进线命令，此时图4中备自投装置5的跳1#进线出口常闭接点打开，第一中间继电器17复归，1#进线断路器指示灯2由红色变为绿色，此时备自投装置5检测到1#进线跳位，发出合分段命令，备自投装置5的合分段出口闭合，第三中间继电器19动作，常开接点闭合，形成自保持回路，分段断路器指示灯4由绿色变为红色，表示分段断路器合位，备自投成功，当备自投装置5发出跳1#进线命令并检测1#进线处于合位经延时报备自投失败。

由图7可知，备自投准备好且当备自投装置5检测到2#进线无压无流、1段母线有压时，经动作延时后发出跳2#进线命令，此时图4中备自投装置5的跳2#进线出口常闭接点打开，第二中间继电器18复归，2#进线断路器指示灯3由红色变为绿色，此时备自投装置5检测到2#进线跳位，发出合分段命令，备自投装置5的合分段出口闭合，第三中间继电器19动作，常开接点闭合，形成自保持回路，分段断路器指示灯4由绿色变为红色，表示分段断路器合位，备自投成功，当备自投装置5发出跳2#进线命令并检测2#进线处于合位经延时报备自投失败。

如图5可知，当备自投装置5检测到1#进线断路器分位、2#进线断路器分位、分段断路器合位、1段母线无压，2段母线无压，选位开关退出、备自投失败、或进线手跳/微机跳/保护跳中任一信息时，均将rs触发器复位，备自投装置5的备自投准备好指示灯复归；只有再次负荷备自投准备好条件时，备自投准备好指示灯才被点亮；

上面结合附图对本实用新型的工作原理及实施方式做了详细的说明，但本实用新型不限于上述实施方式：单母双进线接线方式，将分段的判断条件改为对侧进线的相关条件即可。本实用新型与备自投原理、试验一致，最大限度的还原了备自投的原理、接线，使学员在学习备自投识图、控制原理等理论知识的同时与实际的试验相结合，加强学员动手能力，理论与实践相结合，培训效果显著提高。