基于EPSynall高壓斷路器控制回路的教學(xué)研究

摘要：“工廠供電”及“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”中的高壓斷路器控制回路部分是電力教學(xué)中的重要章節(jié)，是特別重要的回路，也是最復(fù)雜的二次回路。從保證實(shí)驗(yàn)過程安全、提高學(xué)生實(shí)踐技能、節(jié)約學(xué)院購(gòu)置設(shè)備成本出發(fā)，用EPSynall組態(tài)軟件對(duì)35kV斷路器控制回路部分仿真教學(xué)，效果顯著提高，可在教學(xué)和相關(guān)斷路器維護(hù)培訓(xùn)中廣泛推廣。

關(guān)鍵詞：高壓斷路器；EPSynall；仿真教學(xué)；控制回路

高壓斷路器用來接通和斷開主回路，受二次回路（控制回路）控制，其控制回路包括合閘回路、跳閘回路、斷路器防跳回路和斷路器位置監(jiān)視回路等。在日常工作中會(huì)碰到最多的問題出在控制回路中，學(xué)好控制回路將會(huì)解決很多生產(chǎn)中的實(shí)際問題，然后舉一反三，逐步精通二次回路，從而提高自身工作技能，增加工作的主動(dòng)性。

學(xué)好控制回路必須通過大量的形象實(shí)驗(yàn)來搞清楚各個(gè)控制回路的動(dòng)作原理及其相互關(guān)聯(lián)動(dòng)作過程。斷路器控制回路的合、跳閘回路是按短時(shí)通電設(shè)計(jì)的，在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生平時(shí)動(dòng)手機(jī)會(huì)就少，實(shí)踐能力弱，帶電操作就存在人身安全和設(shè)備損壞問題，因此很少面對(duì)一臺(tái)實(shí)際高壓斷路器現(xiàn)場(chǎng)講解并做相關(guān)控制回路實(shí)驗(yàn)，那樣具有很強(qiáng)的危險(xiǎn)性。教學(xué)設(shè)備廠家往往采用380V低壓電來模擬高壓電，用接觸器來模擬高壓斷路，其控制回路用220V來模擬。學(xué)校即使使用這樣模擬教學(xué)設(shè)備做斷路器實(shí)驗(yàn)，學(xué)生頻繁實(shí)驗(yàn)，其控制回路極其復(fù)雜，難免出現(xiàn)“打火”等教學(xué)事故。作者從保證實(shí)驗(yàn)過程安全、提高學(xué)生實(shí)踐技能、節(jié)約學(xué)院購(gòu)置設(shè)備成本出發(fā)，用EPSynall組態(tài)軟件對(duì)35kV斷路器控制回路部分仿真教學(xué)，方法可行，效果顯著提高，可在教學(xué)和相關(guān)維護(hù)培訓(xùn)中推廣。

一、EPSynall 介紹

EPSynall組態(tài)軟件是一個(gè)全開放的電力自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，是北京太力信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司與國(guó)內(nèi)主要電力產(chǎn)品供應(yīng)商深入合作的結(jié)晶，符合相關(guān)電力標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)習(xí)慣的專業(yè)功能，具有很好的易用性。主要具有如下功能：擁有美觀方便、實(shí)用性強(qiáng)、專業(yè)完善的人機(jī)界面開發(fā)及表達(dá)工具，提供全面的電力專業(yè)圖形、報(bào)表、曲線/棒圖、統(tǒng)計(jì)分析、事件報(bào)警/記錄的支持；擁有電力專業(yè)的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的定義及表達(dá)工具，便于建立專業(yè)的電力監(jiān)控模型，提供開放的數(shù)據(jù)接口；系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，以SCADA和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為其基本的系統(tǒng)框架，提供功能強(qiáng)大的面向變電站綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化等系列產(chǎn)品。EPSynall組態(tài)界面如圖1所示。

二、斷路器控制回路簡(jiǎn)單介紹

變電站變壓器的斷路器控制及其信號(hào)回路隨著所采用操動(dòng)機(jī)構(gòu)、操作電源以及一次接線方案等的不同而不同。這里介紹的斷路器控制回路是工程設(shè)計(jì)中采用較多的一種典型圖例——斷路器采用電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，操作電源為免維護(hù)鉛酸蓄電池，電壓為-220V，電路采用燈光監(jiān)視，35kV斷路器采用電氣“防跳”，電路設(shè)有閃光母線M100與事故音響回路，保護(hù)回路與控制回路共用電源，這種接線在工程中得到廣泛應(yīng)用。

控制開關(guān)是斷路器控制和信號(hào)回路的主要控制元件，由運(yùn)行人員操作，發(fā)出脈沖，使斷路器合閘、跳閘。在本文斷路器控制回路中，仿真了LW2系列自動(dòng)復(fù)位控制開關(guān)，其開關(guān)觸點(diǎn)圖表如表1所示。

三、仿真界面及教學(xué)過程

利用EPSynall組態(tài)軟件對(duì)斷路器控制回路部分進(jìn)行了仿真教學(xué)，其主要仿真教學(xué)界面和仿真教學(xué)過程如圖2所示。

1.斷路器QF1的手動(dòng)仿真操作過程

（1）合閘過程。設(shè)斷路器QF1處于跳閘后狀態(tài)，此時(shí)控制開關(guān)SA1處于“跳閘后”（左向箭頭）位置，其觸點(diǎn)10和11接通，HG1綠燈亮，表明斷路器為斷開狀態(tài)，在此回路中因限流電阻R的存在，合閘接觸線圈KM1電流小，不足以使其觸點(diǎn)閉合。用鼠標(biāo)單擊“垂直箭頭”即可實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)SA1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，此位置是“預(yù)備合閘”（垂直）位置，則9和10接通，將信號(hào)燈HG1接于閃光母線M100上，綠燈HG1閃光，提醒運(yùn)行人員核對(duì)操作是否有誤。如無誤后，再用鼠標(biāo)單擊“右上向虛箭頭”即可實(shí)現(xiàn)將SA1置于“合閘”位置（繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°），5和8接通，合閘接觸器KM1線圈通電，其常開觸點(diǎn)KM1閉合，合閘線圈YC1通電，斷路器合閘，QF1常閉觸點(diǎn)斷開，綠燈熄滅，QF1常開觸點(diǎn)閉合。經(jīng)一定延時(shí)后，自動(dòng)回到“跳閘后”位置，13和16接通，紅燈亮，斷路器已閉合，同時(shí)9和10接通，為故障跳閘做好使綠燈閃光的準(zhǔn)備。

（2）跳閘過程。單擊“左向箭頭”，即可實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)SA1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°置于“預(yù)備跳閘”位置，13和16觸點(diǎn)斷開，13和14觸點(diǎn)接通，紅燈HR1發(fā)出閃光，提醒運(yùn)行人員注意，正處于“預(yù)備跳閘”狀態(tài)。單擊“左下方虛箭頭”即可實(shí)現(xiàn)將SA1繼續(xù)旋轉(zhuǎn)45°，置于“跳閘”位置，6和7接通，跳閘線圈YT1通電，斷路器QF1跳閘，其常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開，紅燈熄滅。經(jīng)一定延時(shí)，10和11接通，綠燈發(fā)出平光，表明斷路器已經(jīng)跳閘。

2.斷路器自動(dòng)跳閘回路仿真

保護(hù)出口繼電器常開觸電并聯(lián)在控制開關(guān)SA1的6和7觸點(diǎn)間，用鼠標(biāo)單擊保護(hù)出口繼電器，常開觸點(diǎn)閉合，跳閘線圈YT1接通，斷路器跳閘。跳閘完成后，燈信號(hào)HG1將出現(xiàn)閃光，表示斷路器已自動(dòng)跳閘，運(yùn)行人員應(yīng)單擊SA1“左向箭頭”。當(dāng)斷路器因故障跳閘時(shí)，QF1的常閉觸點(diǎn)合上，而SA1在“合閘后”位置，1和3、19和17觸點(diǎn)分別接通，事故音響小母線708與信號(hào)回路中的負(fù)-700母線接通，計(jì)算機(jī)發(fā)出事故音響（嘟嘟）聲音。

3.斷路器的“防跳”仿真

防跳繼電器KCF有兩個(gè)線圈，一個(gè)是電流啟動(dòng)線圈，串聯(lián)于跳閘回路，另一個(gè)是電壓自保持線圈，經(jīng)自身的常開觸點(diǎn)并聯(lián)與合閘回路中，其常閉觸點(diǎn)則串入合閘回路中。當(dāng)保護(hù)出口繼電器常開觸電閉合（斷路器因故障跳閘）時(shí)，防跳繼電器KCF的電流線圈啟動(dòng)，KCF的常開觸點(diǎn)閉合（自鎖），KCF常閉觸點(diǎn)斷開，電路SA1的5和8觸點(diǎn)-KCF常開觸點(diǎn)-KCF電壓線圈顯示紅色，表示接通。

四、結(jié)語

基于EPSynall高壓斷路器控制回路的仿真教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)滿足教學(xué)大綱實(shí)驗(yàn)要求，效果良好，給高壓斷路器教學(xué)提供了現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以進(jìn)行大量反事故演習(xí)，解決高校普遍存在的實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足及解決不可視、不可摸、不可入、危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)等問題，增強(qiáng)課堂教學(xué)的吸引力，豐富學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到全方位教學(xué)的目的，教學(xué)效率和教學(xué)效果顯著提高，學(xué)生的滿意度也有所提高方法可行，可在教學(xué)和相關(guān)斷路器維護(hù)培訓(xùn)中廣泛推廣。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）