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图1 环网柜基本电气单元
中压馈线的进线装有负荷隔离开关,通过一个断路器把变压器接到环网系统上,既能保护变压器,又能隔离故障变压器,使环网不致断开。目前应用的环网柜都是在基本接线单元的基础上改进、扩展而成的。
本文基于实际环网柜的电气原理,通过继电器模拟环网柜开关,通过转换开关及其辅助触点模拟接地刀闸、隔离刀闸的分合;设计电气五防闭锁回路并采用单片机控制实现五防功能及调试、显示、记录和打印功能;通过上位机代码融合WiFi模块设计实现“三遥”功能。最后标准化定义端口,以备后续扩展,并进行模拟器便携式设计优化。
1.2 进线模拟控制
在该环网柜模拟装置中,进线端设置有断路器模拟开关和三工位负荷开关。进线柜断路器模拟开关控制电路如图2所示。5V直流继电器模拟进线断路器,继电器线圈采用电子晶体管放大驱动;单片机识读双工位开关信号后,快速做出控制响应,其输出信号至继电器端控制继电器(开关)动作。
开关的状态通过LED灯显示。如图2中所示,LED1(绿灯)灯点亮,表示断路器分闸,LED2(红灯)灯点亮,表示断路器合闸。正常工作时,应先负荷开关再合断路器,若操作不当,则激活报警装置。
图2 进线断路器模拟
负荷开关与接地刀闸电路如图3所示。2个5V直流继电器分别模拟负荷开关与接地刀闸,其控制原理与进线断路器相似,控制电路中采用三工位开关,控制两个继电器模拟负荷开关合闸/接地刀闸合闸/刀闸置空三工位的切换,三工位开关状态由红绿黄三组颜色的LED灯显示。
如图3所示,LED3(红灯)亮起表示三工位开关处于负荷开关合闸位置,单片机控制继电器1动作。LED4(绿灯)亮起表示三工位开关处于负荷开关分闸位置,此时继电器1和继电器2都不动作。LED5(黄灯)亮起表示三工位开关处于接地刀闸合闸位置,此时继电器2处于动作状态。
继电器1公共端可与断路器连接或者与母线连接,以形成供电回路。继电器2公共端与单片机端口(隔间控制)连接,用一组红绿LED表示隔间开关状态,LED6(绿)亮起表示隔间关闭状态。当按下隔间模拟开关,若接地刀闸处于合闸位置,则LED7(红)亮起,表示隔间可打开,否则单片机激活报警装置。
图3 进线隔离开关与接地刀闸模拟
在该环网柜模拟装置中,出线端设置有三工位负荷开关。出线负荷开关的逻辑模拟跟进线方式基本一致。
1.3 其他控制模块
针对就地操作与远程控制功能设计远程/就地模拟开关。同时,对于现实和遥测的需扩展部分设计相应预留接口,如图4所示。
为了实现环网柜五防功能,在模拟器中设计带电间隔模拟开关及误操作报警装置,如图5所示。
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