一種遠程高壓電機絕緣測試裝置及其控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種遠程高壓電機絕緣測試裝置及其控制系統，通過電動隔離刀閘將絕緣測試線引到柜外，通過高壓繼電器與絕緣檢測儀表相連，利用PLC控制電動隔離刀閘、高壓繼電器及絕緣檢測儀完成對電機絕緣的測量，觸摸屏顯示測量數據并通過RS-485通訊口上傳給遠程計算機。本發明解決傳統的高壓設備絕緣遙測方式對高壓設備帶來的破壞以及對檢測人員帶來的安全隱患問題，減少了設備機械損耗及維修費用，提高了選礦廠的生產效率，使設備絕緣檢測真正做到由“搖測”向“遙測”的轉變。
【專利說明】一種遠程高壓電機絕緣測試裝置及其控制系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及自動化控制系統設備領域，尤其涉及了一種遠程高壓電機絕緣測試裝置及其控制系統，適用于具有電動進出車、電動分合地刀功能的變電站。
【背景技術】
[0002]通過對電氣設備絕緣定期進行試驗，能夠及時發現絕緣隱患后加以處理是避免電氣設備運行過程中發生重大事故、保證設備正常運行的有效措施。目前，工礦企業使用的是非破壞性試驗，即檢測設備的絕緣電阻，通過設備絕緣電阻值的大小初步判斷設備絕緣狀況。具體的檢測過程及步驟如下:1、高配值班人員到現場，確認高壓開關在分閘位置；2、將小車由運行位置搖至試驗位置；3、合高壓柜接地刀閘；4、打開高壓柜后門，按住高壓柜五防裝置頂桿，分開接地刀閘；5、用手搖搖表測出絕緣數值；6、按住高壓柜五防裝置頂桿，合接地刀閘；7、裝上高壓柜后門；8、分開高壓柜接地刀閘；9、將小車由試驗位置搖至運行位置。在搖測絕緣過程中，由于頻繁的機械損耗，高配人員操作時經常遇到地刀卡澀、連桿斷裂、地刀合不上分不掉、后蓋板螺絲斷裂、蓋板變形、五防裝置缺失等問題，不僅對人員、設備都造成危害，而且增加檢修費用，同時，這種非人為原因造成的情況將嚴重耽誤選廠正常的生產。因此，研究一套遠程遙測設備絕緣的裝置，使設備絕緣搖測不用打開高壓柜門，不用職工手動現場操作，而是在遠方利用電腦操作檢測高壓設備的絕緣電阻非常有意義，可使設備絕緣檢測真正做到由“搖測”向“遙測”的轉變。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的不足，本發明的目的就在于提供了一種遠程高壓電機絕緣測試裝置及其控制系統，解決傳統的高壓設備絕緣遙測方式對高壓設備帶來的破壞以及對檢測人員帶來的安全隱患問題，減少了設備機械損耗及維修費用，提高了選礦廠的生產效率，使設備絕緣檢測真正做到由“搖測”向“遙測”的轉變。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的:一種遠程高壓電機絕緣測試裝置，包括電動隔離刀閘、控制箱、絕緣測試線以及遠程計算機，所述電動隔離刀閘由機械機構和智能控制模塊組成；所述控制箱包括柜體、穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關、指示燈以及觸摸屏組成，其中穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關內置于柜體，指示燈及觸摸屏設置于柜體表面。
[0005]作為一種優選方案，所述機械機構包括支架、高壓絕緣子、絕緣連桿、動觸頭、分相絕緣桿、轉軸、金屬固定塊、電機，所述支架是由前板、后板、側板以及頂板組成的長方體型凹槽，所述前板和后板均設置有安裝螺孔；所述高壓絕緣子的底端與頂板固定連接、頂端固定安裝有靜觸頭，該靜觸頭設置有靜觸頭接線柱；所述與靜觸頭相匹配的動觸頭通過金屬固定螺栓固定安裝于絕緣連桿，且設有動觸頭接線柱和動觸頭壓力調整彈簧；所述分相絕緣桿的一端與絕緣連桿相連、另一端與金屬固定塊固定連接；所述套設于金屬固定塊的轉軸一端設置有與電機相連的離合器，所述轉軸的另一端由內至外依次設置有分合位調整凸輪機構、輔助觸點、凸輪機構及輔助觸點固定板、手動分合閘桿，該分合位調整凸輪機構和輔助觸點固定安裝于凸輪機構及輔助觸點固定板上，所述凸輪機構及輔助觸點固定板固定安裝于設置有穿線孔的側板。
[0006]其中電動隔離刀閘的機械機構安裝在高壓柜電纜室內，其靜觸頭通過高壓絕緣子固定在支架上，與高壓柜出線銅排相連；三相動觸頭之間通過絕緣連桿固定在支架上；所述智能控制模塊安裝在高壓柜儀表室內；電機及輔助觸點通過BVR線連接；所述控制箱安裝于高配值班室墻上，絕緣測試線將電動隔離刀閘動觸頭與高壓繼電器觸點連接；遠程計算機安裝在浮選高配，距降磷高配500米。其中電動隔離刀閘的智能控制模塊通過電路連接于操作箱。
[0007]一種應用于遠程高壓電機絕緣測試裝置的控制系統所述控制系統由觸摸屏、S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成，所述觸摸屏、S7-200PLC以及高壓絕緣測試儀組成數據通訊系統，其中觸摸屏與S7-200PLC連接形成數據通訊，高壓絕緣測試儀采集數據并將數據傳輸至S7-200PLC ;所述S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘組成PLC控制邏輯系統，其中S7-200PLC通過PLC系統程序分別控制高壓絕緣測試儀、高壓繼電器以及電動隔離刀閘；所述高壓絕緣測試儀依次連接高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成機械聯鎖控制系統。
[0008]作為一種優選方案，所述S7-200PLC與高壓絕緣測試儀采用RS-485通信協議通訊，高壓絕緣測試儀的數據通過RS-485通信傳送到S7-200PLC上。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果:
1.直接通過計算機在操作室進行控制，操作方便簡潔，測量速度快、機柜噪聲小，減小了對設備的機械結構破壞，提高了值班人員操作安全系數；
2.降低了維修頻率，減少了設備的機械損耗；
3.降低高壓柜五防裝置故障率，減少設備維修費用；
4.提高生產效率，降低職工勞動強度；
5.避免安全事故的發生，使設備絕緣檢測真正做到由“搖測”向“遙測”的轉變。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明中控制箱結構示意圖；
圖2為本發明中電動隔離刀閘機械機構的前視圖；
圖3為本發明中電動隔離刀閘機械機構的后視圖；
圖4為本發明中操作箱的電氣原理圖；
圖5為本發明的控制系統控制原理圖；
圖6為本發明系統程序主程序圖；
圖7為本發明系統檢測控制時序圖；
圖8為本發明系統檢測初始化圖；
圖9為本發明按時序觸發動作圖；
圖10為本發明檢測完成后的計數初始化圖；
圖11為本發明通信軟件設計的流程圖； 圖12為本發明觸摸屏頁面圖；
圖13為本發明當前絕緣值頁面圖；
圖14為本發明中DO板示意圖；
圖15為本發明中壓板示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0012]實施例:
如圖1所示，一種遠程高壓電機絕緣測試裝置，包括電動隔離刀閘、控制箱、絕緣測試線以及遠程計算機，所述電動隔離刀閘由機械機構和智能控制模塊組成；所述控制箱包括柜體1、穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關、指示燈2以及觸摸屏3組成，其中穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關內置于柜體1，指示燈2及觸摸屏3設置于柜體I表面。
[0013]如圖2、圖3所示，電動隔離刀閘的機械機構包括支架1、高壓絕緣子3、絕緣連桿
6、動觸頭8、分相絕緣桿9、轉軸10、金屬固定塊12、電機19，所述支架I是由前板21、后板22、側板23以及頂板24組成的長方體型凹槽，所述前板21和后板22均設置有安裝螺孔2 ；所述高壓絕緣子3的底端與頂板24固定連接、頂端固定安裝有靜觸頭5，該靜觸頭5設置有靜觸頭接線柱4 ;所述與靜觸頭5相匹配的動觸頭8通過金屬固定螺栓11固定安裝于絕緣連桿6，且設有動觸頭接線柱7和動觸頭壓力調整彈簧13 ;所述分相絕緣桿9的一端與絕緣連桿6相連、另一端與金屬固定塊12固定連接；所述套設于金屬固定塊12的轉軸10—端設置有與電機19相連的離合器20，所述轉軸10的另一端由內至外依次設置有分合位調整凸輪機構14、輔助觸點15、凸輪機構及輔助觸點固定板16、手動分合閘桿17，該分合位調整凸輪機構14和輔助觸點15固定安裝于凸輪機構及輔助觸點固定板16上，所述凸輪機構及輔助觸點固定板16固定安裝于設置有穿線孔18的側板23。
[0014]如圖4所不為操作箱的電氣原理圖,其中4個電機高壓柜分閘信號分別由A 口、B口、C 口、D 口進入，4個電機高壓柜試驗位信號分別由E 口、F 口、G 口、H 口進入，4個檢測機械警報信號分別由I 口、J 口、K 口、L 口進入，4個檢測機械合位信號由M 口、N 口、O 口、P 口進入，操作箱通過PLC模塊對電動隔離刀閘的智能控制模塊給予信號，從而控制電動隔離刀閘的機械機構。
[0015]具體實施時，包括如下步驟:
(I)對應用于遠程高壓電機絕緣測試裝置的控制系統進行整體設計:如圖5所示，控制系統所述控制系統由觸摸屏、S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成，所述觸摸屏、S7-200PLC以及高壓絕緣測試儀組成數據通訊系統，其中觸摸屏與S7-200PLC連接形成數據通訊，高壓絕緣測試儀采集數據并將數據傳輸至S7-200PLC ；所述S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘組成PLC控制邏輯系統，其中S7-200PLC通過PLC系統程序分別控制高壓絕緣測試儀、高壓繼電器以及電動隔離刀閘；所述高壓絕緣測試儀依次連接高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成機械聯鎖控制系統，其次設計系統程序主程序如圖6所示。
[0016](2)對PLC控制邏輯系統進行邏輯設計:對裝置中的各個設備動作的邏輯順序進行了設計，如圖7所示為系統檢測控制時序。其中包括:①如圖8所示，系統檢測初始化，4臺電機具有遠程測試互鎖功能，同一時刻只能有一臺電機進行絕緣測試，測試完成后，VffO,VW2分別置位，其中VW2為檢測一臺高壓電機絕緣情況的總時間，按設計要求為60秒，VffO為檢測該電機每一相絕緣情況的時間，按設計要求為20秒；②如圖9所示，按時序觸發動作，在系統啟動后，高壓電機斷路器分閘，機械臂咬合，小車到達試驗位(即準備好)的高壓電機A相接觸器閉合，2s后絕緣測試裝置檢測，1s后絕緣測試裝置結束檢測(其中第8秒將檢測數據發送給PLC)，2s后A相接觸器斷開，6s后開始檢測B相，其中B相檢測時序與A相相同，在該電機檢測結束后，系統自動開始檢測下一個準備好的高壓電機絕緣值；③如圖10所示，將檢測完成后的計數進行初始化，VfflO, Vff 12, VW14為每一相完成時刻，該時刻與VW2 (檢測一臺高壓電機絕緣情況的總時間)相比較，當相同時，則表示該相絕緣情況檢測完畢，故而VWO (檢測I相電路絕緣情況的時間)初始化，賦值0，重新計數；當VW2與VW14相同時，不僅表示第三相電路絕緣情況檢測完成，也表示該電機絕緣情況檢測完成，故而將VffO和VW2都初始化，賦值0，并且置位G1_0K表示該電機檢測完成。
[0017](3)對PLC于絕緣測試儀的通信設計:所述S7-200PLC與高壓絕緣測試儀采用RS-485通信協議通訊，高壓絕緣測試儀的數據通過RS-485通信傳送到S7-200PLC上，具體通信軟件設計流程如圖11所示。
[0018](4)對觸摸屏進行設計:如圖12、13所示,所述觸摸屏為HMI顯示屏,設有4個頁面，分別為主頁面、當前絕緣值頁面、絕緣報警值設定頁面以及歷史參數頁面，通過觸摸屏幕下端的相應按鈕實現各個頁面的切換，該觸摸屏的主要性能及特點:
①主頁面:可以顯示時間，通過“時間設置”按鈕可以設置現場時間；
②當前絕緣值頁面:分別顯示1-4路(4個電機)，每一路A、B、C各自的絕緣值；再觸摸當前絕緣值頁面中的“啟動”按鈕便可以開始絕緣值檢測，通過絕緣值與絕緣報警值相互比較，系統判斷絕緣值的正常和故障，并產生報警；觸摸“停止”按鈕，完成檢測工作，并且監測數據自動顯示在歷史參數頁面，通過觸摸“歷史參數”按鈕可進行查看；觸摸屏上I號至4號按鈕，可以進入詳細參數顯示頁面；
③絕緣報警值設定頁面:觸摸“絕緣報警值”按鈕，顯示窗口，彈出小鍵盤，輸入絕緣報警值，并可以對其進行微調，絕緣報警值設定絕緣值的下限，一旦絕緣測試值小于該值則產生報警；
④歷史參數頁面:觸摸“歷史參數”，歷史參數頁面就可顯示每次檢測完成后，每一個檢測數據、報警信息、巡檢儀數據發送時間。
[0019](5)遠程遙控設計:高配測控柜均有遠程控制及遙信功能，可以使用后臺電腦進行操作，為了實現絕緣遙測的目的，對高配測控柜進行改造，如圖14所示，增加了 DO板，如圖15所示增加了壓板24，同時通過RS485通訊線及PSX643集中式規約轉換裝置，編寫Modbus規約轉換程序將PLC儲存的絕緣測試值上傳到電腦后臺顯示出來。
[0020]對遠程高壓電機絕緣測試裝置的控制系統進行設計后，該裝置具有遠程和就地兩種測試功能(可根據需要選擇)，通過遠程計算機與S7-200PLC進行通訊實現測試數據的上傳。測試過程為:高壓電機停止運轉，通過PLC或者遠程計算機或者合閘按鈕控制電動隔離刀閘的智能控制模塊來驅動電機，使電動隔離刀閘動觸頭8、靜觸頭5合閘，將需要檢測的絕緣設備與高壓繼電器相連，然后通過觸摸屏“啟動”按鈕(或者遠程計算機)使高壓繼電器線包帶電接點閉合，將待測設備與絕緣測試儀相連，最后PLC根據控制程序啟動，絕緣測試儀對電機絕緣進行測量，測試數據通過絕緣測試儀的RS-485/232通訊接口與PLC進行通訊，PLC再將數據上傳給遠程計算機并通過觸摸屏顯示數據，測試結束后通過PLC或者遠程計算機或者合閘按鈕控制電動隔離刀閘的智能控制模塊來驅動電機19，使得電動隔離刀閘動觸頭8和靜觸頭5分閘，將需檢測的絕緣設備與高壓繼電器斷開。其中觸摸屏可直觀顯示4臺高壓電機的絕緣值，并能記錄前20次測量絕緣值參數，測試的數據會自動更新現場數據報警及歷史數據生成。
[0021]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制性技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種遠程高壓電機絕緣測試裝置，其特征在于:所述測試裝置包括電動隔離刀閘、控制箱、絕緣測試線以及遠程計算機，所述電動隔離刀閘由機械機構和智能控制模塊組成；所述控制箱包括柜體、穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關、指示燈以及觸摸屏組成，其中穩壓電源、高壓絕緣測試儀、S7-200PLC編程模塊、S7-200PLC通信模塊、高壓繼電器、空氣開關內置于柜體，指示燈及觸摸屏設置于柜體表面。
2.根據權利要求1所述的一種遠程高壓電機絕緣測試裝置，其特征在于:所述機械機構包括支架、高壓絕緣子、絕緣連桿、動觸頭、分相絕緣桿、轉軸、金屬固定塊、電機，所述支架是由前板、后板、側板以及頂板組成的長方體型凹槽，所述前板和后板均設置有安裝螺孔；所述高壓絕緣子的底端與頂板固定連接、頂端固定安裝有靜觸頭，該靜觸頭設置有靜觸頭接線柱；所述與靜觸頭相匹配的動觸頭通過金屬固定螺栓固定安裝于絕緣連桿，且設有動觸頭接線柱和動觸頭壓力調整彈簧；所述分相絕緣桿的一端與絕緣連桿相連、另一端與金屬固定塊固定連接；所述套設于金屬固定塊的轉軸一端設置有與電機相連的離合器，所述轉軸的另一端由內至外依次設置有分合位調整凸輪機構、輔助觸點、凸輪機構及輔助觸點固定板、手動分合閘桿，該分合位調整凸輪機構和輔助觸點固定安裝于凸輪機構及輔助觸點固定板上，所述凸輪機構及輔助觸點固定板固定安裝于設置有穿線孔的側板。
3.一種應用于權利要求1所述遠程高壓電機絕緣測試裝置的控制系統，其特征在于:所述控制系統由觸摸屏、S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成，所述觸摸屏、S7-200PLC以及高壓絕緣測試儀組成數據通訊系統，其中觸摸屏與S7-200PLC連接形成數據通訊，高壓絕緣測試儀采集數據并將數據傳輸至S7-200PLC ;所述S7-200PLC、高壓絕緣測試儀、高壓繼電器、電動隔離刀閘組成PLC控制邏輯系統，其中S7-200PLC通過PLC系統程序分別控制高壓絕緣測試儀、高壓繼電器以及電動隔離刀閘；所述高壓絕緣測試儀依次連接高壓繼電器、電動隔離刀閘以及電機組成機械聯鎖控制系統。
4.根據權利要求3所述的一種應用于遠程高壓電機絕緣測試裝置的控制系統，其特征在于:所述S7-200PLC與高壓絕緣測試儀采用RS-485通信協議通訊，高壓絕緣測試儀的數據通過RS-485通信傳送到S7-200PLC上。
【文檔編號】G01R31/34GK104407289SQ201410467744
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】何鎖俠, 佟洪明, 顧建輝, 宋守武, 李化, 夏建文 申請人:南京梅山冶金發展有限公司, 上海梅山鋼鐵股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
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