一种远程高压电机绝缘测试装置及其控制系统

摘要

本发明公开了一种远程高压电机绝缘测试装置及其控制系统，通过电动隔离刀闸将绝缘测试线引到柜外，通过高压继电器与绝缘检测仪表相连，利用PLC控制电动隔离刀闸、高压继电器及绝缘检测仪完成对电机绝缘的测量，触摸屏显示测量数据并通过RS-485通讯口上传给远程计算机。本发明解决传统的高压设备绝缘遥测方式对高压设备带来的破坏以及对检测人员带来的安全隐患问题，减少了设备机械损耗及维修费用，提高了选矿厂的生产效率，使设备绝缘检测真正做到由“摇测”向“遥测”的转变。

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制系统设备领域，尤其涉及了一种远程高压电机绝缘测试装置及其控制系统，适用于具有电动进出车、电动分合地刀功能的变电站。

背景技术

通过对电气设备绝缘定期进行试验，能够及时发现绝缘隐患后加以处理是避免电气设备运行过程中发生重大事故、保证设备正常运行的有效措施。目前，工矿企业使用的是非破坏性试验，即检测设备的绝缘电阻，通过设备绝缘电阻值的大小初步判断设备绝缘状况。具体的检测过程及步骤如下：1、高配值班人员到现场，确认高压开关在分闸位置；2、将小车由运行位置摇至试验位置；3、合高压柜接地刀闸；4、打开高压柜后门，按住高压柜五防装置顶杆，分开接地刀闸；5、用手摇摇表测出绝缘数值；6、按住高压柜五防装置顶杆，合接地刀闸；7、装上高压柜后门；8、分开高压柜接地刀闸；9、将小车由试验位置摇至运行位置。在摇测绝缘过程中，由于频繁的机械损耗，高配人员操作时经常遇到地刀卡涩、连杆断裂、地刀合不上分不掉、后盖板螺丝断裂、盖板变形、五防装置缺失等问题，不仅对人员、设备都造成危害，而且增加检修费用，同时，这种非人为原因造成的情况将严重耽误选厂正常的生产。因此，研究一套远程遥测设备绝缘的装置，使设备绝缘摇测不用打开高压柜门，不用职工手动现场操作，而是在远方利用电脑操作检测高压设备的绝缘电阻非常有意义，可使设备绝缘检测真正做到由“摇测”向“遥测”的转变。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种远程高压电机绝缘测试装置及其控制系统，解决传统的高压设备绝缘遥测方式对高压设备带来的破坏以及对检测人员带来的安全隐患问题，减少了设备机械损耗及维修费用，提高了选矿厂的生产效率，使设备绝缘检测真正做到由“摇测”向“遥测”的转变。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种远程高压电机绝缘测试装置，包括电动隔离刀闸、控制箱、绝缘测试线以及远程计算机，所述电动隔离刀闸由机械机构和智能控制模块组成；所述控制箱包括柜体、稳压电源、高压绝缘测试仪、S7-200PLC编程模块、S7-200PLC通信模块、高压继电器、空气开关、指示灯以及触摸屏组成，其中稳压电源、高压绝缘测试仪、S7-200PLC编程模块、S7-200PLC通信模块、高压继电器、空气开关内置于柜体，指示灯及触摸屏设置于柜体表面。

作为一种优选方案，所述机械机构包括支架、高压绝缘子、绝缘连杆、动触头、分相绝缘杆、转轴、金属固定块、电机，所述支架是由前板、后板、侧板以及顶板组成的长方体型凹槽，所述前板和后板均设置有安装螺孔；所述高压绝缘子的底端与顶板固定连接、顶端固定安装有静触头，该静触头设置有静触头接线柱；所述与静触头相匹配的动触头通过金属固定螺栓固定安装于绝缘连杆，且设有动触头接线柱和动触头压力调整弹簧；所述分相绝缘杆的一端与绝缘连杆相连、另一端与金属固定块固定连接；所述套设于金属固定块的转轴一端设置有与电机相连的离合器，所述转轴的另一端由内至外依次设置有分合位调整凸轮机构、辅助触点、凸轮机构及辅助触点固定板、手动分合闸杆，该分合位调整凸轮机构和辅助触点固定安装于凸轮机构及辅助触点固定板上，所述凸轮机构及辅助触点固定板固定安装于设置有穿线孔的侧板。

其中电动隔离刀闸的机械机构安装在高压柜电缆室内，其静触头通过高压绝缘子固定在支架上，与高压柜出线铜排相连；三相动触头之间通过绝缘连杆固定在支架上；所述智能控制模块安装在高压柜仪表室内；电机及辅助触点通过BVR线连接；所述控制箱安装于高配值班室墙上，绝缘测试线将电动隔离刀闸动触头与高压继电器触点连接；远程计算机安装在浮选高配，距降磷高配500米。其中电动隔离刀闸的智能控制模块通过电路连接于操作箱。

一种应用于远程高压电机绝缘测试装置的控制系统所述控制系统由触摸屏、S7-200PLC、高压绝缘测试仪、高压继电器、电动隔离刀闸以及电机组成，所述触摸屏、S7-200PLC以及高压绝缘测试仪组成数据通讯系统，其中触摸屏与S7-200PLC连接形成数据通讯，高压绝缘测试仪采集数据并将数据传输至S7-200PLC；所述S7-200PLC、高压绝缘测试仪、高压继电器、电动隔离刀闸组成PLC控制逻辑系统，其中S7-200PLC通过PLC系统程序分别控制高压绝缘测试仪、高压继电器以及电动隔离刀闸；所述高压绝缘测试仪依次连接高压继电器、电动隔离刀闸以及电机组成机械联锁控制系统。

作为一种优选方案，所述S7-200PLC与高压绝缘测试仪采用RS-485通信协议通讯，高压绝缘测试仪的数据通过RS-485通信传送到S7-200PLC上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 直接通过计算机在操作室进行控制，操作方便简洁，测量速度快、机柜噪声小，减小了对设备的机械结构破坏，提高了值班人员操作安全系数；

2. 降低了维修频率，减少了设备的机械损耗；

3. 降低高压柜五防装置故障率，减少设备维修费用；

4. 提高生产效率，降低职工劳动强度；

5. 避免安全事故的发生，使设备绝缘检测真正做到由“摇测”向“遥测”的转变。

附图说明

图1为本发明中控制箱结构示意图；

图2为本发明中电动隔离刀闸机械机构的前视图；

图3为本发明中电动隔离刀闸机械机构的后视图；

图4为本发明中操作箱的电气原理图；

图5为本发明的控制系统控制原理图；

图6为本发明系统程序主程序图；

图7为本发明系统检测控制时序图；

图8为本发明系统检测初始化图；

图9为本发明按时序触发动作图；

图10为本发明检测完成后的计数初始化图；

图11为本发明通信软件设计的流程图；

图12为本发明触摸屏页面图；

图13为本发明当前绝缘值页面图；

图14为本发明中DO板示意图；

图15为本发明中压板示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例：

如图1所示，一种远程高压电机绝缘测试装置，包括电动隔离刀闸、控制箱、绝缘测试线以及远程计算机，所述电动隔离刀闸由机械机构和智能控制模块组成；所述控制箱包括柜体1、稳压电源、高压绝缘测试仪、S7-200PLC编程模块、S7-200PLC通信模块、高压继电器、空气开关、指示灯2以及触摸屏3组成，其中稳压电源、高压绝缘测试仪、S7-200PLC编程模块、S7-200PLC通信模块、高压继电器、空气开关内置于柜体1，指示灯2及触摸屏3设置于柜体1表面。

如图2、图3所示，电动隔离刀闸的机械机构包括支架1、高压绝缘子3、绝缘连杆6、动触头8、分相绝缘杆9、转轴10、金属固定块12、电机19，所述支架1是由前板21、后板22、侧板23以及顶板24组成的长方体型凹槽，所述前板21和后板22均设置有安装螺孔2；所述高压绝缘子3的底端与顶板24固定连接、顶端固定安装有静触头5，该静触头5设置有静触头接线柱4；所述与静触头5相匹配的动触头8通过金属固定螺栓11固定安装于绝缘连杆6，且设有动触头接线柱7和动触头压力调整弹簧13；所述分相绝缘杆9的一端与绝缘连杆6相连、另一端与金属固定块12固定连接；所述套设于金属固定块12的转轴10一端设置有与电机19相连的离合器20，所述转轴10的另一端由内至外依次设置有分合位调整凸轮机构14、辅助触点15、凸轮机构及辅助触点固定板16、手动分合闸杆17，该分合位调整凸轮机构14和辅助触点15固定安装于凸轮机构及辅助触点固定板16上，所述凸轮机构及辅助触点固定板16固定安装于设置有穿线孔18的侧板23。

如图4所示为操作箱的电气原理图，其中4个电机高压柜分闸信号分别由A口、B口、C口、D口进入，4个电机高压柜试验位信号分别由E口、F口、G口、H口进入，4个检测机械警报信号分别由I口、J口、K口、L口进入，4个检测机械合位信号由M口、N口、O口、P口进入，操作箱通过PLC模块对电动隔离刀闸的智能控制模块给予信号，从而控制电动隔离刀闸的机械机构。

具体实施时，包括如下步骤：

（1）对应用于远程高压电机绝缘测试装置的控制系统进行整体设计：如图5所示，控制系统所述控制系统由触摸屏、S7-200PLC、高压绝缘测试仪、高压继电器、电动隔离刀闸以及电机组成，所述触摸屏、S7-200PLC以及高压绝缘测试仪组成数据通讯系统，其中触摸屏与S7-200PLC连接形成数据通讯，高压绝缘测试仪采集数据并将数据传输至S7-200PLC；所述S7-200PLC、高压绝缘测试仪、高压继电器、电动隔离刀闸组成PLC控制逻辑系统，其中S7-200PLC通过PLC系统程序分别控制高压绝缘测试仪、高压继电器以及电动隔离刀闸；所述高压绝缘测试仪依次连接高压继电器、电动隔离刀闸以及电机组成机械联锁控制系统，其次设计系统程序主程序如图6所示。

（2）对PLC控制逻辑系统进行逻辑设计：对装置中的各个设备动作的逻辑顺序进行了设计，如图7所示为系统检测控制时序。其中包括：①如图8所示，系统检测初始化，4台电机具有远程测试互锁功能，同一时刻只能有一台电机进行绝缘测试，测试完成后，VW0、VW2分别置位，其中VW2为检测一台高压电机绝缘情况的总时间，按设计要求为60秒，VW0为检测该电机每一相绝缘情况的时间，按设计要求为20秒；②如图9所示，按时序触发动作，在系统启动后，高压电机断路器分闸，机械臂咬合，小车到达试验位（即准备好）的高压电机A相接触器闭合，2s后绝缘测试装置检测，10s后绝缘测试装置结束检测（其中第8秒将检测数据发送给PLC），2s后A相接触器断开，6s后开始检测B相,其中B相检测时序与A相相同，在该电机检测结束后，系统自动开始检测下一个准备好的高压电机绝缘值；③如图10所示，将检测完成后的计数进行初始化，VW10、VW12、VW14为每一相完成时刻，该时刻与VW2（检测一台高压电机绝缘情况的总时间）相比较，当相同时，则表示该相绝缘情况检测完毕，故而VW0（检测1相电路绝缘情况的时间）初始化，赋值0，重新计数；当VW2与VW14相同时，不仅表示第三相电路绝缘情况检测完成，也表示该电机绝缘情况检测完成，故而将VW0和VW2都初始化，赋值0，并且置位G1_OK表示该电机检测完成。

（3）对PLC于绝缘测试仪的通信设计：所述S7-200PLC与高压绝缘测试仪采用RS-485通信协议通讯，高压绝缘测试仪的数据通过RS-485通信传送到S7-200PLC上，具体通信软件设计流程如图11所示。

（4）对触摸屏进行设计：如图12、13所示，所述触摸屏为HMI显示屏，设有4个页面，分别为主页面、当前绝缘值页面、绝缘报警值设定页面以及历史参数页面，通过触摸屏幕下端的相应按钮实现各个页面的切换，该触摸屏的主要性能及特点：

① 主页面：可以显示时间，通过“时间设置”按钮可以设置现场时间；

② 当前绝缘值页面：分别显示1-4路（4个电机），每一路A、B、C各自的绝缘值；再触摸当前绝缘值页面中的“启动”按钮便可以开始绝缘值检测，通过绝缘值与绝缘报警值相互比较，系统判断绝缘值的正常和故障，并产生报警；触摸“停止”按钮，完成检测工作，并且监测数据自动显示在历史参数页面，通过触摸“历史参数”按钮可进行查看；触摸屏上1号至4号按钮，可以进入详细参数显示页面；

③ 绝缘报警值设定页面：触摸“绝缘报警值”按钮，显示窗口，弹出小键盘，输入绝缘报警值，并可以对其进行微调，绝缘报警值设定绝缘值的下限，一旦绝缘测试值小于该值则产生报警；

④ 历史参数页面：触摸“历史参数”，历史参数页面就可显示每次检测完成后，每一个检测数据、报警信息、巡检仪数据发送时间。

（5）远程遥控设计：高配测控柜均有远程控制及遥信功能，可以使用后台电脑进行操作，为了实现绝缘遥测的目的，对高配测控柜进行改造，如图14所示，增加了DO板，如图15所示增加了压板24，同时通过RS485通讯线及PSX643集中式规约转换装置，编写Modbus规约转换程序将PLC储存的绝缘测试值上传到电脑后台显示出来。

对远程高压电机绝缘测试装置的控制系统进行设计后，该装置具有远程和就地两种测试功能（可根据需要选择），通过远程计算机与S7-200PLC进行通讯实现测试数据的上传。测试过程为：高压电机停止运转，通过PLC或者远程计算机或者合闸按钮控制电动隔离刀闸的智能控制模块来驱动电机，使电动隔离刀闸动触头8、静触头5合闸，将需要检测的绝缘设备与高压继电器相连，然后通过触摸屏“启动”按钮（或者远程计算机）使高压继电器线包带电接点闭合，将待测设备与绝缘测试仪相连，最后PLC根据控制程序启动，绝缘测试仪对电机绝缘进行测量，测试数据通过绝缘测试仪的RS-485/232通讯接口与PLC进行通讯，PLC再将数据上传给远程计算机并通过触摸屏显示数据，测试结束后通过PLC或者远程计算机或者合闸按钮控制电动隔离刀闸的智能控制模块来驱动电机19，使得电动隔离刀闸动触头8和静触头5分闸，将需检测的绝缘设备与高压继电器断开。其中触摸屏可直观显示4台高压电机的绝缘值，并能记录前20次测量绝缘值参数，测试的数据会自动更新现场数据报警及历史数据生成。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。