基于EPSynall高压断路器控制回路的教学研究

摘要：“工厂供电”及“电力系统继电保护”中的高压断路器控制回路部分是电力教学中的重要章节，是特别重要的回路，也是最复杂的二次回路。从保证实验过程安全、提高学生实践技能、节约学院购置设备成本出发，用EPSynall组态软件对35kV断路器控制回路部分仿真教学，效果显著提高，可在教学和相关断路器维护培训中广泛推广。

关键词：高压断路器；EPSynall；仿真教学；控制回路

高压断路器用来接通和断开主回路，受二次回路（控制回路）控制，其控制回路包括合闸回路、跳闸回路、断路器防跳回路和断路器位置监视回路等。在日常工作中会碰到最多的问题出在控制回路中，学好控制回路将会解决很多生产中的实际问题，然后举一反三，逐步精通二次回路，从而提高自身工作技能，增加工作的主动性。

学好控制回路必须通过大量的形象实验来搞清楚各个控制回路的动作原理及其相互关联动作过程。断路器控制回路的合、跳闸回路是按短时通电设计的，在实际教学中，学生平时动手机会就少，实践能力弱，带电操作就存在人身安全和设备损坏问题，因此很少面对一台实际高压断路器现场讲解并做相关控制回路实验，那样具有很强的危险性。教学设备厂家往往采用380V低压电来模拟高压电，用接触器来模拟高压断路，其控制回路用220V来模拟。学校即使使用这样模拟教学设备做断路器实验，学生频繁实验，其控制回路极其复杂，难免出现“打火”等教学事故。作者从保证实验过程安全、提高学生实践技能、节约学院购置设备成本出发，用EPSynall组态软件对35kV断路器控制回路部分仿真教学，方法可行，效果显著提高，可在教学和相关维护培训中推广。

一、EPSynall 介绍

EPSynall组态软件是一个全开放的电力自动化系统开发平台，是北京太力信息产业股份有限公司与国内主要电力产品供应商深入合作的结晶，符合相关电力标准及行业习惯的专业功能，具有很好的易用性。主要具有如下功能：拥有美观方便、实用性强、专业完善的人机界面开发及表达工具，提供全面的电力专业图形、报表、曲线/棒图、统计分析、事件报警/记录的支持；拥有电力专业的实时及历史数据库的定义及表达工具，便于建立专业的电力监控模型，提供开放的数据接口；系统采用面向对象技术，以SCADA和数据库管理系统为其基本的系统框架，提供功能强大的面向变电站综合自动化、配电自动化等系列产品。EPSynall组态界面如图1所示。

二、断路器控制回路简单介绍

变电站变压器的断路器控制及其信号回路随着所采用操动机构、操作电源以及一次接线方案等的不同而不同。这里介绍的断路器控制回路是工程设计中采用较多的一种典型图例――断路器采用电磁操动机构，操作电源为免维护铅酸蓄电池，电压为-220V，电路采用灯光监视，35kV断路器采用电气“防跳”，电路设有闪光母线M100与事故音响回路，保护回路与控制回路共用电源，这种接线在工程中得到广泛应用。

控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员操作，发出脉冲，使断路器合闸、跳闸。在本文断路器控制回路中，仿真了LW2系列自动复位控制开关，其开关触点图表如表1所示。

三、仿真界面及教学过程

利用EPSynall组态软件对断路器控制回路部分进行了仿真教学，其主要仿真教学界面和仿真教学过程如图2所示。

1.断路器QF1的手动仿真操作过程

（1）合闸过程。设断路器QF1处于跳闸后状态，此时控制开关SA1处于“跳闸后”（左向箭头）位置，其触点10和11接通，HG1绿灯亮，表明断路器为断开状态，在此回路中因限流电阻R的存在，合闸接触线圈KM1电流小，不足以使其触点闭合。用鼠标单击“垂直箭头”即可实现控制开关SA1顺时针旋转90°，此位置是“预备合闸”（垂直）位置，则9和10接通，将信号灯HG1接于闪光母线M100上，绿灯HG1闪光，提醒运行人员核对操作是否有误。如无误后，再用鼠标单击“右上向虚箭头”即可实现将SA1置于“合闸”位置（继续顺时针旋转45°），5和8接通，合闸接触器KM1线圈通电，其常开触点KM1闭合，合闸线圈YC1通电，断路器合闸，QF1常闭触点断开，绿灯熄灭，QF1常开触点闭合。经一定延时后，自动回到“跳闸后”位置，13和16接通，红灯亮，断路器已闭合，同时9和10接通，为故障跳闸做好使绿灯闪光的准备。

（2）跳闸过程。单击“左向箭头”，即可实现控制开关SA1逆时针旋转90°置于“预备跳闸”位置，13和16触点断开，13和14触点接通，红灯HR1发出闪光，提醒运行人员注意，正处于“预备跳闸”状态。单击“左下方虚箭头”即可实现将SA1继续旋转45°，置于“跳闸”位置，6和7接通，跳闸线圈YT1通电，断路器QF1跳闸，其常闭触点闭合，常开触点断开，红灯熄灭。经一定延时，10和11接通，绿灯发出平光，表明断路器已经跳闸。

2.断路器自动跳闸回路仿真

保护出口继电器常开触电并联在控制开关SA1的6和7触点间，用鼠标单击保护出口继电器，常开触点闭合，跳闸线圈YT1接通，断路器跳闸。跳闸完成后，灯信号HG1将出现闪光，表示断路器已自动跳闸，运行人员应单击SA1“左向箭头”。当断路器因故障跳闸时，QF1的常闭触点合上，而SA1在“合闸后”位置，1和3、19和17触点分别接通，事故音响小母线708与信号回路中的负-700母线接通，计算机发出事故音响（嘟嘟）声音。

3.断路器的“防跳”仿真

防跳继电器KCF有两个线圈，一个是电流启动线圈，串联于跳闸回路，另一个是电压自保持线圈，经自身的常开触点并联与合闸回路中，其常闭触点则串入合闸回路中。当保护出口继电器常开触电闭合（断路器因故障跳闸）时，防跳继电器KCF的电流线圈启动，KCF的常开触点闭合（自锁），KCF常闭触点断开，电路SA1的5和8触点-KCF常开触点-KCF电压线圈显示红色，表示接通。

四、结语

基于EPSynall高压断路器控制回路的仿真教学应用于教学满足教学大纲实验要求，效果良好，给高压断路器教学提供了现代化教学手段，可以进行大量反事故演习，解决高校普遍存在的实训设备不足及解决不可视、不可摸、不可入、危险性实验等问题，增强课堂教学的吸引力，丰富学生的工程实践经验，达到全方位教学的目的，教学效率和教学效果显著提高，学生的满意度也有所提高方法可行，可在教学和相关断路器维护培训中广泛推广。

参考文献：

[1]关大陆，张晓娟.工厂供电[M].北京：清华大学出版社，2010.

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