摘要：通过分析变压器联锁控制电路的原理及特点，利用联锁维修机及集中监测系统掌握的电路相关信息，设计出一款用于模拟这些电路动态工作过程的软件仿真系统。现场人员通过使用该系统可直观地了解控制电路的实际工作情况，对分析及查找故障有着积极的作用，给出详细的实现方法。
关键词：变压器联锁；动态电路；故障分析；集中监测；
概述
根据变压器联锁系统和室外设备工作的特点及原理，考虑从联锁维修机及集中监测系统中获取其相关电路元器件的状态及电气参数信息，利用变压器技术来实现控制电路的动态仿真。该系统将控制电路的动作情况直观展示在可显示的终端上，便于现场人员掌握设备工作情况。当设备故障时，起到辅助现场维护人员对设备进行维护维修的作用。
1系统总体设计
系统采用客户机及服务器结构，利用C#语言进行软件开发设计， SQL Server 2008数据库系统管理所有图形数据表格，系统基本构成如图1所示。
图1中静态电路图数据主要存储图形静态数据，即电路处于常态时，按照制定的数据格式统计出电路基础数据，一张电路图对应一张数据表格。动态数据则通过集中监测系统及联锁维修机实时获取。操作显示终端提供用户操作界面，向服务器发送请求；服务器响应用户请求，提取相关电路图静态数据，结合动态数据进行逻辑处理，将处理结果返回终端，以图形显性数据进行展示。
2静态电路图绘制
2.1电路基础数据
考虑到不同联锁厂家的控制电路存在一定差异，为保证程序的通用性，参考信号设计相关书籍及图纸，对常见的电气元件符号进行归纳总结，形成图形库[2]。各厂家的控制电路均是由图形库中不同类型的电气元件组装而成，提前约定好这些元件符号的数据格式，编制某电路图的基础数据时，根据制定好的数据格式进行统计，最终形成一张电路数据表。表中每行数据包含电路图中某个图形符号的基本信息，整张表则包含程序绘制该静态电路图所需的完整数据，程序根据读取到的表格数据按行进行解析，最终还原出该电路图。当电路修改时，只需改动数据表格内容，无需修改程序，保证程序的通用性。
控制电路图形库中主要有各类型继电器、熔断器、配线接点、电容、电阻、变压器及电源等图形符号，按不同类型电气元件图形的特点分别建类，类属性中不仅包含程序绘制图形所需的基本数据（基点位置坐标，元件名称等），还包括该电路元件的特殊电气指标或状态属性等。
2.2电路图绘制流程
电路图的绘制及显示过程主要经历几个步骤，在用户提出调看某电路图时，系统从电路数据表中读取对应的数据表格，对表中每一行数据进行解析（解析的过程即是类对象实例化的过程）。程序调用GDI函数进行绘图，绘图数据存入双缓冲图形区，待整张表格数据全部转换为图形数据后，一次性输出到显示终端进行显示。
3动态数据分析
为实现动态电路图的绘制，除电路处于常态的基础数据外，需明确电路中部分元件的状态及电气参数等。不同信号灯点灯，取决于控制电路中电源及相关继电器接点的状态，即信号控制电路本身存在一定的逻辑关系，表2为该出站信号机正常点灯情况对应表。
为反映电路实时的动作情况，系统需获知部分电气元件的实际状态。需明确LXJ、DXJ的吸起落下状态，流经DJ的电流值等。同样，对于道岔控制电路，需明确DCJ、FCJ、SJ等相关继电器的状态。由于道岔控制设备（转辙机）处于动态时具有一定的时间特性，程序结合集中监测系统提供的1DQJ开关量信息，获知道岔动作的起始时间，精确反映其动作过程。当道岔控制设备处于静态时，程序根据DBJ、FBJ的状态值以及其电压值，确保表示电路的正确反映。
4动态电路绘制
4.1搜索思路
本设计是利用程序模拟人的思维来跑电路，搜索出电路连通的路径。即从正电源端开始，采用深度优先搜索（DFS）算法，依次向纵深方向搜索与之相连的节点，每搜索一个节点，则根据该节点所对应的元件电气特点进行分析，利用程序来控制搜索的方向及结束条件的判断。
4.2搜索流程控制
程序采用递归的方法并结合控制电路的特点来实现路径搜索，递归实现深度搜索的基本过程如下：
1）访问顶点V；
2）获取顶点V的第一个邻接点A；
3）While（邻接点A存在）
If（A未访问过）
从A点出发递归执行该过程；
A=顶点V的下一个邻接点；
在变压器联锁控制电路中，可将电源正极看成起始顶点，依次处理从各正电源开始与该顶点相连的邻接点并保存该顶点ID值。
搜索的核心方法voidtest（intpid，List<int>vec，intflag，intppid），其中pid为当前需处理图形ID值， List<int>vec为一个泛型动态集合，用于保存从顶点开始至当前搜索ID之间通道上的ID值，flag为电源配对标志。若当前ID所代表的类型可与起始顶点的电源类型配对（一张电路图中可存在多路电源），则代表搜索出一条导通电路路径，保存该条路径ID值至通道二维泛型集合中，随后程序跳回上一级有分支处，继续向下搜索。反之，则直接向下搜索。ppid可视为pid的一个父节点，即为当前处理pid的上一个已搜索过的ID值，用来控制搜索方向，避免死循环。
继电器共有3个端子（中接点、前接点及后接点）与其他电路元件相连（前、后接点其中一个可为空），程序根据该继电器接点的ID值与联锁维修机传递的状态值进行对应，可知该接点当前所处的状态，如该继电器接点处于落下状态，则代表后接点闭合。因此，程序读取与该继电器后接点相连的元件ID值。反之，则读取与前接点相连的元件ID值，限于篇幅，其余类型图符处理方法不再介绍。
联锁维修机只提供联锁系统自身驱动及采集的继电器状态信息，其余继电器的状态应根据每选通一条路径时，对这条路径中的继电器状态进行记录。系统定时根据联锁维修机及集中监测系统的数据进行新的导通路径搜索工作，实现电路图的动态显示。
结束语
本系统实现变压器联锁监控层控制电路实际工作情况的动态展示， 有助于现场维护人员直观了解控制电路的工作过程， 以用于分析故障， 具备较强的实用价值。同时， 为充分发挥本系统在辅助故障分析方面的作用， 下一步将在该系统基础上继续深入设计， 实现自动判断故障范围或位置的功能。
参考文献
[1]闫桂娟.主变压器通风电源切换故障率高的原因分析[J].宁夏电力,2014(03):36-39.
[2]陈立锋.浅谈对电炉变压器联锁保护回路的分析[J].锅炉制造,2014(02):63-64.
论文作者:刘洋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
标签：联锁论文; 电路论文; 数据论文; 接点论文; 电路图论文; 控制电路论文; 程序论文; 《基层建设》2018年第19期论文;