CN102507224B - 一种交流网压突变模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流网压突变模拟装置，包括：牵引变压器、交流网压突变切换模块和交流网压突变电阻模块，牵引变压器原边绕组的电源端从交流接触网接入电源，牵引变压器的次边连接被试机车的牵引变流器，为被试机车的牵引电机模块提供电源，牵引变压器原边绕组的OV端与交流网压突变切换模块相连，交流网压突变切换模块与交流网压突变电阻模块相连，交流网压突变切换模块包括电动隔离开关，交流网压突变电阻模块包括电阻单元，通过交流网压突变切换模块将交流网压突变电阻模块短路或接入回路实现模拟网压的正突变或负突变。本发明所描述的装置能够针对模拟机车车辆供电的交流网压突变模拟装置，对机车车辆进行网压突变试验。

Description

一种交流网压突变模拟装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统模拟装置，尤其是涉及一种适用于铁路机车车辆，特别是针对高速动车车辆的模拟机车车辆供电的交流网压突变模拟装置，对机车车辆进行网压突变试验。

背景技术

机车车辆滚动试验台无疑已成为对现代机车车辆进行科学试验的强有力的大型试验装置, 它可以模拟再现机车车辆在铁路线上运行的各种工况环境, 测试机车车辆的各种性能参数, 完成在现有铁路线上行驶所难以达到的试验研究，为我国铁路进行现代机车车辆特别是高速动车车辆的试验研究创造了良好的试验条件。但目前还没有针对模拟机车车辆供电的交流网压突变模拟装置，对机车车辆进行网压突变试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种交流网压突变模拟装置，该装置能够针对模拟机车车辆供电的交流网压突变模拟装置，对机车车辆进行网压突变试验。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种交流网压突变模拟装置的技术实现方案，一种交流网压突变模拟装置，包括：牵引变压器、交流网压突变切换模块和交流网压突变电阻模块，牵引变压器原边绕组的电源端从交流接触网接入电源，牵引变压器的次边连接被试机车的牵引变流器，为被试机车的牵引电机模块提供电源，牵引变压器原边绕组的OV端与交流网压突变切换模块相连，交流网压突变切换模块与交流网压突变电阻模块相连，交流网压突变切换模块包括电动隔离开关，交流网压突变电阻模块包括电阻单元，通过交流网压突变切换模块将交流网压突变电阻模块短路或接入回路实现模拟网压的正突变或负突变。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的进一步改进，交流网压突变切换模块包括一个或一个以上与牵引电机模块中牵引电机数量相同的第一电动隔离开关，以及第二电动隔离开关、交流接触器和电流传感器，交流网压突变电阻模块包括一个或一个以上与第一电动隔离开关数量相同的电阻单元，电阻单元包括不少于两个的电阻；牵引变压器的原边绕组0V端与交流网压突变切换模块的第一电动隔离开关、第二电动隔离开关、交流接触器并联的公共端相连，第一电动隔离开关、第二电动隔离开关、交流接触器并联的公共端分别与交流网压突变电阻模块中电阻单元的一端相连；交流接触器和第二电动隔离开关并联后的出线端与电流传感器的进线端相连；交流接触器和第二电动隔离开关并联后的出线端分别与交流网压突变电阻模块中电阻单元的另一端相连；电流传感器的出线端与地相连；交流网压突变切换模块中第一电动隔离开关的出线端连接在交流网压突变电阻模块中相应电阻单元的两个彼此相邻的电阻之间。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的进一步改进，当牵引电机模块中的牵引电机为四个时，所述的交流网压突变切换模块包括四个第一电动隔离开关，交流网压突变电阻模块包括四个电阻单元。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的另一种改进，当牵引电机模块中的牵引电机为六个时，所述的交流网压突变切换模块包括六个第一电动隔离开关，交流网压突变电阻模块包括六个电阻单元。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的进一步改进，交流网压突变电阻模块中的电阻单元包括五个电阻，电阻单元与交流接触器相连的一端为0端，另一端为5端，0端与5端之间的两个相邻电阻之间分别为1端、2端、3端和4端，则0端和1端之间为5%的网压突变阻值；0端和2端之间为10%的网压突变阻值；0端和3端之间为15%的网压突变阻值；0端和4端之间为20%的网压突变阻值；0端和5端之间为25%的网压突变阻值。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的进一步改进，交流接触器作为线路突变操作开关，实现交流网压突变模拟装置的投切，第二电动隔离开关为手动接地开关，在交流网压突变模拟装置不使用时完全接地。

作为本发明一种交流网压突变模拟装置技术方案的进一步改进，交流网压突变电阻模块中电阻单元的0-5端一直处于固定连接状态，以确保线路在任何工况下，牵引变压器的0V端都不会处于悬空状态，防止因0V端悬空而产生高压危险。

通过实施上述本发明一种交流网压突变模拟装置的技术方案，具有以下技术效果：可为机车车辆试验提供模拟电网电源网压突变情况，以实现机车车辆的网压突变试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明交流网压突变模拟装置一种具体实施方式的电路原理图。

其中，1-交流网压突变模拟装置，2-牵引变压器，3-交流网压突变切换模块，4-交流网压突变电阻模块，5-被试机车，6-牵引变流器，7-牵引电机模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示，给出了本发明一种交流网压突变模拟装置应用在模拟机车车辆供电交流网压突变上的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示的一种交流网压突变模拟装置，包括：牵引变压器2、交流网压突变切换模块3和交流网压突变电阻模块4，牵引变压器2原边绕组的电源端从交流接触网接入电源，牵引变压器2的次边连接被试机车5的牵引变流器6，为被试机车5的牵引电机模块7提供电源，牵引变压器2原边绕组的OV端与交流网压突变切换模块3相连，交流网压突变切换模块3与交流网压突变电阻模块4相连，交流网压突变切换模块3包括电动隔离开关，交流网压突变电阻模块4包括电阻单元，通过交流网压突变切换模块3将交流网压突变电阻模块4短路或接入回路实现模拟网压的正突变或负突变。

交流网压突变切换模块3进一步包括一个或一个以上与牵引电机模块7中牵引电机数量相同的第一电动隔离开关、第二电动隔离开关、交流接触器KM1和电流传感器UA1，交流网压突变电阻模块4包括一个或一个以上与第一电动隔离开关数量相同的电阻单元，电阻单元包括不少于两个的电阻。当然也可以采用更多的电阻，如本发明具体实施方式中所描述的技术方案中每个电阻单元采用了五个电阻串联，电阻个数越多，可调的档位就越多越精细，阻值的选取是与网压突变值的调整幅度有关的；牵引变压器2的原边绕组0V端与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关、第二电动隔离开关、交流接触器KM1并联的公共端相连，第一电动隔离开关、第二电动隔离开关、交流接触器KM1并联的公共端分别与交流网压突变电阻模块4中电阻单元的一端相连；交流接触器KM1和第二电动隔离开关并联后的出线端与电流传感器UA1的进线端相连；交流接触器KM1和第二电动隔离开关并联后的出线端分别与交流网压突变电阻模块4中电阻单元的另一端相连；电流传感器UA1的出线端与地相连；交流网压突变切换模块3中第一电动隔离开关的出线端连接在交流网压突变电阻模块4中相应电阻单元的两个彼此相邻的电阻之间。

当交流网压突变模拟装置应用于四轴机车时，牵引电机模块7中的牵引电机为四个，交流网压突变切换模块3进一步包括四个第一电动隔离开关，交流网压突变电阻模块4包括四个电阻单元；当交流网压突变模拟装置应用于六轴机车时，牵引电机模块7中的牵引电机为六个，交流网压突变切换模块3进一步包括六个第一电动隔离开关，交流网压突变电阻模块4包括六个电阻单元。

如附图1所示，交流网压突变模拟装置应用于四轴机车时，一种交流网压突变模拟装置，包括：牵引变压器2、交流网压突变切换模块3、交流网压突变电阻模块4。其中，交流网压突变切换模块3包括第一电动隔离开关QS1、第一电动隔离开关QS2、第一电动隔离开关QS3和第一电动隔离开关QS4、第二电动隔离开关QS5、交流接触器KM1和电流传感器UA1。交流网压突变电阻模块4包括电阻单元R1、R2、R3和R4。交流网压突变电阻模块4中的电阻单元R1、R2、R3和R4各分别进一步包括五个电阻，电阻单元与交流接触器KM1相连的一端为0端，另一端为5端，0端与5端之间的两个相邻电阻之间分别为1端、2端、3端和4端，则0端和1端之间为5%的网压突变阻值；0端和2端之间为10%的网压突变阻值；0端和3端之间为15%的网压突变阻值；0端和4端之间为20%的网压突变阻值；0端和5端之间为25%的网压突变阻值。其原理为交流网压正突变是通过将原本串接在主电路回路中的电阻瞬间短路，让由电阻分担的部分电压全部加在网压上，实现网压的瞬间正突变；交流网压负突变则是将电阻瞬间投入到主电路回路中，新串入的电阻分担部分电压，从而实现网压的瞬间负突变。牵引变压器2的原边绕组高压端从25kV的交流电源接触网受电，次边的四个单相绕组给被试机车5提供试验电源；牵引变压器2的原边绕组OV端与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关QS1、QS2、QS3、QS4，第二电动隔离开关QS5和交流接触器KM1并联的公共端连接。

如附图1所示，第一电动隔离开关QS1、第一电动隔离开关QS2、第一电动隔离开关QS3、第一电动隔离开关QS4，第二电动隔离开关QS5和交流接触器KM1并联的公共端与牵引变压器原边0V端连接；第一电动隔离开关QS1、第一电动隔离开关QS2、第一电动隔离开关QS3、第一电动隔离开关QS4、第二电动隔离开关QS5和交流接触器KM1并联的公共端分别与交流网压突变电阻模块的电阻单元R1、R2、R3、R4的5号端连接；交流接触器KM1和第二电动隔离开关QS5并联后的出线端与电流传感器UA1的进线端连接；交流接触器KM1和第二电动隔离开关QS5并联后的出线端分别与交流网压突变电阻模块R1、R2、R3、R4的0号端连接；电流传感器UA1的出线端与地连接；第一电动隔离开关QS1的出线端与交流网压突变电阻模块4电阻单元R1的2号端连接（根据试验需要可以连接到1号端、3号端、4号端、5号端）；第一电动隔离开关QS2的出线端与交流网压突变电阻模块4的电阻单元R2的2号端连接（根据试验需要可以连接到1号端、3号端、4号端、5号端）；第一电动隔离开关QS3的出线端与交流网压突变电阻模块4的电阻单元R3的2号端连接（根据试验需要可以连接到1号端、3号端、4号端、5号端）；第一电动隔离开关QS4的出线端与交流网压突变电阻模块4的电阻单元R4的2号端连接（根据试验需要可以连接到1号端、3号端、4号端、5号端）。

如附图1所示，交流网压突变电阻模块4由电阻单元R1、R2、R3、R4组成，具体为：交流网压突变电阻模块4的电阻单元R1、R2、R3、R4的5号端分别与第一电动隔离开关QS1、QS2、QS3、QS4、第二电动隔离开关QS5和交流接触器KM1并联的公共端连接；交流网压突变电阻模块4的电阻单元R1的2号端（根据试验需要可以是1号端、3号端、4号端、5号端）与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关QS1的出线端连接；交流网压突变电阻模块4的电阻单元R2的2号端（根据试验需要可以是1号端、3号端、4号端、5号端）与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关QS2的出线端连接；交流网压突变电阻模块4的电阻单元R3的2号端（根据试验需要可以是1号端、3号端、4号端、5号端）与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关QS3的出线端连接；交流网压突变电阻模块4的电阻单元R4的2号端（根据试验需要可以是1号端、3号端、4号端、5号端）与交流网压突变切换模块3的第一电动隔离开关QS4的出线端连接。

交流网压突变电阻模块4的电阻单元R1对应被试机车5的牵引电机M1，交流网压突变电阻模块4的电阻单元R2对应被试机车5的牵引电机M2，交流网压突变电阻模块4的电阻单元R3对应被试机车5的牵引电机M3，交流网压突变电阻模块4的电阻单元R4对应被试机车5的牵引电机M4，这里仅分析四轴情况（但不限于四轴）。通过选择第一电动隔离开关QS1、QS2、QS3和QS4可以很方便完成不同牵引电机数量组合试验工况的任务。

交流网压突变电阻模块4的电阻单元R1的阻值计算：R1的0-1端为5%网压突变阻值，R1的0-2端为10%网压突变阻值，R1的0-3端为15%网压突变阻值，R1的0-4端为20%网压突变阻值，R1的0-5端为25%网压突变阻值，假设牵引电机M1额定工作电流为I1，折算到牵引变压器2原边的电流为I，需要突变的电压为10%，即突变电压U=25000V×10%=2500V，突变电阻R=2500V/I，同理可以推算出各种突变电压情况下的阻值。

交流接触器KM1作为线路突变操作开关，实现网压突变模拟装置的投切。第二电动隔离开关QS5为手动接地开关，保证在装置不使用时完全接地。其中，交流网压突变电阻模块4的电阻单元R1、R2、R3、R4的0-5档一直处于固定连接状态，以确保线路在任何工况下，牵引变压器2的0V端都不是悬空，防止应0V端悬空而产生高压的危险情况。

当交流网压突变模拟装置模拟网压正突变时：交流接触器KM1在试验前处于断开状态，电阻单元R1的0-2档一直处于固定连接状态，当交流接触器KM1闭合时，电阻单元R1的0-2档电阻瞬间短路，电阻分担电压全部加在网压上，实现网压＋10%的瞬间突变。

当交流网压突变模拟装置模拟网压负突变时：交流接触器KM1在试验前处于闭合状态，电阻单元R1的0-2档一直处于固定连接状态，当交流接触器KM1断开时，电阻单元R1的0-2档电阻瞬间投入，电阻分担部分网压，实现网压-10%的瞬间突变。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。 

Claims (7)

1.一种交流网压突变模拟装置，其特征在于，包括：牵引变压器（2）、交流网压突变切换模块（3）和交流网压突变电阻模块（4），牵引变压器（2）原边绕组的电源端从交流接触网接入电源，牵引变压器（2）的次边连接被试机车（5）的牵引变流器（6），为被试机车（5）的牵引电机模块（7）提供电源，牵引变压器（2）原边绕组的OV端与交流网压突变切换模块（3）相连，交流网压突变切换模块（3）与交流网压突变电阻模块（4）相连，交流网压突变电阻模块（4）包括电阻单元，通过交流网压突变切换模块（3）将交流网压突变电阻模块（4）短路或接入回路实现模拟网压的正突变或负突变；所述的交流网压突变切换模块（3）包括第二电动隔离开关（QS5）、交流接触器（KM1）、电流传感器（UA1），以及一个以上与牵引电机模块（7）中牵引电机数量相同的第一电动隔离开关，所述的交流网压突变电阻模块（4）包括一个以上与第一电动隔离开关数量相同的电阻单元，所述的电阻单元包括不少于两个的电阻；牵引变压器（2）的原边绕组0V端与交流网压突变切换模块（3）的第一电动隔离开关、第二电动隔离开关（QS5）、交流接触器（KM1）并联的公共端相连，第一电动隔离开关、第二电动隔离开关（QS5）、交流接触器（KM1）并联的公共端分别与交流网压突变电阻模块（4）中电阻单元的一端相连；交流接触器（KM1）和第二电动隔离开关（QS5）并联后的出线端分别与交流网压突变电阻模块（4）中电阻单元的另一端相连；交流接触器（KM1）和第二电动隔离开关（QS5）并联后的出线端还与电流传感器（UA1）的进线端相连；电流传感器（UA1）的出线端与地相连；交流网压突变切换模块（3）中第一电动隔离开关的出线端连接在交流网压突变电阻模块（4）中相应电阻单元的两个彼此相邻的电阻之间。

2.根据权利要求1所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：当所述的牵引电机模块（7）中的牵引电机为四个时，所述的交流网压突变切换模块（3）包括四个第一电动隔离开关，所述的交流网压突变电阻模块（4）包括四个电阻单元。

3.根据权利要求1所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：当所述的牵引电机模块（7）中的牵引电机为六个时，所述的交流网压突变切换模块（3）包括六个第一电动隔离开关，所述的交流网压突变电阻模块（4）包括六个电阻单元。

4.根据权利要求2或3所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：所述的交流网压突变电阻模块（4）中的电阻单元包括五个电阻，交流接触器（KM1）和第二电动隔离开关（QS5）并联后的出线端与所述电阻单元相连的一端为所述电阻单元的0端，所述电阻单元的另一端为5端，0端与5端之间的两个相邻电阻之间分别为1端、2端、3端和4端，则0端和1端之间为5%的网压突变阻值；0端和2端之间为10%的网压突变阻值；0端和3端之间为15%的网压突变阻值；0端和4端之间为20%的网压突变阻值；0端和5端之间为25%的网压突变阻值。

5.根据权利要求1、2、3中任一权利要求所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：所述的交流接触器（KM1）作为线路突变操作开关，实现交流网压突变模拟装置的投切，第二电动隔离开关（QS5）为手动接地开关，在交流网压突变模拟装置不使用时完全接地。

6.根据权利要求4所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：所述的交流接触器（KM1）作为线路突变操作开关，实现交流网压突变模拟装置的投切，第二电动隔离开关（QS5）为手动接地开关，在交流网压突变模拟装置不使用时完全接地。

7.根据权利要求6所述的一种交流网压突变模拟装置，其特征在于：所述的交流网压突变电阻模块（4）中电阻单元的0-5端一直处于固定连接状态，以确保线路在任何工况下，牵引变压器的0V端都不会处于悬空状态，防止因0V端悬空而产生高压危险。