CN104408998B - 一种容性设备电气运行模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种容性设备电气运行模拟装置,包括:电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端,其中,所述电源端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连,所述信号发生器与所述信号分配器相连,所述信号分配器包括两个信号输出端,每个信号输出端均通过功率放大器、变压器和容性负载与分别与第一电流输出端或第二电流输出端相连。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备带电检测技能培训教学领域,特别是涉及一种容性设备电气运行模拟装置。
背景技术
随着技术进步和电网快速发展,现行基于周期的停电检修模式已不能满足当今电网发展要求,而电力设备带电检测技术可实现输、变、配电设备在运行条件下的状态诊断、缺陷部位的精确定位、缺陷程度的定量分析,对避免设备事故具有重要价值,可有效解决部分设备运行后没有测试手段和出现问题没有应对措施的难题,有利于提高设备的可靠性指标,有利于开展设备状态评价和状态检修。
容性设备由于在变电站设备中占有很大比重(一般为40%~50%),因而如何准确规范完成对其带电检测工作显得十分重要,因为这是诊断此类设备绝缘是否正常,能否继续保持安全稳定运行的关键。为使系统一线运行检修人员掌握容性设备带电检测的技术要领,需要对其开展理论和实践操作的技能培训,以提高人员专业技能。容性设备带电检测的操作技能培训,需借助一定的实物对象,以达到较好的培训效果,可以采取以下两种方式:一、在变电站内对运行中容性设备开展带电检测操作技能培训工作;二、采用外加试验电源装置、容性设备实物组建一套系统来模拟容性设备的实际电网运行模式。
方式一需要在变电站内开展,学员需要进入变电站内进行操作技能演练,变电站属于电网生产一线,学员进入变电站内进行操作技能演练,对线路、设备和人身安全存在很大隐患,既不安全也不实际;方式二对试验场地有特殊要求,需在特定的试验场地开展,且在实际培训工作开展时,为了复现容性设备在电网运行情况下的电气工况,需要借助外加电源施加高电压于容性设备实物,而受训学员较多,也会给培训工作带来较大的人身和设备安全隐患。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种容性设备电气运行模拟装置,以解决现有技术中在变电站内对运行中容性设备开展带电检测操作技能培训工作,或采用外加试验电源装置、容性设备实物组建一套系统来模拟容性设备的实际电网运行模式时给人身和设备带来的安全隐患的问题。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
一种容性设备电气运行模拟装置,包括:电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端,其中,
所述电源端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连,所述信号发生器与所述信号分配器相连,所述信号分配器包括两个信号输出端,每个信号输出端均通过功率放大器、变压器和容性负载分别与第一电流输出端或第二电流输出端相连。
其中,所述信号容性设备电气运行模拟装置还包括:箱体,
用于容纳电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端。
其中,所述电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端位于所述箱体的表面。
其中,所述容性设备电气运行模拟装置还包括:面板,所述面板包括第一电流获取区域和第二电流获取区域,所述第一电流获取区域用于获取第一电流输出端电流信号,所述第二电流获取区域用于获取第二电流输出端电流信号。
其中,所述第一电流获取区域包括第一电流端子和第二电流端子,第一电流端子与第一电流输出端相连,通过第一电流端子和第二电流端子短接来获取第一电流输出端电流信号。
其中,所述第二电流获取区域包括第三电流端子和第四电流端子,第三电流端子与第二电流输出端相连,通过第三电流端子和第四电流端子短接来获取第二电流输出端电流信号。
其中,所述面板还包括:电源区域,所述电源区域包括交流电输入插座和电压开关,所述电压开关闭合后,通过所述交流电输入插座给电源端提供交流电。
其中,所述模拟装置还包括:接地端;
其中,所述面板还包括:接地端子,与所述接地端相连,用于通过接地线使接地端接地。
其中,所述信号分配器输出两路相位和幅度值均相同的信号。
其中,所述容性设备电气运行模拟装置还包括辅助开关,所述辅助开关一端与电源端相连,另一端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连。
基于上述技术方案,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置,包括电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端,其中,电源端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连,给信号发生器、信号分配器和功率放大器进行供电,信号发生器与所述信号分配器相连,所述信号分配器包括两个信号输出端,每个信号输出端均通过功率放大器、变压器和容性负载与第一电流输出端或第二电流输出端相连,产生容性设备相对法带电检测环境下所需要的第一电流信号和第二电流信号,选择其一为参考电流信号,来模拟容性设备的电网运行工作模式和其检测过程,适合技能培训班使用,能够很好地使学员理解和掌握此类电气设备基于相对法带电检测的原理和操作技能,高效、简便的同时,具有更高的安全性。
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,下面将对实施例或现有技术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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置的系统框图;
图2为本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置中面板的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置的另一系统框图。
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做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。
图1为本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置的系统框图,通过该模拟装置产生容性设备相对法带电检测环境下所需要的第一电流信号和第二电流信号,来模拟容性设备的电网运行工作模式和其相对法带电检测过程,适合技能培训班使用,能够很好地使学员理解和掌握此类电气设备带电检测的原理和操作技能,高效、简便的同时,具有更高的安全性,参照图1,该容性设备电气运行模拟装置可以包括:电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800,其中,
电源端100分别与信号发生器200、信号分配器300和功率放大器400相连,通过电源端100分别与信号发生器200、信号分配器300和功率放大器400相连,使从电源端100输入的电源信号可以分别给信号发生器200、信号分配器300和功率放大器400来进行供电。
可选的,电源端100可以输入电压为220伏特的交流市电。
信号发生器200和信号分配器300相连,信号发生器200,用于产生信号,可选的,信号发生器200可以为正弦波信号发生器、三角波信号发生器和矩形波发生器,分别生成正弦波信号,三角波信号和矩形波信号。
可选的,信号发生器200可以使用集成电路ICL8038,集成电路ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路,只需调整集成电路ICL8038中个别的外部元件,就能从中产生从0.001赫兹到300千赫兹的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。集成电路ICL8038输出波形的频率和占空比都可以通过调节相关电阻和电容参数来进行控制、成本低、电路简单、工作稳定性好。
信号分配器300,用于将信号发生器200产生的信号进行信号分配,其包括二个信号输出端,每个信号输出端将会输出一路信号,且两路信号具有相同的相位值和幅度值。
信号分配器300的每个信号输出端均通过功率放大器400、变压器500和容性负载600与第一电流输出端700或第二电流输出端800相连,可以称第一电流输出端700、第二电流输出端800输出的电流信号为参考电流信号和被测电流信号。
具体的,参考电流信号由信号分配器300生成的信号通过功率放大器400、变压器500和容性负载600后从第一电流输出端700输出,被测电流信号通过功率放大器400、变压器500和容性负载600后从第二电流输出端800输出。
其中,功率放大器400用于将容性设备电气运行模拟装置中信号发生器和信号分配器300生成的两路电流信号进行功率放大,将小电流信号源放大为功率电流源,然后将功率被放大的电流信号进行输出,提高了输出的带负载能力。
可选的,功率放大器400可以采用DTA2030A集成电路,DTA2030A集成电路基于电话机生产的音频功率放大电路,采用V型5脚单列直插式塑料封装结构,被广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响等设备中,具有体积小、输出功率大、失真小等特点;同时,DTA2030A集成电路中还具有内部保护电路,可以保护模拟装置的使用安全。
其中,变压器500用于将接收的信号的电压进行放大,通过调节变压器500的变比因素,来增大输出信号的电压值,可选的,可以使经过变压器500后输出信号的电压值为57.5V(伏特)。变压器500除了将接收的信号的电压进行放大外,还具有隔离的功能,即通过变压器500,可以使容性设备电气运行模拟装置输出的阻抗与被模拟的容性设备的实际输出阻抗相匹配,且使输出的信号与电源端100进行电气隔离。
其中,容性负载500是指具有电容参数的负载,每一个符合电压滞后电流特性的负载均可称为容性负载。
可选的,容性负载500可以为电容和电阻串联构成。可选的,容性负载500中串联的电容为大电容,且容性负载500中串联的电阻为小电阻,其中,大电容是指电容量大于一个预定阈值的电容,这个预定阈值没有一个固定的值,在不同的容性设备电气运行模拟装置中,这个预定阈值都将会有所不同,即大电容为一个相对的概念,没有真正意义上的大电容;同样的,小电阻是指电阻值小于一个预定阈值的电阻,这个预定阈值也没有一个固定的值,在不同的容性设备电气运行模拟装置中,这个预定阈值都将会有所不同,即小电阻也为一个相对的概念,没有真正意义上的小电阻。
其中,将与第一电流输出端700相连的容性负载600作为参考容性负载,将与第二电流输出端800相连的容性负载600作为被测容性负载。
通过容性负载600输出的电流信号将会成为容性电流信号,即第一电流输出端700和第二电流输出端800将会输出容性电流信号,具体的,第一电流输出端700将会输出容性参考电流信号,第二电流输出端800将会输出容性被测电流信号。
可选的,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置可以用来模拟容性设备实际运行工况,计算其相间相对介质损耗因素值和参考容性负载与被测容性负载之间电容量比值。
基于上述技术方案,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置,包括电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端,其中,电源端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连,给信号发生器、信号分配器和功率放大器进行供电,信号发生器与所述信号分配器相连,所述信号分配器包括两个信号输出端,每个信号输出端均通过功率放大器、变压器和容性负载与第一电流输出端或第二电流输出端相连,产生容性设备相对法带电检测环境下所需要的第一电流信号和第二电流信号,选择其一为参考电流信号,来模拟容性设备的电网运行工作模式和其检测过程,适合技能培训班使用,能够很好地使学员理解和掌握此类电气设备带电检测的原理和操作技能,高效、简便的同时,具有更高的安全性。
可选的,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置,还可以包括:箱体,
箱体用于容纳电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800。
将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800容纳于箱体中,使电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800固定在一个箱体中,便于集中操作,且节省空间,便于存储;
同时,由于本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置,用于容性设备相对法带电检测技能的教学,由于教学的场所随时可能变换,因此该容性设备电气运行模拟装置需要被随时搬运,将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800置于同一个箱体中,如此,可以更加便于该模拟装置的运输。
可选的,可以将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800置于同一个箱体置于箱体的内部,由于箱体具有外壳,外壳具有保护和阻挡作用,因此,如此可以很好地得对电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800进行保护;且使位于箱体内的电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800均不容易丢失,保护容性设备电气运行模拟装置的完整性。
可选的,当将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800置于用于箱体的内部时,可以在箱体上设置一个箱盖,当箱体的箱盖闭合时,电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800被箱体的箱盖遮挡,被箱盖保护;当箱体的箱盖打开时,电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800从箱体中露出,可以对电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800进行需要的操作。
可选的,当无需使用容性设备电气运行模拟装置进行教学时,可以将箱体的箱盖闭合,避免箱体中电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800中落入灰尘,而影响容性设备电气运行模拟装置的工作性能;
可选的,当对容性设备电气运行模拟装置进行搬运时,也可以将箱体的箱盖闭合,以避免箱体内的某个或某些设备的丢失或损坏,使容性设备电气运行模拟装置保持完好性。
可选的,可以将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800置于箱体的表面,将电源端100、信号发生器200、信号分配器300、功率放大器400、变压器500、容性负载600、第一电流输出端700和第二电流输出端800置于箱体的表面,可以使容性设备电气运行模拟装置可以被随时用来进行容性设备电气运行情况的模拟。
可选的,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置还可以包括:面板900,通过对面板900上设备的操作来实现容性设备电气运行特性的模拟,使模拟过程更加简单、便捷。
可选的,图2示出了本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置中面板900的结构示意图,参照图2,该面板900可以包括:第一电流获取区域910和第二电流获取区域920,其中,
第一电流获取区域910包括,用于获取第一电流输出端700的参考电流信号,第二电流获取区域920包括,用于获取第二电流输出端800的被测电流信号。
可选的,第一电流获取区域910包括第一电流端子911和第二电流端子912,第一电流端子911与第一电流输出端700相连,当第一电流端子911与第二电流端子912相短接时,可以通过电流传感器获得第一电流端子911和第二电流端子912间的参考电流信号,即可以通过电流传感器获得第一电流输出端700电流信号。
可选的,第二电流获取区域920包括第三电流端子921和第四电流端子922,第三电流端子921与第二电流输出端800相连,当第三电流端子921与第四电流端子922相短接时,可以通过电流传感器获得第三电流端子921和第四电流端子922间的被测电流信号,即可以通过电流传感器获得第二电流输出端800电流信号。
可选的,当使用本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置用来模拟运行计算容性设备的相对介质损耗因素时,可以通过短接第一电流端子911和第二电流端子912来得到参考电流信号,通过短接第三电流端子921和第四电流端子922来得到被测电流信号,得到参考电流信号和被测电流信号间的信号夹角α,从而得到本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置中被测容性负载的相对介质损耗因素△tanδ=tanα。
可选的,还可以通过本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置用来模拟运行计算容性设备的参考容性负载与被测容性负载之间电容量的比值。
可选的,计算参考电容与被测电容之间电容量的比值的公式可以为:
Cx/Cn=Ix/In;
其中,Cx为被测容性负载的电容量,Cn为参考容性负载的电容量,Ix第二电流输出端800输出电流信号的电流值,即被测电流的电流值,In为第一电流输出端700输出电流信号的电流值,即参考电流的电流值。
可选的,参照图2,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置中面板900还可以包括:电源区域930,
电源区域930包括交流电输入插座931和电压开关932,交流电输入插座931与电源端100相连,当电压开关932闭合后,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置开始工作,可以通过交流电输入插座931给电源端100提供交流电,当电压开关932非闭合时,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置停止工作。
可选的,交流电输入插座931可以接入220伏特的交流市电。
可选的,可以先通过交流电输入插座931给电源端100提供交流电,再闭合电压开关932。
可选的,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置还可以包括:接地端。
相应的,可选的,参照图2,本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置中面板900还可以包括:接地端子940,与容性设备电气运行模拟装置中接地端相连,用于通过接地线使接地端接地,以防止漏电等意外事故的发生。
可选的,图3示出了本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置的另一系统框图,参照图3,该容性设备电气运行模拟装置还可以包括:辅助开关1000,
辅助开关1000的一端与电源端100相连,用于将从电源端100输入的电源分为电压值不同多路电源,辅助开关1000另一端分别与信号发生器200、信号分配器300和功率放大器400相连,用于将分为电压值不同的电源分别输送给信号发生器200、信号分配器300和功率放大器400。
可选的,电源端100的220伏特交流电输入辅助开关1000后,产生+24伏特/1安培和+5伏特/1安培两组辅助电源,其中,+5伏特的辅助电源供给信号发生器200、信号分配器300工作;+24伏特的辅助电源供给功率放大器400工作。
本发明实施例提供的容性设备电气运行模拟装置,适合技能培训班使用,能够很好地使学员理解和掌握此类电气设备相对法带电检测的原理和操作技能,高效、简便的同时,具有更高的安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种容性设备电气运行模拟装置,其特征在于,包括:电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端,其中,
所述电源端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连,所述信号发生器与所述信号分配器相连,所述信号分配器包括两个信号输出端,每个信号输出端均通过功率放大器、变压器和容性负载分别与第一电流输出端或第二电流输出端相连;
所述模拟装置还包括:面板,所述面板包括第一电流获取区域和第二电流获取区域,所述第一电流获取区域用于获取第一电流输出端电流信号,所述第二电流获取区域用于获取第二电流输出端电流信号;
其中,所述第一电流获取区域包括第一电流端子和第二电流端子,第一电流端子与第一电流输出端相连,通过第一电流端子和第二电流端子短接来获取第一电流输出端电流信号;
其中,所述第二电流获取区域包括第三电流端子和第四电流端子,第三电流端子与第二电流输出端相连,通过第三电流端子和第四电流端子短接来获取第二电流输出端电流信号。
2.根据权利要求1所述的模拟装置,其特征在于,还包括:箱体,用于容纳电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端。
3.根据权利要求2所述的模拟装置,其特征在于,所述电源端、信号发生器、信号分配器、功率放大器、变压器、容性负载、第一电流输出端和第二电流输出端位于所述箱体的表面。
4.根据权利要求1所述的模拟装置,其特征在于,所述面板还包括:电源区域,所述电源区域包括交流电输入插座和电压开关,所述电压开关闭合后,通过所述交流电输入插座给电源端提供交流电。
5.根据权利要求1所述的模拟装置,其特征在于,
所述模拟装置还包括:接地端;
所述面板还包括:接地端子,与所述接地端相连,用于通过接地线使接地端接地。
6.根据权利要求1所述的模拟装置,其特征在于,所述信号分配器输出两路相位和幅度值均相同的信号。
7.根据权利要求1所述的模拟装置,其特征在于,还包括辅助开关,所述辅助开关一端与电源端相连,另一端分别与信号发生器、信号分配器和功率放大器相连。
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