CN105866720A - 一种直流系统故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种直流系统故障模拟装置，它包括一220V交流工作电源输入，所述的电源输入端连接有由第一调压单元和整流滤波单元串接而成的模拟直流电源，并在电源输入端还并联有由安全隔离变压器和第二调压单元串接而成的模拟不同电压的交流电源；所述的模拟直流电源通过一直流系统模拟电源输出开关相接于连接在直流系统检测装置上的模拟试验单元；所述模拟不同电压的交流电源通过一交流传入直流电源输出开关相接于同一模拟试验单元；所述模拟试验单元上相接有一对模拟的直流系统进行监测并显示各项试验参数的测量显示单元；它具有结构简单，重量轻，移动方便，使用安全可靠、操作简便等特点，它能满足直流系统不停电情况下、直流检测装置现场试验工作的需要。

Description

一种直流系统故障模拟装置

技术领域

本发明涉及的是一种直流系统故障模拟装置，属于电力直流系统运行和维护的工具技术领域。

技术背景

发电厂变电站直流系统担负着继电保护及自动装置、控制电源、事故照明等装置的供电任务。直流检测装置可以有效检测到直流系统运行中发生的各类故障，以确保直流系统的正常运行。在长期运行过程中，直流检测装置自身对直流系统的检测功能和准确性会发生变化，需要研制直流系统故障模拟装置来检验直流检测装置的各项功能是否完整准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单，重量轻，移动方便，使用安全可靠、操作简便的直流系统故障模拟装置，它能满足直流系统不停电情况下、直流检测装置现场试验工作的需要。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种直流系统故障模拟装置，它包括一220V交流工作电源输入，所述的电源输入端连接有由第一调压单元和整流滤波单元串接而成的模拟直流电源，并在电源输入端还并联有由安全隔离变压器和第二调压单元串接而成的模拟不同电压的交流电源；所述的模拟直流电源通过一直流系统模拟电源输出开关相接于连接在直流系统检测装置上的模拟试验单元；所述模拟不同电压的交流电源通过一交流传入直流电源输出开关相接于同一模拟试验单元；所述模拟试验单元上相接有一对模拟的直流系统进行监测并显示各项试验参数的测量显示单元。

作为优选：所述220V交流工作电源输入配置有一总电源开关；所述的模拟试验单元为接地故障模拟单元，它包括两路分别串接有接地试验插孔的接地支路，其中一接地支路为低阻、低容抗接地支路，它由一组多个并接的低电阻和两个低电容电路经过低投入按钮串接而成；另一接地支路为为高阻、高容抗接地支路，它由一组多个并接的高电阻和两个高电容电路经过高投入按钮串接而成；所述的低阻、低容抗接地支路和高阻、高容抗接地支路的连接线穿过现场直流检测装置的电流互感器，并在选择不同的电阻和电容及相应的投入按钮TA后进行各类接地故障的模拟；所述的测量显示单元连接在模拟直流电源接入的模拟试验单元直流母线上并对所述各类接地故障的模拟进行监测和各项试验参数显示。

作为优选：所述模拟试验单元直流母线上以及模拟不同电压的交流电源输出端上分别设置有一试验插孔，并在连接所述的两个试验插孔后进行模拟交流串直流母线故障；在模拟试验单元的两路接地支路上分别串接有两只接地试验插孔，并通过模拟不同电压的交流电源输出端上的试验插孔与两路接地支路上的各自一只接地试验插孔分别连接后进行模拟不同支路的交流传入故障；

所述的测量显示单元主要包括一对测量显示电路进行控制的、主要由P89V51RD2控制芯片构成的控制电路，一采用12位微功耗高速AD转换器和MC1403 2.5V精密电压基准电路构成的对模拟试验单元中直流正、负对地电压的采集电路，一采用SY05、AC30芯片、继电器CNT及电阻形成的用于测量正、负对地电压的单边桥电路，所述的控制电路分别连接所述的采集电路和单边桥电路以及采用LCD芯片的显示屏。

本发明具有结构简单，重量轻，移动方便，使用安全可靠、操作简便等特点，它能满足直流系统不停电情况下、直流检测装置现场试验工作的需要。

附图说明

图1是本发明所述直流系统故障模拟装置的原理框图。

图2是本发明所述直流系统故障模拟装置的系统图。

图3是本发明所述测量单元的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1、2所示，本发明所述的一种直流系统故障模拟装置，它包括一220V交流工作电源输入1，所述的电源输入1的端部连接有由第一调压单元2和整流滤波单元3串接而成的模拟直流电源，并在电源输入的端部还并联有由安全隔离变压器4和第二调压单元5串接而成的模拟不同电压的交流电源；所述的模拟直流电源通过一直流系统模拟电源输出开关ZK2相接于连接在直流系统检测装置6上的模拟试验单元7；所述模拟不同电压的交流电源至少通过一交流传入直流电源输出开关ZK3相接于同一模拟试验单元7；所述模拟试验单元7上相接有一对模拟的直流系统进行监测并显示各项试验参数的测量显示单元8。

图中所示，所述220V交流工作电源输入1配置有一总电源开关ZK1；所述的模拟试验单元7为接地故障模拟单元，它包括两路分别串接有接地试验插孔CK2、CK3、CK4、CK5的接地支路，其中一接地支路为低阻、低容抗接地支路，它由一组多个并接的低电阻和两个低电容电路经过低投入按钮TA1串接而成；另一接地支路为为高阻、高容抗接地支路，它由一组多个并接的高电阻和两个高电容电路经过高投入按钮TA2串接而成；所述的低阻、低容抗接地支路和高阻、高容抗接地支路的连接线穿过现场直流检测装置的电流互感器，并在选择不同的电阻和电容及相应的投入按钮后进行各类接地故障的模拟；所述的测量显示单元连接在模拟直流电源接入的模拟试验单元直流母线上并对所述各类接地故障的模拟进行监测和各项试验参数显示。

所述低阻、低容抗接地支路中的低电阻选择为10K、30K、50K、以及100K，两个低电容分别为2.2uf和10uf；所述高阻、高容抗接地支路中的高电阻选择为40K、80K、500K、以及800K，两个高电容分别为4.7uf和100uf。

本发明在模拟试验单元直流母线上以及模拟不同电压的交流电源输出端上分别设置有一试验插孔CK6、CK1，并在连接所述的两个试验插孔后进行模拟交流串直流母线故障；在模拟试验单元的两路接地支路上分别串接有两只接地试验插孔CK2、CK3和CK4、CK5，并通过模拟不同电压的交流电源输出端上的试验插孔CK1与两路接地支路上的各自一只接地试验插孔CK3、CK5分别连接后，可以模拟不同支路的交流传入故障。

图3所示，本发明所述的测量显示单元8主要包括一对测量显示电路进行控制的、主要由P89V51RD2控制芯片构成的控制电路，一采用12位微功耗高速AD转换器和MC1403 2.5V精密电压基准电路构成的对模拟试验单元中直流正、负对地电压的采集电路，一采用SY05、AC30芯片、继电器CNT及电阻形成的用于测量正、负对地电压的单边桥电路，所述的控制电路分别连接所述的采集电路和单边桥电路以及采用LCD芯片的显示屏。

本发明可以实现以下功能:

1）模拟直流系统母线及支路正、负对地绝缘电阻的降低引起的接地故障；

2）模拟直流系统母线及支路对地分布电容变化，对直流检测装置的测量影响；

3）模拟交流系统传入直流系统故障；

4）实现不影响直流系统运行，检测在线运行的直流检测装置；

5）对直流系统各类故障引起的继电保护、自动装置等二次设备的不正确动作进行分析。

实施例：

图1中，各单元功能说明如下：

AC220V： 工作电源220V交流输入；

调压单元：调节交流输入电压来控制直流输出电压，以满足不同电压等级的直流系统应用；

整流滤波单元：对输入的交流电进行整流、滤波，为直流系统提供一个模拟直流电源；

测量显示单元：对模拟的直流系统进行监测，显示各项试验参数；

模拟试验单元：模拟直流系统各种故障，以检测直流系统监测装置报故障的准确性，判断直流系统监测装置的性能。

安全隔离变压器：对AC220V电源进行隔离，保障试验过程人身、设备安全。

调压单元：模拟不同电压的交流电源串入直流系统的故障。

图2中，ZK1为装置总电源开关，ZK2为直流系统模拟电源输出开关，ZK3为交流传入直流电源输出开关。右边的+、-、地连接到直流系统检测装置。

接地故障模拟单元中CK1-CK6为试验插孔，通过不同的连接来模拟各类故障。连接CK1和CK6时可以模拟交流串直流母线故障，连接CK1和CK3和CK5时可以模拟不同支路的交流传入故障。

接地故障模拟单元中分为两个支路，支路一为低阻、低容抗接地支路，电阻选择10k、30k、50k、100k，电容选择2.2 uF、10Uf。支路二为高阻、高容抗接地支路，电阻选择40k、80k、500k、800k，电容选择4.7 uF、100uF。分别连接CK2和CK3或者CK4和CK5的+、- 级插孔，该连接线需要穿过现场直流检测装置的电流互感器，再选择不同的电阻和电容投入按钮TA实现各类接地故障的模拟。

图3所示，测量显示单元可以实时显示直流系统故障模拟的各项试验参数，来验证直流检测装置功能是否完善，数据是否准确；具体原理如下：

1）控制电路采用P89V51RD2微控制器，对测量显示电路进行控制；

2）直流正、负对地电压的采集采用12位微功耗高速AD转换器和MC1403 2.5V精密电压基准电路；

3）显示屏采用LCD芯片；

4）采用SY05、AC30芯片、继电器CNT及电阻形成单边桥，测量正、负对地电压，同时利用电压下降曲线及时间计算分布电容。

Claims (3)

1.一种直流系统故障模拟装置，它包括一220V交流工作电源输入，其特征在于所述的电源输入端连接有由第一调压单元和整流滤波单元串接而成的模拟直流电源，并在电源输入端还并联有由安全隔离变压器和第二调压单元串接而成的模拟不同电压的交流电源；所述的模拟直流电源通过一直流系统模拟电源输出开关相接于连接在直流系统检测装置上的模拟试验单元；所述模拟不同电压的交流电源通过一交流传入直流电源输出开关相接于同一模拟试验单元；所述模拟试验单元上相接有一对模拟的直流系统进行监测并显示各项试验参数的测量显示单元。

2.根据权利要求1所述的直流系统故障模拟装置，其特征在于所述220V交流工作电源输入配置有一总电源开关；所述的模拟试验单元为接地故障模拟单元，它包括两路分别串接有接地试验插孔的接地支路，其中一接地支路为低阻、低容抗接地支路，它由一组多个并接的低电阻和两个低电容电路经过低投入按钮串接而成；另一接地支路为为高阻、高容抗接地支路，它由一组多个并接的高电阻和两个高电容电路经过高投入按钮串接而成；所述的低阻、低容抗接地支路和高阻、高容抗接地支路的连接线穿过现场直流检测装置的电流互感器，并在选择不同的电阻和电容及相应的投入按钮TA后进行各类接地故障的模拟；所述的测量显示单元连接在模拟直流电源接入的模拟试验单元直流母线上并对所述各类接地故障的模拟进行监测和各项试验参数显示。

3.根据权利要求1或2所述的直流系统故障模拟装置，其特征在于所述模拟试验单元直流母线上以及模拟不同电压的交流电源输出端上分别设置有一试验插孔，并在连接所述的两个试验插孔后进行模拟交流串直流母线故障；在模拟试验单元的两路接地支路上分别串接有两只接地试验插孔，并通过模拟不同电压的交流电源输出端上的试验插孔与两路接地支路上的各自一只接地试验插孔分别连接后进行模拟不同支路的交流传入故障；

所述的测量显示单元主要包括一对测量显示电路进行控制的、主要由P89V51RD2控制芯片构成的控制电路，一采用12位微功耗高速AD转换器和MC1403 2.5V精密电压基准电路构成的对模拟试验单元中直流正、负对地电压的采集电路，一采用SY05、AC30芯片、继电器CNT及电阻形成的用于测量正、负对地电压的单边桥电路，所述的控制电路分别连接所述的采集电路和单边桥电路以及采用LCD芯片的显示屏。