CN107015120B - 一种接地精准判断试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接地精准判断试验系统，包含计算机、计算机显示器、第一通信电路、第二通信电路、第一控制器、第二控制器、电源开关、隔离变压器、第一综测仪、第二综测仪、断路器上接口、断路器下接口、模拟消弧线圈、第一模拟接地电路、第一模拟负载电路、第一模拟接地电容电路、第一模拟弧光接地电路、第一变频电机、第一谐波发生器、第二模拟接地电路、第二模拟负载电路、第二模拟接地电容电路、第二模拟弧光接地电路、第二变频电机、第二谐波发生器、第一组电流互感器、第二组电流互感器、第一母排和第二母排。本发明模拟10kV配电系统接地的各种情况，实现对接地精准判断装置的性能测试。

Description

一种接地精准判断试验系统

技术领域

本发明涉及一种试验系统，特别是一种接地精准判断试验系统。

背景技术

我国中压配电网络主要为非直接接地系统，即中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统。这样的系统发生单相接地故障后，故障电流很小，所以不必立即跳闸。但实际中由于过电压可能导致电缆爆炸、PT烧毁、母线烧毁、电厂机组停运等事故，所以必须尽快找出故障线路。

随着各种基于稳态分量和暂态分量的选线/测距原理的深入研究，形成了许多接地选线判断的装置，对这些装置的接地选线功能的测试就不可避免。因此迫切需要一种能够接地精准判断的试验系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种接地精准判断试验系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种接地精准判断试验系统，其特征在于：包含计算机、计算机显示器、第一通信电路、第二通信电路、第一控制器、第二控制器、电源开关、隔离变压器、第一综测仪、第二综测仪、断路器上接口、断路器下接口、模拟消弧线圈、第一模拟接地电路、第一模拟负载电路、第一模拟接地电容电路、第一模拟弧光接地电路、第一变频电机、第一谐波发生器、第二模拟接地电路、第二模拟负载电路、第二模拟接地电容电路、第二模拟弧光接地电路、第二变频电机、第二谐波发生器、第一组电流互感器、第二组电流互感器、第一母排和第二母排；

所述电源开关三路输入与电源连接，电源开关的三路输出与隔离变压器的三路输入连接，隔离变压器的三路输出与第一母排三路排线一端连接，第一母排三路排线另一端与断路器上接口连接，第一控制器与隔离变压器、模拟消弧线圈、第一模拟接地电路、第一模拟负载电路、第一模拟接地电容电路和第一模拟弧光接地电路连接，第一接触器一端连接第一母排，第一接触器另一端连接第一变频电机，第一接触器控制端与第一控制器连接，第二接触器一端连接第一母排，第二接触器另一端连接第一谐波发生器，第二接触器控制端与第一控制器连接，计算机和计算机显示器通过第一通信电路与第一控制器连接；

所述第二母排三路排线一端与断路器下接口连接，第二控制器与第二模拟接地电路、第二模拟负载电路、第二模拟接地电容电路和第二模拟弧光接地电路连接，第三接触器一端连接第二母排，第三接触器另一端连接第二变频电机，第三接触器的控制端与第二控制器连接，第四接触器一端连接第二母排，第四接触器另一端连接第二谐波发生器，第四接触器的控制端与第二控制器连接，计算机和计算机显示器通过第二通信电路与第二控制器连接。

进一步地，所述第一综测仪的电压输入端与第一母排连接，第一综测仪的电流端子与套在第一母排上的第一组电流互感器连接；第二综测仪的电压输入端与第二母排连接，第二综测仪的电流端子与套在第二母排上的第二组电流互感器连接。

进一步地，所述第一控制器和第二控制器包含控制器通信电路、控制器微处理器、控制器电源电路和控制器驱动电路，控制器通信电路与控制器微处理器连接，控制器通信电路与第一通信电路连接，控制器微处理器与控制器驱动电路连接，控制器电源电路与控制器通信电路、控制器微处理器和控制器驱动电路连接用于控制器供电。

进一步地，所述模拟消弧线圈包含线圈L1、L2、L3，控制器驱动电路的U0与隔离变压器的中性点连接，控制器驱动电路的U1、U2、U3分别与第一母排的三路排线连接，控制器驱动电路的开关K1、K2、K3的一端与U0连接，开关K1的另一端与线圈L1一端连接，开关K2的另一端与线圈L2一端连接，开关K3的另一端与线圈L3一端连接，线圈L1、L2、L3另一端接地。

进一步地，所述第一模拟接地电路和第二模拟接地电路包含电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，控制器驱动电路的开关K4、K5、K6一端与U1连接，控制器驱动电路的开关K7、K8、K9一端与U2连接，控制器驱动电路的开关K10、K11、K12一端与U3连接，开关K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12的另一端分别与电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的一端连接，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的另一端接地。

进一步地，所述第一模拟负载电路和第二模拟负载电路包含电抗L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12和电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18，控制器驱动电路的开关K22、K23、K24、K25、K26、K27的一端与U1连接，K22的另一端与电抗L4连接，K23的另一端与电抗L5连接，K24的另一端与电抗L6连接，K25的另一端与电阻R10连接，K26的另一端与电阻R11连接，K27的另一端与电阻R12连接；控制器驱动电路的K28、K29、K30、K31、K32、K33的一端与U2连接，K28的另一端与电抗L7连接，K29的另一端与电抗L8连接，K30的另一端与电抗L9连接，K31的另一端与电阻R13连接，K32的另一端与电阻R14连接，K33的另一端与电阻R15连接；控制器驱动电路的K34、K35、K36、K37、K38、K39的一端与U3连接，K34的另一端与电抗L10连接，K35的另一端与电抗L11连接，K36的另一端与电抗L12连接，K37的另一端与电阻R16连接，K38的另一端与电阻R17连接，K39的另一端与电阻R18连接；电抗L4、L5、L6和电阻R10、R11、R12的另一端与U2连接，电抗L7、L8、L9和电阻R13、R14、R15的另一端与U3连接，电抗L10、L11、L12和电阻R16、R17、R18的另一端与U1连接。

进一步地，所述第一模拟接地电容电路和第二模拟接地电容电路包含电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9, 控制器驱动电路的开关K13、K14、K15的一端与U1连接，控制器驱动电路的开关K16、K17、K18的一端与U2连接，控制器驱动电路的开关K19、K20、K21的一端与U3连接，开关K13、K14、K15、K16、K17、K18、K19、K20、K21的另一端与电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9一端连接, 电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9的另一端接地。

进一步地，所述控制器驱动电路的开关K40、K41的一端接地，K40的另一端与第一接触器A1连接，K41的另一端与第二接触器A2连接。

进一步地，所述控制器驱动电路的K42、K43、K44的一端与第一模拟弧光接地电路连接，K42的另一端与U1连接，K43的另一端与U2连接，K44的另一端与U3连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：用低压等效模拟10kV配电系统接地，通过模拟负载电路、模拟接地电路、模拟线路接地电容、变频电机、谐波发生器和模拟消弧线圈等模拟10kV配电系统接地的各种情况，实现对接地精准判断装置的性能测试。

附图说明

图1是本发明的一种接地精准判断试验系统的示意图。

图2是本发明的一种接地精准判断试验系统的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图所示，本发明的一种接地精准判断试验系统，包含计算机1、计算机显示器2、第一通信电路3、第二通信电路4、第一控制器5、第二控制器6、电源开关7、隔离变压器8、第一综测仪9、第二综测仪10、断路器上接口11、断路器下接口12、模拟消弧线圈13、第一模拟接地电路14、第一模拟负载电路15、第一模拟接地电容电路16、第一模拟弧光接地电路17、第一变频电机18、第一谐波发生器19、第二模拟接地电路20、第二模拟负载电路21、第二模拟接地电容电路22、第二模拟弧光接地电路23、第二变频电机24、第二谐波发生器25、第一组电流互感器26、第二组电流互感器27、第一母排28和第二母排29。

电源开关7三路输入与电源连接，电源开关7的三路输出与隔离变压器8的三路输入连接，隔离变压器8的三路输出与第一母排28三路排线一端连接，第一母排28三路排线另一端与断路器上接口11连接，第一控制器5与隔离变压器8、模拟消弧线圈13、第一模拟接地电路14、第一模拟负载电路15、第一模拟接地电容电路16和第一模拟弧光接地电路17连接，第一接触器A1一端连接第一母排28，第一接触器A1另一端连接第一变频电机18，第一接触器A1控制端与第一控制器5连接，第二接触器A2一端连接第一母排28，第二接触器A2另一端连接第一谐波发生器19，第二接触器A2控制端与第一控制器5连接，计算机1和计算机显示器2通过第一通信电路3与第一控制器5连接。

第二母排29三路排线一端与断路器下接口12连接，第二控制器6与第二模拟接地电路20、第二模拟负载电路21、第二模拟接地电容电路22和第二模拟弧光接地电路23连接，第三接触器A3一端连接第二母排29，第三接触器A3另一端连接第二变频电机24，第三接触器A3的控制端与第二控制器6连接，第四接触器A4一端连接第二母排29，第四接触器A4另一端连接第二谐波发生器25，第四接触器A4的控制端与第二控制器6连接，计算机1和计算机显示器2通过第二通信电路与4第二控制器6连接。

第一综测仪9的电压输入端与第一母排28连接，第一综测仪9的电流端子与套在第一母排28上的第一组电流互感器26连接。第二综测仪10的电压输入端与第二母排29连接，第二综测仪10的电流端子与套在第二母排29上的第二组电流互感器27连接。分别用于对电源侧和负载侧的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电压谐波、电流谐波的测量和记录

如图2所示，第一控制器5和第二控制器6包含控制器通信电路30、控制器微处理器31、控制器电源电路32和控制器驱动电路33，控制器通信电路30与控制器微处理器31连接，控制器通信电路30与第一通信电路3/第二通信电路4连接，控制器微处理器31与控制器驱动电路33连接，控制器电源电路32与控制器通信电路30、控制器微处理器31和控制器驱动电路33连接用于控制器供电。

模拟消弧线圈13包含线圈L1、L2、L3，控制器驱动电路33的U0与隔离变压器8的中性点连接，控制器驱动电路33的U1、U2、U3分别与第一母排28的三路排线连接，控制器驱动电路33的开关K1、K2、K3的一端与U0连接，开关K1的另一端与线圈L1一端连接，开关K2的另一端与线圈L2一端连接，开关K3的另一端与线圈L3一端连接，线圈L1、L2、L3另一端接地。

第一模拟接地电路14和第二模拟接地电路20包含电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，控制器驱动电路33的开关K4、K5、K6一端与U1连接，控制器驱动电路33的开关K7、K8、K9一端与U2连接，控制器驱动电路33的开关K10、K11、K12一端与U3连接，开关K4、K5、K6 、K7、K8、K9、K10、K11、K12的另一端分别与电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的一端连接，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的另一端接地。第一模拟接地电路14和第二模拟接地电路20为分相调节，接地电流调节范围为0－5A。

第一模拟负载电路15和第二模拟负载电路21包含电抗L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12和电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18，控制器驱动电路33的开关K22、K23、K24、K25、K26、K27的一端与U1连接，K22的另一端与电抗L4连接，K23的另一端与电抗L5连接，K24的另一端与电抗L6连接，K25的另一端与电阻R10连接，K26的另一端与电阻R11连接，K27的另一端与电阻R12连接；控制器驱动电路33的K28、K29、K30、K31、K32、K33的一端与U2连接，K28的另一端与电抗L7连接，K29的另一端与电抗L8连接，K30的另一端与电抗L9连接，K31的另一端与电阻R13连接，K32的另一端与电阻R14连接，K33的另一端与电阻R15连接；控制器驱动电路33的K34、K35、K36、K37、K38、K39的一端与U3连接，K34的另一端与电抗L10连接，K35的另一端与电抗L11连接，K36的另一端与电抗L12连接，K37的另一端与电阻R16连接，K38的另一端与电阻R17连接，K39的另一端与电阻R18连接；电抗L4、L5、L6和电阻R10、R11、R12的另一端与U2连接，电抗L7、L8、L9和电阻R13、R14、R15的另一端与U3连接，电抗L10、L11、L12和电阻R16、R17、R18的另一端与U1连接。第一模拟负载电路15和第二模拟负载电路21可以分相调节、三相同时调节和三相不平衡调节，调节容量为0－30kVA，8级可调，负载功率因数调节范围为0.6～1.0；可以模拟不同感性和阻性负载对零序电流检测的影响。

第一模拟接地电容电路16和第二模拟接地电容电路22包含电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9, 控制器驱动电路33的开关K13、K14、K15的一端与U1连接，控制器驱动电路33的开关K16、K17、K18的一端与U2连接，控制器驱动电路33的开关K19、K20、K21的一端与U3连接，开关K13、K14、K15、K16、K17、K18、K19、K20、K21的另一端与电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9一端连接, 电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9的另一端接地。第一模拟接地电容电路16和第二模拟接地电容电路22可以分相调节、三相同时调节和三相不平衡调节，调节容量为0－100μF，8级可调。

控制器驱动电路33的开关K40、K41的一端接地，K40的另一端与第一接触器A1连接，K41的另一端与第二接触器A2连接。控制器驱动电路33的K42、K43、K44的一端与第一模拟弧光接地电路17/第二模拟弧光接地电路23连接，K42的另一端与U1连接，K43的另一端与U2连接，K44的另一端与U3连接。第一模拟弧光接地电路17和第二模拟弧光接地电路23为分相调节，调节电流为0－5A；可以模拟稳态弧光接地和瞬时弧光接地。第一变频电机18和第二变频电机24的容量不小于10kVA；可以模拟负载频率变化对接地检测的影响。第一谐波发生器19和第二谐波发生器25的容量不小于10kVA；可以模拟不同谐波负载对接地检测的影响。隔离变压器8容量不小于30kVA，模拟消弧线圈电路13的工作电流不大于10A，8级可调。

本发明的工作原理：

1、需进行接地精准判断试验断路器的上端口与断路器上接口11连接，下端口与断路器下接口12连接。

2、各种状态的设置。

(1) 变压器中性点接地方式的设置

K1~K3均不合上，变压器中性点为不接地状态。

将K1~K3合上至少1个，变压器中性点为通过消弧线圈接地状态。根据投入电感量的不同处于欠补偿、过补偿或全补偿的状态。

(2) 模拟线路对地电容的设置

通过对K13~K21的控制，实现对模拟线路对地电容的设置。

(3) 模拟线路负载电感和负载电阻的设置

通过对K22~K39的控制，实现对模拟负载电感和模拟负载电阻的设置。通过对电感和电阻的投入数量的调整，可以实现对负载功率因数，负载不平衡的设置。

(4) 变频电机的控制

通过对K40控制A1变频电机接触器，从而启动变频电机。

(5) 谐波发生器的控制

通过对K41控制A2变频电机接触器，从而启动谐波发生器。

(6) 电阻性接地的模拟

将开关K4~K12合上至少1个，可以进行电阻性接地试验。根据模拟接地电阻投入量的不同，可以模拟不同的电阻性接地状态。通过改变该开关的动作节奏，可以模拟稳态电阻性接地或瞬时电阻性接地。

(7) 弧光接地的模拟

合上K42~K44开关中的1个，可以启动弧光发生器。，通过该开关的控制节奏，可以模拟稳态弧光接地或瞬时弧光接地。

3、计算机1通过第一通信口3与第一控制器5连接，通过第二通信口与第二控制器6连接。计算机通过对控制器5和控制器6内部的控制开关K1~K44的控制，设置不同排列组合，实现对各种小电流接地功能的试验。试验步骤如下：

3.1变压器中性点不接地系统（K1、K2、K3全断开），电源侧和负载侧都无接地。

3.2第一控制器5的K13-K15进行8种组合模拟线路长短（线路长短反映了对地电容容量不同），第一控制器5的K22-K27进行64种组合模拟不同负载状态，每种状态试验时间不小于1秒，测试受试装置是否误报接地故障；

3.3第一控制器5的K40闭合，重复3.2步骤，测试受试装置在有变频电机工作环境下是否误报接地故障；

3.4第一控制器5的K41闭合，重复3.2步骤，测试受试装置在有谐波工作环境下是否误报接地故障；

3.5将3.2－3.4的第一控制器5改为第二控制器6，重复3.2－3.4步骤，测试受试装置在负载侧相应工作状态下是否误报接地故障；

3.6变压器中性点经模拟消弧线圈电路13接地系统，第一控制器5的K1-K3进行8种组合模拟消弧线圈各种工作状态，重复3.2－3.5步骤，测试受试装置在模拟消弧线圈不同工作状态下是否误报接地故障；

3.9 第一控制器5的K4-K6组合8种接地状态，重复3.2－3.6步骤，测试受试装置在不同工作状态下电源侧发生接地情况下是否漏报接地故障；

3.10将3.9的第一控制器5改为第二控制器6，重复3.2－3.6步骤，测试受试装置在不同工作状态下负载侧发生接地情况下是否漏报接地故障；

3.11重复3.2－3.10步骤进行第二相和第三相的测试。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种接地精准判断试验系统，其特征在于：包含计算机、计算机显示器、第一通信电路、第二通信电路、第一控制器、第二控制器、电源开关、隔离变压器、第一综测仪、第二综测仪、断路器上接口、断路器下接口、模拟消弧线圈、第一模拟接地电路、第一模拟负载电路、第一模拟接地电容电路、第一模拟弧光接地电路、第一变频电机、第一谐波发生器、第二模拟接地电路、第二模拟负载电路、第二模拟接地电容电路、第二模拟弧光接地电路、第二变频电机、第二谐波发生器、第一组电流互感器、第二组电流互感器、第一母排和第二母排；

所述电源开关三路输入与电源连接，电源开关的三路输出与隔离变压器的三路输入连接，隔离变压器的三路输出与第一母排三路排线一端连接，第一母排三路排线另一端与断路器上接口连接，第一控制器与隔离变压器、模拟消弧线圈、第一模拟接地电路、第一模拟负载电路、第一模拟接地电容电路和第一模拟弧光接地电路连接，第一接触器一端连接第一母排，第一接触器另一端连接第一变频电机，第一接触器控制端与第一控制器连接，第二接触器一端连接第一母排，第二接触器另一端连接第一谐波发生器，第二接触器控制端与第一控制器连接，计算机和计算机显示器通过第一通信电路与第一控制器连接；

所述第二母排三路排线一端与断路器下接口连接，第二控制器与第二模拟接地电路、第二模拟负载电路、第二模拟接地电容电路和第二模拟弧光接地电路连接，第三接触器一端连接第二母排，第三接触器另一端连接第二变频电机，第三接触器的控制端与第二控制器连接，第四接触器一端连接第二母排，第四接触器另一端连接第二谐波发生器，第四接触器的控制端与第二控制器连接，计算机和计算机显示器通过第二通信电路与第二控制器连接；

所述第一模拟接地电路和第二模拟接地电路分别包含电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，控制器驱动电路的开关K4、K5、K6一端与U1连接，控制器驱动电路的开关K7、K8、K9一端与U2连接，控制器驱动电路的开关K10、K11、K12一端与U3连接，开关K4、K5、K6 、K7、K8、K9、K10、K11、K12的另一端分别与电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的一端连接，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的另一端接地；

所述第一模拟负载电路和第二模拟负载电路分别包含电抗L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12和电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18，控制器驱动电路的开关K22、K23、K24、K25、K26、K27的一端与U1连接，K22的另一端与电抗L4连接，K23的另一端与电抗L5连接，K24的另一端与电抗L6连接，K25的另一端与电阻R10连接，K26的另一端与电阻R11连接，K27的另一端与电阻R12连接；控制器驱动电路的K28、K29、K30、K31、K32、K33的一端与U2连接，K28的另一端与电抗L7连接，K29的另一端与电抗L8连接，K30的另一端与电抗L9连接，K31的另一端与电阻R13连接，K32的另一端与电阻R14连接，K33的另一端与电阻R15连接；控制器驱动电路的K34、K35、K36、K37、K38、K39的一端与U3连接，K34的另一端与电抗L10连接，K35的另一端与电抗L11连接，K36的另一端与电抗L12连接，K37的另一端与电阻R16连接，K38的另一端与电阻R17连接，K39的另一端与电阻R18连接；电抗L4、L5、L6和电阻R10、R11、R12的另一端与U2连接，电抗L7、L8、L9和电阻R13、R14、R15的另一端与U3连接，电抗L10、L11、L12和电阻R16、R17、R18的另一端与U1连接；

所述第一模拟接地电容电路和第二模拟接地电容电路分别包含电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9, 控制器驱动电路的开关K13、K14、K15的一端与U1连接，控制器驱动电路的开关K16、K17、K18的一端与U2连接，控制器驱动电路的开关K19、K20、K21的一端与U3连接，开关K13、K14、K15、K16、K17、K18、K19、K20、K21的另一端与电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9一端连接, 电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9的另一端接地；

所述控制器驱动电路的K42、K43、K44的一端与第一模拟弧光接地电路连接，K42的另一端与U1连接，K43的另一端与U2连接，K44的另一端与U3连接。

2.按照权利要求1所述的一种接地精准判断试验系统，其特征在于：所述第一综测仪的电压输入端与第一母排连接，第一综测仪的电流端子与套在第一母排上的第一组电流互感器连接；第二综测仪的电压输入端与第二母排连接，第二综测仪的电流端子与套在第二母排上的第二组电流互感器连接。

3.按照权利要求1所述的一种接地精准判断试验系统，其特征在于：所述第一控制器和第二控制器包含控制器通信电路、控制器微处理器、控制器电源电路和控制器驱动电路，控制器通信电路与控制器微处理器连接，控制器通信电路与第一通信电路连接，控制器微处理器与控制器驱动电路连接，控制器电源电路与控制器通信电路、控制器微处理器和控制器驱动电路连接用于控制器供电。

4.按照权利要求3所述的一种接地精准判断试验系统，其特征在于：所述模拟消弧线圈包含线圈L1、L2、L3，控制器驱动电路的U0与隔离变压器的中性点连接，控制器驱动电路的U1、U2、U3分别与第一母排的三路排线连接，控制器驱动电路的开关K1、K2、K3的一端与U0连接，开关K1的另一端与线圈L1一端连接，开关K2的另一端与线圈L2一端连接，开关K3的另一端与线圈L3一端连接，线圈L1、L2、L3另一端接地。

5.按照权利要求3所述的一种接地精准判断试验系统，其特征在于：所述控制器驱动电路的开关K40、K41的一端接地，K40的另一端与第一接触器A1连接，K41的另一端与第二接触器A2连接。