CN109406955A - 一种模拟短路与接地故障装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟短路与接地故障装置，包括具有容置空间的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板和用于接线的后面板；且所述容置空间内设置处理单元，能够模拟故障的发生；其中，所述处理单元还包括散热器、隔板和主板，所述散热器设置于所述环氧板构成的放置空间内，所述隔板将相邻所述散热器分隔，所述主板设置于所述支架上；本发明主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。
Description
技术领域
本发明涉及的故障控制设备技术领域，尤其涉及一种模拟短路与接地故障装置。
背景技术
在实际配电网上由于运行安全稳定的要求一般难以进行故障实验来研究保护设备的性能，搭建模拟配电网的供电线路来进行故障模拟实验是进行配电网保护研究和保护设备测试的有效途径。
配电网的故障是随机而不可控的，因此对配电网保护的研究往往需要大量不同位置不同类型的故障研究才能较好把握配电网故障特点，其中电压的故障相角是电气故障很重要的参数，不同故障相角对电气设备产生的冲击是不同的，但由于在不同故障相角下模拟配电网故障比较困难，所以现有配电网故障模拟的研究中，均是在未考虑故障相角的情况下进行的，导致配单网保护研究和保护设备的测试均存在一定的缺陷；另一方面短路、断路及接地故障均是配电网常见的故障，在故障模拟实验中这些故障的模拟必不可少，而对于接地故障而言，接地位置的不同会造成不同类型的接地故障，其中弧光接地是比较严重的故障，设计能够集模拟多种故障为一体、根据需要在设定的故障相角下模拟相应的故障的装置均是存在困难的。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有模拟短路与接地故障装置存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种模拟短路与接地故障装置，其本装置主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种模拟短路与接地故障装置，包括具有容置空间的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板和用于接线的后面板；且所述容置空间内设置处理单元，能够模拟故障的发生；其中，所述处理单元还包括散热器、隔板和主板，所述散热器设置于所述环氧板构成的放置空间内，所述隔板将相邻所述散热器分隔，所述主板设置于所述支架上；其中，所述主板包括操控模块、控制模块、通讯模块和响应模块，所述操控模块包括就地组件、远方组件和调节组件，所述就地组件的一端与所述调节组件连接，并发送第一信号，所述就地组件的另一端和远方组件发送第二信号至控制模块；所述控制模块，与所述操控模块连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行识别处理转换成第三信号；所述通讯模块，能够接收所述第三信号，并根据所述第三信号进行反馈第四信号至所述控制模块；所述响应模块，与所述控制模块、通讯模块和调节组件连接，所述响应模块接收所述第四信号处理转换的第五信号。
本发明的有益效果：本发明设计科学合理，本装置主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，如单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障等故障类型，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器的整体结构示意图；
图2为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器中容置空间的整体结构示意图；
图3为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器去掉上盖的整体结构示意图；
图4为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述控制单元的整体结构示意图；
图5为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述散热器的结构示意图；
图6为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述前面板的整体结构示意图；
图7为本发明模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述后面板的整体结构示意图；
图8为本发明模拟短路与接地故障装置第二个实施例的电路原理示意图；
图9为本发明模拟短路与接地故障装置第二个实施例所述的第三转接端子排结构示意图；
图10为本发明模拟短路与接地故障装置第二个实施例所述的控制模块结构示意图；
图11为本发明模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的驱动电路结构示意图；
图12为本发明模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的第一转接端子排结构示意图；
图13为本发明模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的第二转接端子排结构示意图；
图14为本发明模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的电控制组件结构示意图；
图15为本发明模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的指示组件结构示意图；
图16为本发明模拟短路与接地故障装置第四个实施例所述的串口组件连接结构示意图；
图17为本发明模拟短路与接地故障装置第四个实施例所述的网口组件结构示意图；
图18为本发明模拟短路与接地故障装置第五个实施例所述的电源模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
参照图1～7，为本发明第一个实施例，提供了一种模拟短路与接地故障装置的整体结构示意图，如图1，一种模拟短路与接地故障装置包括具有容置空间S的壳体，壳体还包括用于调节的前面板100和用于接线的后面板200；且容置空间S内设置处理单元300，能够模拟故障的发生；其中，处理单元300还包括散热器303、隔板304和主板M，散热器303设置于环氧板302构成的放置空间内，隔板304将相邻散热器303分隔，主板M设置于支架305上。
具体的，本发明主体结构包括前面板100、后面板200以及处理单元300。具体的，控制器包括具有容置空间S的壳体，壳体还包括用于调节的前面板 100和用于接线的后面板200；且容置空间S内设置处理单元300，能够模拟故障的发生。当然的，前面板100和后面板200之间通过电气线路与处理单元300建立电路连接，进一步的，处理单元300还包括托盘301、环氧板302、支架305、散热器303、隔板304和主板M；两层环氧板302间距设置构成放置空间，且位于底部的环氧板302设置于托盘301上，位于顶部的环氧板302上设置支架305。其中散热器303设置于环氧板302构成的放置空间内，隔板304将相邻散热器303分隔，主板M设置于支架305上，需要说明的是，主板M为集成电路板，其上设置控制电路的元器件以及建立连接的线路。而环氧板302又称环氧玻璃纤维板，分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
进一步的，前面板100还包括调节旋钮101、指示灯102以及切换开关103，且后面板200还包括网络接口201、串口202、输入端204接线端子206、供电电源端子205和电源开关206，具体的，调节旋钮101用于故障过渡电阻的调档，且指示灯102对应不同的档位阻值且指示当前状态，切换开关103包括远方/切除/就地的切换开关，指示灯102对应的档位阻值包括0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω，且故障过渡电阻设置为金属性接地、低阻接地、中阻接地或高阻接地，网络接口201和串口202与外部设备，其中网络接口201采用RJ45型号、串口202为RS232/485，实现故障模拟柜支持本地或远方操作，通过本地的旋钮或以太网等人机接口进行设置等，且支持通过IRIG-B码对时。三相电压通过输入端204接入，输入端204为A相、B相、C相三相电压输入端；后面板200还包括供电电源端子205和电源开关206；且供电电源端子205设置L、N、G端。并最终通过选择调节旋钮101的位置和选择接线端子206之间配合进行不同故障场景的模拟发生，其中，接线端子206共设置有30个，30个接线端子206分别与30个电阻一端连接。
参照表1为前面板100的端子号与名称：
| 编号 | 对应相 | 备注 |
| 1 | A-N | A相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 2 | A-N | A相故障过渡电阻调节旋钮 |
| 3 | B-N | B相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 4 | B-N | B相故障过渡电阻调节旋钮 |
| 5 | C-N | C相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 6 | C-N | C相故障过渡电阻调节旋钮 |
| 7 | 远方/切除/就地切换开关 | |
| 8 | A-B | A-B相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 9 | B-C | B-C相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 10 | A-B | A-B相故障过渡电阻调节旋钮 |
| 11 | B-C | B-C相故障过渡电阻调节旋钮 |
| 12 | A-C | A-C相0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω故障过渡电阻指示灯 |
| 13 | A-C | A-C相故障过渡电阻调节旋钮 |
参照表2所示，为本实例X相端子的对应表（X为A相或B相或C相）：
| X-N相旋钮位置 | 过渡电阻（Ω） | 指示灯点亮 | 接线端子 | 备注 |
| 0 | 无 | 无 | 无 | 不接地 |
| 1 | 0 | 0Ω | X-G1 | X相经0Ω电阻接地 |
| 2 | 0.7 | 0.7Ω | X-G2 | X相经0.7Ω电阻接地 |
| 3 | 2 | 2Ω | X-G3 | X相经2Ω电阻接地 |
| 4 | 12 | 12Ω | X-G4 | X相经12Ω电阻接地 |
| 5 | 32 | 32Ω | X-G5 | X相经32Ω电阻接地 |
表3所示，为本实例X-Y相端子的对应表（X-Y相为A-B相或B-C或C-A相）：
| X-Y相旋钮位置 | 过渡电阻（Ω） | 指示灯点亮 | 接线端子 | 备注 |
| 0 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 1 | 0 | 0Ω | X-P1 | X相经0Ω电阻到Y相 |
| 2 | 0.7 | 0.7Ω | X-P2 | X相经0.7Ω电阻到Y相 |
| 3 | 2 | 2Ω | X-P3 | X相经2Ω电阻到Y相 |
| 4 | 12 | 12Ω | X-P4 | X相经12Ω电阻到Y相 |
| 5 | 32 | 32Ω | X-P5 | X相经32Ω电阻到Y相 |
本实施例中故障控制器包括的主要功能说明，例如：
就地控制：将“远方/ 切除/就地”切换开关设置为“就地”，面板上“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮有效。
调节A相、B相、C相、AB相、BC相、AC相故障电阻调节旋钮为不同的阻值，可实现不同的故障场景（如单相接地、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障）。
远程控制：将切换开关设置为“远方”，面板上过渡电阻设置旋钮操作无效，通过动态模拟仿真平台TCP设置相关参数模拟不同的故障场景。
切除：当“远方/ 切除/就地”切换开关设置为“切除”时，无论此前是“就地”或“远方“控制，所有操作失效，断开故障连接方式，指示灯全灭。
IGIR-B码对时：通过串口端口RS485+、RS485-外接对时前置对时。
具体示例如下：
就地控制可通过面板操作旋钮将“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”，通过对“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮进行选择实现不同的故障场景，并通过指示灯指示当前状态。
当需模拟单相接地故障方式，以“A相”经0Ω电阻接地故障为例，设置步骤如下：第一步，旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”； 第二步，旋转“A相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“A相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“A相”经“0Ω”电阻接地故障场景，。
当需模拟两相短路故障方式，以“AB相”经0Ω电阻短路故障为例，设置步骤如下：第一步，旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”；第二步，旋转“AB相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AB相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AB相”经“0Ω”电阻短路故障场景。
当需模拟两相短路接地故障方式，即两相电阻短路且两相中各单相经接地故障，以“AB相”经0Ω电阻短路且A相、B相经0Ω电阻接地故障为例，设置步骤如下：第一步，旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”； 第二步，旋转“AB相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AB相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AB相”经“0Ω”电阻短路故障场景； 第三步，旋转“A相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“A相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“A相”经“0Ω”电阻接地故障场景； 第四步，旋转“B相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“B相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“B相”经“0Ω”电阻接地故障场景。
当需模拟三相短路故障方式，以“ABC相”经0Ω电阻短路故障为例，设置步骤如下：第一步，旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”；第二步，旋转“AB相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AB相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AB相”经“0Ω”电阻短路故障场景；第三步，旋转“BC相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“BC相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“BC相”经“0Ω”电阻短路故障场景；第四步，旋转“AC相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AC相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AC相”经“0Ω”电阻短路故障场景。
当需模拟三相短路接地故障方式，即三相电阻短路且三相中各单相电阻接地故障，以“ABC相”经0Ω电阻短路且A相、B相、C相经0Ω电阻接地故障为例，设置步骤如下：第一步，旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“就地”；第二步，旋转“AB相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AB相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AB相”经“0Ω”电阻短路故障场景；第三步，旋转“BC相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“BC相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“BC相”经“0Ω”电阻短路故障场景；第四步，旋转“AC相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“AC相”旋钮右侧对应的“0Ω”指示灯亮，实现“AC相”经“0Ω”电阻短路故障场景；第五步，旋转“A相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“A相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“A相”经“0Ω”电阻接地故障场景；第六步，旋转“B相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“B相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“B相”经“0Ω”电阻接地故障场景；第七步，旋转“C相”旋钮设置为“0Ω”电阻，“C相”旋钮上方对应的“0Ω”指示灯亮，实现“C相”经“0Ω”电阻接地故障场景
当需远程控制时，可将“就地/切除/远方”切换开关设置为“远方”时，面板上“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮调节无效；旋转“就地/切除/远方”切换开关设置为“远方”，通过远程PC机TCP设定A、B、C三相不同故障方式实现不同的故障场景并启动，通过指示灯指示当前故障状态。
参照图8～10，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：主板M包括操控模块M-100、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400。具体的，操控模块M-100、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400相互配合，可真实模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，如单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障等故障类型，同时可灵活地调整接地方式，其中，操控模块M-100，可用于选取接地故障控制模式以及故障类型，其包括就地组件M-101、远方组件M-102和调节组件M-103，调节组件M-103与就地组件M-101的一端连接，并发送第一信号，就地组件M-101的另一端和远方组件M-102发送第二信号至控制模块M-200，通过就地组件M-101和远方组件M-102遥控可很便捷地构建不接地系统，其中，第一信号为调节组件M-103调控的有效指令信号，调节组件M-103为调节处理器，而第二信号为启动控制模块M-200的信号，需说明的是，调节组件M-103与调节旋钮101的A相、B相、C相、AB相、BC相和AC相旋钮；控制模块M-200，起到处理与调控通讯模块M-300和响应模块M-400的作用，其与操控模块M-100的就地组件M-101和远方组件M-102连接，用于接收第二信号，并根据第二信号进行识别处理转换成第三信号，需说明，控制模块M-200对其接收第二信号进行识别，识别是就地组件M-101还是远方组件M-102发送的信号，根据信号进行相应处理，使用时，根据选取故障控制模式不同，就地组件M-101和远方组件M-102仅有一个发送第二信号，其中，控制模块M-200为MCU；通讯模块M-300，用于完成通信功能，其能够接收第三信号，并根据第三信号进行反馈第四信号至控制模块M-200，其第三信号为启动通讯模块M-300的指令信号，通讯模块M-300与控制模块M-200采用双向传输方式输送信号；响应模块M-400，起到输送、驱动以及显示接地故障状态等作用，其与控制模块M-200、通讯模块M-300和调节组件M-103连接，响应模块M-400接收第四信号处理转换的第五信号，其中，第四信号为通讯模块M-300向控制模块M-200的反馈信号，而第五信号是第四信号经控制模块M-200处理反馈的信号。
进一步的，操控模块M-100还包括切除组件，切除组件用于断开所有操作从而使任何操作都无效的作用，需说明的是，就地组件M-101、远方组件M-102和切除组件均与切换开关103连接，就地组件M-101、远方组件M-102和切除组件分别为就地处理电路、远方处理电路和切除处理电路，使用时通过切换开关103进行选择远方/ 切除/就地的控制模式，当“远方/ 切除/就地”切换开关103设置为就地组件M-101时，与调节组件M-103连接的 “A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮有效，调节A相、B相、C相、AB相、BC相、AC相故障电阻调节旋钮为不同的阻值，可实现不同的故障场景（如单相接地、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障）；当“远方/ 切除/就地”切换开关103设置为远程组件M-102时，与调节组件M-103连接的“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮操作无效，通过外置P C机动态模拟仿真平台TCP设置相关参数模拟不同的故障场景，通过响应模块M-400的指示组件M-404指示当前故障状态，其中，TCP是是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议；当“远方/ 切除/就地”切换开关103设置为“切除”时，无论此前是“就地”或“远方“控制，所有操作失效，断开故障连接方式。
进一步的，控制模块M-200与操控模块M-100的就地组件M-101和远方组件M-102通过第三转接端子排N3建立连接，用于传输第二信号至控制模块M-200，需说明的是，第三转接端子排N3包括引脚1（GND JD）、引脚2（GND YF）、引脚3（+12V）、引脚4（+2.5V）、引脚5（switcher）和引脚6（GND），就地组件M-101和远方组件M-102分别与第三转接端子排N3的引脚1（GND JD）和引脚2（GND YF）相对应，引脚1（GND JD）、引脚2（GND YF）和引脚5（switcher）分别与控制模块M-200的引脚PB1（GND JD）、引脚PB0（GND YF）和PA4（switcher）相连接，即就地组件M-101和远方组件M-102的第二信号分别通过第三转接端子排N3的引脚1（GNDJD）、引脚2（GND YF）和引脚5（switcher）分别与控制模块M-200的引脚PB1（GND JD）、引脚PB0（GND YF）和PA4（switcher）传输，而引脚3（+12V）、引脚4（+2.5V）和引脚6（GND）分别连接12V电压、2.5V电压以及接地，起到供电与稳定的作用；同时控制模块M-200的引脚PA13（SWDIO）和引脚PA14（SWCLK）与外部jlink接口电路连接，其是用于程序烧录。
参照图11～15，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于上一个实施例的是：响应模块M-400包括驱动电路M-401、电控制组件M-402、通断组件M-403和指示组件M-404，驱动电路M-401、电控制组件M-402、通断组件M-403和指示组件M-404之间相配合，可实现驱动相应短路故障。具体的，响应模块M-400共设置有六个，六个响应模块M-400均包括驱动电路M-401、电控制组件M-402、通断组件M-403和指示组件M-404，其中，驱动电路M-401用于实现驱动高电平升压和反向输出低电平的作用，其与控制模块M-200连接，接收第五信号，且向电控制组件M-402发送第六信号，需说明的是，第五信号是第四信号经控制模块M-200处理反馈的信号，而第六信号是第五信号由经驱动电路M-401处理反馈的信号，其指示组件M-404与指示灯102连接，指示灯102对应不同的档位阻值且指示当前状态。
进一步的，六个驱动电路M-401均包括译码芯片M-401a、第一驱动芯片M-401b和第二驱动芯片M-401c，第一驱动芯片M-401b用于驱动高电平升压，第二驱动芯片M-401c用于驱动高电平升压和反向输出低电平的作用，其译码芯片M-401a通过第一驱动芯片M-401b与第二驱动芯片M-401c建立连接，并接收的第五信号，再通过第一驱动芯片M-401b和第二驱动芯片M-401c转换成第六信号发送，其中，控制模块M-200包括引脚PC0（1A0）、引脚PC1（1A1）、引脚PC2（1A2）、引脚PC3（6A0）、引脚PC4（6A1）、引脚PC5（6A2）、引脚PC6（2A0）、引脚PC7（2A1）、引脚PC8（2A2）、引脚PC9（5A0）、引脚PCM-10（5A1）、引脚PC11（5A2）、引脚PE0（3A0）、引脚PE1（3A1）、引脚PE2（3A2）、引脚PE3（4A0）、引脚PE4（4A1）、引脚PE5（4A2）和引脚PD4（E0），其中，引脚PD4（E0）分别与六个译码芯片M-401a的引脚E3（E0）连接，而引脚PC0（1A0）、引脚PC1（1A1）、引脚PC2（1A2）、引脚PC3（6A0）、引脚PC4（6A1）、引脚PC5（6A2）、引脚PC6（2A0）、引脚PC7（2A1）、引脚PC8（2A2）、引脚PC9（5A0）、引脚PCM-10（5A1）、引脚PC11（5A2）、引脚PE0（3A0）、引脚PE1（3A1）、引脚PE2（3A2）、引脚PE3（4A0）、引脚PE4（4A1）和引脚PE5（4A2）18个控制模块M-200的引脚三三分别与六个译码芯片M-401a的引脚A0（XA0）、引脚A1（XA1）和引脚A3（XA3）连接（其X为1、2、3、4、5和6中一个数值）；需说明的是，译码芯片M-401a为3-8译码器，具体的，译码芯片M-401a、第一驱动芯片M-401b和第二驱动芯片M-401c的型号分别为SN74HCT138PW、SN74LSO4DR和ULNM-2003L。
进一步的，电控制组件M-402通过第一转接端子排N1接收第二驱动芯片M-401c的第六信号和调节组件M-103根据接收第一信号处理转换的第七信号，对其进行识别，并根据第六信号和第七信号发送响应信号，第七信号为经过调节组件M-103处理向电控制组件M-402发送的指令信号，其中，第一转接端子排N1共设置有两个，调节组件M-103的“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮每个均设置有0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω档位，其“A相”、“B相”、“C相”、“AB相”、“BC相”、“AC相”旋钮的M-30个档位和六个第二驱动芯片M-401c的引脚OUI1（YKX 1）、引脚OUI2（YKX 2）、引脚OUI3（YKX 3）、引脚OUI4（YKX 4）和引脚OUI5（YKX 5）（其X为1、2、3、4、5和6中一个数值）共M-30个引脚，两两对应为一组分别与两个第一转接端子排N1的M-30个引脚相连接，而与第一转接端子排N1的M-30个引脚对应的M-30个端口分别与M-30个电控制组件M-402的引脚1连接，需说明的是，电控制组件M-402为断电器。
进一步的，通断组件M-403能够接收响应信号，并根据响应信号向通讯模块M-300的网口组件M-301发送故障状态信号，同时向指示组件M-404发送指示信号；此外，三相电压通过输入端204接入，输入端204与响应模块M-400的通断组件M-403，通断组件M-403通过接线端子206与外部故障过渡电阻一端连接，另一端接地，其中，通断组件M-403设置有M-30个（对应图中SX1、SX2、SX3、SX4 和SX5，其X为1、2、3、4、5和6中一个数值），M-30个通断组件M-403的引脚1分别与相应的第一转接端子排N1的M-30个端口连接，通断组件M-403通过第二转接端子排N2与电控制组件M-402进行连接，第二转接端子排N2；需说明的是，通断组件M-403为交流接触器，起到开关的作用，从而真实模拟相间短路故障与接地故障的各种类型。
以YK6_1为例，首先经过驱动电路M-401的译码芯片M-401a（SN74HCT138PW）选通Y1，经过第一驱动芯片M-401b将电平升高到5V，然后再经过第二驱动芯片M-401c将电平升高到12V且反向，控制YK6_1输出低电平，电控制组件M-402的3和4会吸合，即第二转接端子排N2的contactor6_1与电控制组件M-402的2M-20V_6连接，从而控制了通断组件M-403闭合（即S61闭合），相应的指示组件M-404的指示灯亮。
参照图16和图17，为本发明的第四个实施例，该实施例不同于以上实施例的是：网络接口201和串口202通过第四转接端子排N4分别与通讯模块M-300的串口组件M-302和网口组件M-301建立连接，网络接口201和串口202与外部设备，具体的，通过网口组件M-301实现远程控制、设置各种故障场景与接地场景、程序升级以及故障状态信号等等，网口组件M-301用于外部GPS对时装置通过IRIG-B对时，实现主时钟保持同步；串口组件M-302和网口组件M-301的一端均与控制模块M-200连接，串口组件M-302和网口组件M-301的另一端通过第四转接端子排N4分别与外部设备的GPS对时装置和PC机建立连接，需说明的是，串口组件M-302与第四转接端子排N4的引脚11（2-485-）、引脚12（2-485+）、引脚13（1-485-）和引脚14（1-485+）连接。
进一步的，串口组件M-302包括第三驱动芯片M-302a、第一收发芯片M-302b和第二收发芯片M-302c，第三驱动芯片M-302a能够接收控制模块M-200的第三信号，并与第一收发芯片M-302b和第二收发芯片M-302c建立连接，其中，第三驱动芯片M-302a起到驱动隔离的作用，其引脚VIA（TXD2）、VOC（RXD2）、VIB（TXD1）和VOD（RXD2）与控制模块M-200的引脚PA1（TXD2）、PA2（RXD2）、PA9（TXD1）和PAM-10（RXD2）连接，第三驱动芯片M-302a为ADUM1M-402驱动芯片，第一收发芯片M-302b和第二收发芯片M-302c均为MAX13488芯片（485芯片）。
网口组件M-301包括网卡芯片M-301a和网络变压器M-301b，网卡芯片M-301a的一端与控制模块M-200进行连接，另一端通过网络变压器M-301b与外部PC机连接，需说明的是，网卡芯片M-301a型号为DM9000A1，其引脚SD0～15（DB0～15）15个引脚分别与控制模块M-200的引脚PD14～15（DB0～1）、PD0～1（DB2～3）、PE7～15（DB4～12）和PD8～M-10（DB13～15）15个引脚对应连接，网卡芯片M-301a的引脚CMD（A0）、引脚INT（NETINT）、引脚IOR（OE）、引脚IOW（WE）、引脚CS（CSI）和引脚PWRST（NETRST）分别与控制模块M-200的引脚PD11（A0）、引脚PB11（NETINT）、引脚PD4（OE）、引脚PD5（WE）、引脚PD7（CSI）和引脚PA8（NETRST）连接，网络变压器M-301b型号为H1M-102（M-10M/M-100M），其接线TIN-、TIN+、TO+和TO-分别与第四转接端子排N4的引脚3（TIN-）、引脚4（TIN+）、引脚5（TO+）和引脚6（TO-）连接，较好的，网络变压器M-301b与第四转接端子排N4之间还设置有静电保护组件M-301c，起到稳压、保护电路的作用。
参照图18，为本发明的第五个实施例，该实施例不同于以上实施例的是：本主体结构还包括电源模块M-500，起到转换电压的作用，使其输送的电压适用于操控模块M-100、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400使用，从而使操控模块M-100、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400能够运行，需说明供电电源端子205与电源模块M-500连接。具体的，电源模块M-500，用于给操控模块M-100、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400供电，其包括第一转换组件M-501、第二转换组件M-502、第三转换组件M-503和电源隔离组件M-504，第一转换组件M-501、第二转换组件M-502、第三转换组件M-503和电源隔离组件M-504均为转换电路，起到降压与电源隔离的作用，进一步的，第一转换组件M-501包括K7805-M-1000芯片和元件（电阻、电容等），K7805-M-1000芯片和元器件构成的的电路可实现降压，可将输入12V电压转换为5V电压输出，输出的5V电压分别输送至第二转换组件M-502和驱动电路M-401的第一驱动芯片M-401b和第二驱动芯片M-401c使用，需说明的是，第二转换组件M-502、第一驱动芯片M-401b和第二驱动芯片M-401c三者并联；第二转换组件M-502包括AMS1117-3.3芯片和元件（电阻、电容等），元件和AMS1117-3.3芯片构成的电路起到稳定降压的作用，可将输入5V电压转换为3.3V电压输出，输出的3.3V电压分别输送至第三转换组件M-503、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400使用，其第三转换组件M-503、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400相互并联设置；第三转换组件M-503包括U_TL431芯片和元件（电阻、电容等），元件和U_TL431芯片构成的电路起到稳定降压的作用，其U_TL431是可控精密稳压源，可将输入3.3V电压转换为2.5V电压输出，输出的2.5V电压分别输送至控制模块M-200和网口组件M-301的网络变压器M-301b响应模块M-400使用；其第三转换组件M-503、控制模块M-200、通讯模块M-300和响应模块M-400相互并联设置，其电源隔离组件M-504为数字电源与模拟电源，用于数字地与模拟地的隔离。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征）。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种模拟短路与接地故障装置，其特征在于：包括具有容置空间（S）的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板（100）和用于接线的后面板（200）；且所述容置空间（S）内设置处理单元（300），能够模拟故障的发生；
其中，所述处理单元（300）还包括散热器（303）、隔板（304）、支架（305）和主板（M），所述散热器（303）设置于所述环氧板（302）构成的放置空间内，所述隔板（304）将相邻所述散热器（303）分隔，所述主板（M）设置于所述支架（305）上；
其中，所述主板（M）包括操控模块（M-100）、控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和响应模块（M-400），所述操控模块（M-100）包括就地组件（M-101）、远方组件（M-102）和调节组件（M-103），所述就地组件（M-101）的一端与所述调节组件（M-103）连接，并发送第一信号，所述就地组件（M-101）的另一端和远方组件（M-102）发送第二信号至控制模块（M-200）；所述控制模块（M-200），与所述操控模块（M-100）连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行识别处理转换成第三信号；所述通讯模块（M-300），能够接收所述第三信号，并根据所述第三信号进行反馈第四信号至所述控制模块（M-200）；所述响应模块（M-400），与所述控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和调节组件（M-103）连接，所述响应模块（M-400）接收所述第四信号处理转换的第五信号。
2.如权利要求1 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述处理单元（300）还包括托盘（301）、环氧板（302）和支架（305）；
两层所述环氧板（302）间距设置构成放置空间，且位于底部的所述环氧板（302）设置于所述托盘（301）上，位于顶部的所述环氧板（302）上设置所述支架（305）。
3.如权利要求1或2 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述前面板（100）还包括调节旋钮（101）、指示灯（102）以及切换开关（103）；
所述调节旋钮（101）用于故障过渡电阻的调档，且所述指示灯（102）对应不同的档位阻值且指示当前状态，所述切换开关（103）包括远方/切除/就地的切换开关；
其中，所述调节旋钮（101）与调节组件（M-103）连接，所述切换开关（103）与就地组件（M-101）、远方组件（M-102）和切除组件连接。
4.如权利要求3所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述后面板（200）还包括网络接口（201）、串口（202）、输入端（204）和接线端子（207）；
其中，所述网络接口（201）和所述串口（202）通过第四转接端子排（N4）分别与所述通讯模块（M-300）的串口组件（M-302）和网口组件（M-301）建立连接，所述网络接口（201）和所述串口（202）与外部设备，三相电压通过所述输入端（204）接入，所述输入端（204）与所述响应模块（M-400）的通断组件（M-403），所述通断组件（M-403）通过所述接线端子（207）与外部故障过渡电阻连接。
5.如权利要求4所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述后面板（200）还包括供电电源端子（205）和电源开关（206）；且所述供电电源端子（205）设置L、N、G端。
6.如权利要求1、2、4和5任一所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述响应模块（M-400）还包括驱动电路（M-401）和电控制组件（M-402），所述驱动电路（M-401）与所述控制模块（M-200）连接，并接收所述第五信号，且向所述电控制组件（M-402）发送第六信号。
7.如权利要求6 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述驱动电路（M-401）包括译码芯片（M-401a）、第一驱动芯片（M-401b）和第二驱动芯片（M-401c），所述译码芯片（M-401a）通过所述第一驱动芯片（M-401b）与所述第二驱动芯片（M-401c）建立连接，并接收的第五信号，再通过所述第一驱动芯片（M-401b）和第二驱动芯片（M-401c）转换成第六信号发送。
8.如权利要求7所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述电控制组件（M-402）通过第一转接端子排（N1）接收所述第二驱动芯片（M-401c）的第六信号和所述调节组件（M-103）根据接收第一信号处理转换的第七信号，对其进行识别，并根据所述第六信号和第七信号发送响应信号。
9.如权利要求8 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述通断组件（M-403）能够接收所述响应信号，并根据所述响应信号向所述通讯模块（M-300）的网口组件（M-301）和所述响应模块（M-400）的指示组件（M-404）发送故障状态信号。
10.如权利要求9 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述指示组件（M-404）与指示灯（102）连接，所述指示灯（102）对应不同的档位阻值且指示当前状态。
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