CN112485717A - 配电真型试验负载模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

配电真型试验负载模拟装置及方法，属于配网真型试验的技术领域，整个装置包括配网真型试验带负载装置、采集系统及试验控制平台。本发明由10Kv电源通过线路连接整个带有负载的开关回路、由开关回路控制平台控制开关的分合闸状态、由测量单元测量电气量、波形自动分析系统自动读取数值并加以分析；基于不同型号熔丝在相同电流下熔断时间不同来控制熔断器分闸，熔断器进出线端并连接至接地开关通过接地开关接地的原理而研制开发的试验装置，装置安装运输方便、控制开关系统安全可靠、采集系统录波精度高、试验运行时安全可靠。

Description

配电真型试验负载模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及一种配电真型试验负载模拟装置及方法，属于配网真型试验的技术领域。

背景技术

随着配网技术的不断发展，单相接地故障技术研究的越来越深，出现了中性点故障电流全补偿技术、接地点故障电流转移技术等新的故障处理技术，需要对配网单相断线故障的快速处理技术进行效果验证。现有技术不具备带负载进行真型断线试验的试验条件，无法对已安装投运的单相断线接地故障新设备新技术进行带负载断线试验条件下的故障研判、消弧、补偿等功能效果验证。

发明内容

本发明创造提供一种配电真型试验负载模拟装置及方法，解决现有技术中存在的无法进行故障研判、消弧、补偿的技术问题。

为了实现上述目的，本发明创造采用了如下技术方案：

配电真型试验负载模拟装置，包括电气一次结构、试验平台和采集系统，所述的电气一次结构中，变压器低压侧串联有可调电子和断路器K2；变压器高压侧，由电源方向至变压器方向，依次串联有断路器K1、隔离开关、熔断器；变压器高压侧待检测相的熔断器两端分别通过接地开关T1和T2接地。

所述的试验平台中包括有电源AC/DC、触摸屏、上位机、RS485通信、PLC、开关控制器，所述的电源AC/DC与触摸屏、PLC、开关控制器连接；上位机与触摸屏连接；触摸屏通过RS485通信与PLC连接，PLC的信号输出端连接开关控制器；所述的开关控制器控制断路器K1、断路器K2、隔离开关、接地开关T1和接地开关T2的通断。

所述的采集系统中包括测量单元，测量单元输出端连接示波器，示波器的信号输出端连接显示屏；测量单元中包括阻尼式分压器，阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧，用于检测电压；测量单元中包括罗氏线圈，罗氏线圈信号输出端通过积分放大器与示波器连接，罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2与地介质之间，用于检测电流。

利用所述的配电真型试验负载模拟装置进行模拟实验的方法，其步骤为：

1)通过需要的电流值，确定可调电阻的阻值；

2)通过可调电子的阻值计算出变压器高压侧的电流，再通过变压器高压侧的电流值确定A、B、C相熔断器安装熔丝的规格；

3)选择实验用接地介质，将罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2 与地介质之间，将阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧；

4)熔断器合闸；

5)通过试验平台的开关控制器，依次控制隔离开关、电路器K2、电路器K1合闸；

6)当测试相中熔断器熔丝熔断瞬间，通过开关控制器控制接地开关T1和接地开关T1 合闸；

7)据示波器记录的电源侧电流值与电压值，数据自动分析系统可计算出电流涌流值、稳态电流有效值和暂态零序电流幅值、暂态零序电压值、暂态负序电压值，通过对数据的分析可验证前端电网中选线开关动作是否正确。

本发明创造的有益效果：本发明提出一种配电真型试验负载模拟装置及方法，具备带负载进行单相断线接地故障的试验要求，以及多元化的采集系统、安全可靠的开关控制平台，具备满足不同介质做为接地点的试验条件，其开关控制平台安全可靠、试验回路装置操作简单布置快捷，示波器录波精度高、采集通道多等特点。

附图说明

图1为实施例1中配电真型试验负载模拟装置的电气一次原理图。

图2为实施例1中开关控制平台示意图。

图3为实施例1中控制回路二次原理图。

图4为实施例1中采集系统示意图。

图5为本发明测量单元阻尼式分压器、罗氏线圈采集位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明创造实施例中的附图，对发明创造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创造一部分实施例，而不是全部的实施例。

配电真型试验负载模拟装置，包括电气一次结构、试验平台和采集系统，所述的电气一次结构中，变压器低压侧串联有可调电子和断路器K2；变压器高压侧，由电源方向至变压器方向，依次串联有断路器K1、隔离开关、熔断器；变压器高压侧待检测相的熔断器两端分别通过接地开关T1和T2接地。

所述的试验平台中包括有电源AC/DC、触摸屏、上位机、RS485通信、PLC、开关控制器，所述的电源AC/DC与触摸屏、PLC、开关控制器连接；上位机与触摸屏连接；触摸屏通过RS485通信与PLC连接，PLC的信号输出端连接开关控制器；所述的开关控制器控制断路器K1、断路器K2、隔离开关、接地开关T1和接地开关T2的通断。

所述的采集系统中包括测量单元，测量单元输出端连接示波器，示波器的信号输出端连接显示屏；测量单元中包括阻尼式分压器，阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧，用于检测电压；测量单元中包括罗氏线圈，罗氏线圈信号输出端通过积分放大器与示波器连接，罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2与地介质之间，用于检测电流。

利用所述的配电真型试验负载模拟装置进行模拟实验的方法，其步骤为：

1)通过需要的电流值，确定可调电阻的阻值；

2)通过可调电子的阻值计算出变压器高压侧的电流，再通过变压器高压侧的电流值确定A、B、C相熔断器安装熔丝的规格；

3)选择实验用接地介质，将罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2 与地介质之间，将阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧；

4)熔断器合闸；

5)通过试验平台的开关控制器，依次控制隔离开关、电路器K2、电路器K1合闸；

6)当测试相中熔断器熔丝熔断瞬间，通过开关控制器控制接地开关T1和接地开关T1 合闸；

7)据示波器记录的电源侧电流值与电压值，数据自动分析系统可计算出电流涌流值、稳态电流有效值和暂态零序电流幅值、暂态零序电压值、暂态负序电压值，通过对数据的分析可验证前端电网中选线开关动作是否正确。

实施例1：

本实施例以模拟C相断线故障电源侧接地为例，结合附图说明具体实施步骤：

确定试验工况：选择试验接地介质用接地线连接安装并固定。用绝缘子隔离连接线与非接地介质的接触。

负载试验装置：通过调节电阻计算出变压器高压侧的电流，根据图1所示，以变压器高压侧30A为例，在A、B相熔断器安装100A熔丝，C相熔断器安装6.3A熔丝并在熔断后T1接地开关合闸连接至接地介质来模拟C相断线故障电源侧接地。安装固定后手动操作熔断器合闸。操作人员迅速撤离至安全区。

本发明的控制回路平台包括硬件系统和上位机软件系统两部分，其中硬件系统包括：电源AC/DC、PLC控制器、开关控制器、触摸屏、RS485通信。本发明配电真型试验带负载装置控制结构示意图如图2所示。电源AC/DC通过线路分别连接触摸屏、PLC控制器。触摸屏通过RS485通信连接至PLC控制器，触摸屏内嵌入有上位机软件系统。PLC控制器控制线与开关控制器连接。

触摸屏面板上的设备状态指示灯包括:运行，即红灯；停止，即绿灯；故障，即黄灯。各个开关的分合闸状态由PLC控制器通过通讯上传给触摸屏。本发明中所述触摸屏和PLC控制器之间采用RS485通信技术进行数据交换。触摸屏上的参数或指令通过RS485通信传给PLC控制器，PLC控制器控制开关控制器进而控制开关的分闸于合闸，设备合闸时红灯亮，分闸时绿灯亮。采用触摸屏，不仅可以减小控制回路的整体体积，同时设置分、合闸时间更加方便、灵活。在触摸屏面板上可以设置各个开关分合闸的顺序及控制分合闸动作时间，装置同时可以通过上位机软件里的模块实现分合闸动作功能。当达到开关状态有故障时，则自动停止试验，同时面板显示试验结束或故障信息。

根据图2所示，开关控制回路由电源AC/DC、触摸屏、PLC控制器和开关控制器组成。触摸屏通过RS485通信技术与PLC控制器连接，PLC控制器通过控制线与开关控制器连接发送动作指令。触控屏界面中合闸，即红灯；分闸，即绿灯；故障，即黄灯。隔离开关为可见断口、试验时通过触摸屏控制隔离开关合闸、5s后自动合闸K2断路器，开关动作正常后 PLC控制器在5s后自动合闸K1断路器，如果开关动作异常即不能按照要求进行开关，PLC 控制器会自动中断试验并按顺序断开开关，并在触摸屏上显示故障信息。K1断路器进线端为10Kv电源，合闸后整个试验回路带电。当C相熔断器熔丝断开瞬间PLC控制器控制T2接地开关合闸。完成此次单相断线故障接地试验。

如图3所示，是本发明控制回路二次原理图。直流24V电源给触摸屏供电，开关控制器由AC220供电。输入端连接各个开关控制器的分合闸端子。输入端连接各个开关控制器的分合闸指示端子。

根据图4所示采集系统由测量单元、示波器、数据自动分析系统构成。测量单元由具备测量精度高、更换测量位置方便的阻尼式分压器、罗氏线圈及积分放大器组成。

测量位置如图5所示，阻尼分压器连接在熔断器的进出线端采集故障相熔断器及非故障相熔断器两端的故障电压值、罗氏线圈安装在T1、T2接地开关与接地介质之间采集断线两端的故障电流值。罗氏线圈的出线端连接积分放大器、积分放大器的出线端与阻尼分压器的出线端连接至示波器。示波器具备高精度录波功能和多通道采集功能的特点。数据自动分析系统可将读取的电流涌流值、稳态电流有效值和暂态零序电流幅值等相关故障电流、电压值在显示屏上直观的显示出来，也可与之前采集的数据以图形或数据表格的形式观察分析。采集系统在K1、K2断路器合闸同时触发采集，采集完毕后在显示屏观察波形与采集数据的分析结果。根据示波器记录的电源侧电流值与电压值，数据自动分析系统可计算出电流涌流值、稳态电流有效值和暂态零序电流幅值、暂态零序电压值、暂态负序电压值等，通过对数据的分析可验证选线开关动作是否正确。断开试验电源，放电完毕后，将接地杆搭接至三个隔离开关断口上，更换接地介质，进行下一个试验工况试验。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.配电真型试验负载模拟装置，包括电气一次结构、试验平台和采集系统，其特征在于：所述的电气一次结构中，变压器低压侧串联有可调电子和断路器K2；变压器高压侧，由电源方向至变压器方向，依次串联有断路器K1、隔离开关、熔断器；变压器高压侧待检测相的熔断器两端分别通过接地开关T1和T2接地。

2.根据权利要求1所述的配电真型试验负载模拟装置，其特征在于：所述的试验平台中包括有电源AC/DC、触摸屏、上位机、RS485通信、PLC、开关控制器，所述的电源AC/DC与触摸屏、PLC、开关控制器连接；上位机与触摸屏连接；触摸屏通过RS485通信与PLC连接，PLC的信号输出端连接开关控制器；所述的开关控制器控制断路器K1、断路器K2、隔离开关、接地开关T1和接地开关T2的通断。

3.根据权利要求1所述的配电真型试验负载模拟装置，其特征在于：所述的采集系统中包括测量单元，测量单元输出端连接示波器，示波器的信号输出端连接显示屏；测量单元中包括阻尼式分压器，阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧，用于检测电压；测量单元中包括罗氏线圈，罗氏线圈信号输出端通过积分放大器与示波器连接，罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2与地介质之间，用于检测电流。

4.利用权利要求1-3任意一项所述的配电真型试验负载模拟装置进行模拟实验的方法，其特征在于，其步骤为：

1)通过需要的电流值，确定可调电阻的阻值；

2)通过可调电子的阻值计算出变压器高压侧的电流，再通过变压器高压侧的电流值确定A、B、C相熔断器安装熔丝的规格；

3)选择实验用接地介质，将罗氏线圈连接在接地开关T1与地介质之间、接地开关T2与地介质之间，将阻尼式分压器连接在待检测相熔断器的两侧；

4)熔断器合闸；

5)通过试验平台的开关控制器，依次控制隔离开关、电路器K2、电路器K1合闸；

6)当测试相中熔断器熔丝熔断瞬间，通过开关控制器控制接地开关T1和接地开关T1合闸；

7)据示波器记录的电源侧电流值与电压值，数据自动分析系统可计算出电流涌流值、稳态电流有效值和暂态零序电流幅值、暂态零序电压值、暂态负序电压值，通过对数据的分析可验证前端电网中选线开关动作是否正确。

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