CN114200244A - 用于电力二次设备的环境应力试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于电力二次设备的环境应力试验系统，属于电力技术领域。所述用于电力二次设备的环境应力试验系统包括环境试验室，以及在所述环境试验室内设置的环境模拟系统、电气控制设备、故障模拟系统，所述环境模拟系统用于生成所述电力二次设备所处环境的综合环境参数，所述电气控制设备用于控制所述环境模拟系统生成所述综合环境参数，并对所述电力二次设备进行综合环境应力试验，所述故障模拟系统，配合所述环境模拟系统，用于模拟所述电力二次设备试验的电网各类故障和异常运行工况。通过环境模拟系统形成多种不同环境影响因素的共同作用，模拟户外电网真实运行环境。

Description

用于电力二次设备的环境应力试验系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体地涉及一种用于电力二次设备的环境应力试验系统。

背景技术

电网的运行环境复杂，涵盖高温、高寒、高湿、强光照、覆冰雪、以及高场强电磁场等。实际应用中，尤其配电网是向用户供电的最后一个环节，遍布各地城镇，线路较多，所处各地环境复杂多变，经常性发生故障，由于电力二次设备的存在，才使得电网故障能够及时切除，隔离故障线路，并且可以提前发现存在的隐患，从而及时处理隐患，保障电力系统的稳定和供电可靠性，因此，环境复杂对电力二次设备的可靠性提出了严苛的要求。根据相关资料统计表明，每年电力故障中，由电网侧引起的故障相对于整个电力故障的比例高达80%。再有，大量分布式能源和新型负荷接入电网，传统电网正在向能源互联网过渡，如广泛应用在配电网中的采集单元、故障指示器、FTU以及DTU等各种电力二次设备，其功能及可靠性直接影响电网安全可靠运行，而设备厂商仅能考核终端设备基本功能是否符合设备研制的要求。

尤其，目前在芯片转国产化过程中，设备厂商采用国产化芯片替代后，如不经过严格分析和论证，关键芯片的性能可能有所下降，将导致电力二次设备可靠性下降，甚至导致不正确动作次数增加，影响电力系统安全。因此，有必要开展电力二次设备的可靠性及其关键芯片在真实电力环境下测试验证工作，分析电力二次设备关键芯片的质量水平，基于电力现场环境评估对电力二次设备的影响，从而确保国产芯片替代后不会降低电力二次设备可靠性等指标，保障电力系统安全稳定运行。

现有对电力二次设备的试验主要为型式试验，即高低温，盐雾、淋雨等试验分别逐项进行，功能试验则通过检测设备产生一定的电气量另外开展，并不制造电网的实际环境，且检测设备产生的电压、电流量也不符合实际电网的运行特性。实际的配电网，各种高低温、盐雾等恶劣环境和电网的电磁环境异常运行工况是并存的，每种环境影响因素并不会单独作用于电力二次设备，而是同时进行的，因此传统的单一性型式试验无法复现电力真实环境下的电力二次设备的功能、性能及可靠性，导致在电力现场挂装后出现各种质量及可靠性问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于电力二次设备的环境应力试验系统，该用于电力二次设备的环境应力试验系统用于解决传统的单一性型式试验无法复现电力真实环境下的电力二次设备的功能、性能及可靠性，导致在电力现场挂装后出现各种质量及可靠性问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于电力二次设备的环境应力试验系统，该用于电力二次设备的环境应力试验系统包括环境试验室，以及在所述环境试验室内设置的环境模拟系统、电气控制设备、故障模拟系统，所述环境模拟系统用于生成所述电力二次设备所处环境的综合环境参数，所述电气控制设备用于控制所述环境模拟系统生成所述综合环境参数，并对所述电力二次设备进行综合环境应力试验，所述故障模拟系统，配合所述环境模拟系统，用于模拟所述电力二次设备试验的电网各类故障和异常运行工况。

可选的，所述环境模拟系统包括以下两者或多者：循环系统、环境制热系统、环境制冷系统、加湿系统、排水系统、盐雾系统、光照系统、喷淋系统、覆冰制冷系统。

可选的，所述环境试验室的后侧盖板内设置有后机箱，所述电气控制设备被设置在后机箱内，所述后机箱内还设置有系统设备。

可选的，所述循环系统包括：鼓风电机，被设置在所述环境试验室的外顶部；风轮，被设置在所述环境试验室的后侧盖板内，与所述鼓风电机通过传动轴连接；送风口，被设置在所述环境试验室的后侧盖板的上部；进风口，被设置在所述环境试验室的后侧盖板的下部。所述电气控制设备还用于控制所述循环系统完成所述环境试验室内的热交换，包括：所述电气控制设备控制所述鼓风电机转动，以完成所述循环系统的多次循环过程。

可选的，所述多次循环过程中，一次循环过程包括：所述鼓风电机转动时带动所述风轮，在所述环境试验室的后侧盖板下方形成负压，使所述环境试验室内的空气从所述进风口吸入，带着所述环境试验室的后侧盖板内的热量和/或雾化蒸汽进入所述风轮，通过所述送风口送出。

可选的，所述环境制热系统被设置在所述环境试验室的后侧盖板内，所述环境制热系统包括加热器。

可选的，所述环境制冷系统包括高温压缩机和低温压缩机。所述电气控制设备还用于：当降温幅度未达到所述低温压缩机的预设启动温度时，控制所述高温压缩机进行一级高温制冷；当降温幅度大于所述预设启动温度时，控制所述高温压缩机和所述低温压缩机进行二级低温制冷。

可选的，所述环境制冷系统还包括冷凝器、第一电磁阀、第二电磁阀、蒸发冷凝器、蒸发器，其中，所述高温压缩机通过所述冷凝器连接所述蒸发器，在所述冷凝器与所述蒸发器的一条通路上设置有所述第二电磁阀，在所述冷凝器与所述蒸发器的另一条通路上设置有所述第一电磁阀和所述蒸发冷凝器，所述低温压缩机通过所述蒸发冷凝器连接所述蒸发器。

可选的，所述控制所述高温压缩机进行一级高温制冷，包括：控制所述高温压缩机将冷媒介质压缩为高温高压蒸汽，在所述冷凝器中进行降温后，通过节流装置生成低温低压制冷介质；控制所述第二电磁阀打开、所述第一电磁阀关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发器完成环境制冷。

可选的，所述控制所述高温压缩机和所述低温压缩机进行二级低温制冷，包括：控制所述低温压缩机启动运行；控制所述第一电磁阀打开、所述第二电磁阀关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发冷凝器后，通过所述节流装置生成二级低温低压冷媒介质，所述二级低温低压冷媒介质通过所述蒸发器完成环境制冷。

可选的，所述环境制冷系统还包括冷水机和单向止回阀，其中，所述冷水机通过循环水管道连接所述冷凝器，所述单向止回阀设置在所述冷水机的回水管道出口。

可选的，所述加湿系统包括雾化蒸汽喷嘴、水箱浮球、多个平行加热容器和泄压阀。所述电气控制设备还用于：控制所述多个平行加热容器加热，并控制蒸汽由所述雾化蒸汽喷嘴喷入所述环境试验室，当所述环境试验室内的湿度达到预设湿度时，关闭所述雾化蒸汽喷嘴；控制所述多个平行加热容器的加热温度降低，当所述环境试验室内的湿度低于所述预设湿度时，开启所述雾化蒸汽喷嘴；当所述多个平行加热容器内的压力超出预设压力时，控制所述泄压阀泄压。

可选的，所述环境试验室的两侧盖板的底部设置有排水槽，连接所述排水系统，且所述排水系统被设置于所述后机箱的底部，其中，所述排水系统包括净化器和蓄水箱，其中所述蓄水箱内设置有第一液位阀和第二液位阀。所述电气控制设备还用于：当所述蓄水箱装满水时，所述第一液位阀和第二液位阀闭合，控制水泵排水；当所述蓄水箱排空水时，所述第一液位阀和第二液位阀打开，控制水泵停止。

可选的，所述环境试验室的两侧盖板上设置有雾化喷嘴，通过管道连接所述盐雾系统，所述盐雾系统包括盐水箱、空压机、饱和桶。

可选的，所述光照系统被设置在所述环境试验室的顶部盖板上，所述光照系统包括氙灯。

可选的，所述环境试验室的顶部盖板上设置有淋雨管道，连接所述喷淋系统。

可选的，所述喷淋系统包括水箱、抽水泵、变频器、流量计。

可选的，所述环境试验室的顶部盖板上设置有覆冰管道，连接所述覆冰制冷系统。

可选的，所述覆冰制冷系统包括涡旋式压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、覆冰水箱、循环泵、送水泵。

可选的，所述环境模拟系统还包括清洗系统，所述环境试验室的顶部四周设置带有清洗喷头的清洗管道，连接所述清洗系统。

可选的，所述清洗系统包括潜水泵和水箱。

可选的，所述环境模拟系统还包括排气系统。

可选的，所述故障模拟系统包括隔离变压器、故障投入开关、互感器、线路阻抗、相间故障开关、相间接地开关、选相开关、弧光投切开关、单相接地开关，其中，所述隔离变压器连接电源和所述故障投入开关，所述故障投入开关连接所述互感器，所述互感器通过所述线路阻抗连接所述相间故障开关，所述相间故障开关连接所述相间接地开关后连接地线，所述互感器通过所述线路阻抗还连接所述选相开关，所述选相开关连接所述弧光投切开关，所述弧光投切开关连接所述单相接地开关。

通过上述技术方案，本发明实施例提供了用于电力二次设备的环境应力试验系统，通过环境模拟系统形成多种不同环境影响因素的共同作用，模拟户外电网真实运行环境，并可以干预和控制电网正常和异常工况，通过综合环境应力试验和故障模拟对电力二次设备和核心芯片的综合性能进行评估。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的用于电力二次设备的环境应力试验系统的结构示意图；

图2是示例环境应力试验系统的结构示意图一；

图3是示例环境应力试验系统的结构示意图二；

图4是示例循环系统的结构示意图；

图5是示例环境制冷系统的结构示意图；

图6是示例加湿系统的结构示意图；

图7是示例排水系统的结构示意图；

图8是示例喷淋系统的结构示意图；

图9是示例覆冰制冷系统的结构示意图；

图10是示例故障模拟系统的结构示意图。

附图标记说明

1 环境试验室； 2 电气控制设备；

100 环境模拟系统； 24 故障模拟系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明实施例提供的用于电力二次设备的环境应力试验系统的结构示意图，请参考图1，该用于电力二次设备的环境应力试验系统可以包括环境试验室1，以及在所述环境试验室1内设置的环境模拟系统100、电气控制设备2、故障模拟系统24。

所述环境模拟系统100用于生成所述电力二次设备所处环境的综合环境参数，所述电气控制设备2用于控制所述环境模拟系统100生成所述综合环境参数，并对所述电力二次设备进行综合环境应力试验，所述故障模拟系统24，配合所述环境模拟系统100，用于模拟所述电力二次设备试验的电网各类故障和异常运行工况。

优选的，所述环境试验室1的后侧盖板内设置有后机箱，所述电气控制设备2被设置在后机箱内，所述后机箱内还设置有系统设备。

请结合图2、图3所示的示例环境应力试验系统的结构示意图，其中，环境试验室1的内部空间可以由不锈钢材质焊接组成，与外层之间有保温隔热材料，隔绝外界热交换；门的四周布置防火阻燃密封橡胶。环境试验室1的后机箱装有系统设备（图中未示出）和电气控制设备2。在环境试验室1的箱体侧方可以设置电力二次设备试验品的接线口3。

其中，系统设备可以包括压缩机、水箱、水泵等所有产生环境试验室箱体功能的设备。

其中，电气控制设备2可以配置有组态界面25，用于人机可视化交互。

优选的，所述环境模拟系统100可以包括以下两者或多者：循环系统、环境制热系统（图中未示出）、环境制冷系统、加湿系统、排水系统、盐雾系统、光照系统17、喷淋系统、覆冰制冷系统。以模拟电力二次设备的多种不同的综合环境因素。

请结合图2、图3及图4，优选的，所述循环系统5可以包括：鼓风电机28，被设置在所述环境试验室1的外顶部；风轮29，被设置在所述环境试验室1的后侧盖板4内，与所述鼓风电机28通过传动轴连接；送风口（图中未示出），被设置在所述环境试验室1的后侧盖板4的上部；进风口（图中未示出），被设置在所述环境试验室1的后侧盖板4的下部。

所述电气控制设备2还用于控制所述循环系统5完成所述环境试验室1内的热交换，包括：所述电气控制设备2控制所述鼓风电机28转动，以完成所述循环系统5的多次循环过程。

优选的，多次循环过程中，一次循环过程可以包括：所述鼓风电机28转动时带动所述风轮29，在所述环境试验室1的后侧盖板4下方形成负压，使所述环境试验室1内的空气从所述进风口吸入，带着所述环境试验室1的后侧盖板4内的热量和/或雾化蒸汽进入所述风轮，通过所述送风口送出。

优选的，所述环境制热系统（图中未示出）被设置在所述环境试验室的1后侧盖板4内，所述环境制热系统可以包括加热器6。

如图所示的示例，所述环境试验室1后侧盖板4内可以设置循环系统5，后侧盖板4内装有环境制热系统的加热器6；后侧盖板4内还装有环境制冷系统的蒸发器7；后侧盖板4还装有加湿系统的雾化蒸汽喷嘴9。以示例说明，鼓风电机28转动时带动风轮29，在后侧盖板4内风轮29的下方形成负压，将环境试验室1内的空气从下部吸入，带着后侧盖板4内热量和/或雾化蒸汽进入风轮29，再由风轮29叶片从上部送出，形成一次循环过程。不断进行，从而完成环境试验室1内的热交换。

请结合图2、图3及图5，优选的，所述环境制冷系统可以包括高温压缩机30和低温压缩机31，所述电气控制设备2还用于：当降温幅度未达到所述低温压缩机31的预设启动温度时，控制所述高温压缩机30进行一级高温制冷；当降温幅度大于所述预设启动温度以下时，控制所述低温压缩机31进行二级低温制冷。

进一步地，所述环境制冷系统8还可以包括冷凝器32、第一电磁阀35、第二电磁阀36、蒸发冷凝器38、蒸发器7，其中，所述高温压缩机30通过所述冷凝器32连接所述蒸发器7，在所述冷凝器32与所述蒸发器7的一条通路上设置有所述第二电磁阀36，在所述冷凝器32与所述蒸发器7的另一条通路上设置有所述第一电磁阀35和所述蒸发冷凝器38，所述低温压缩机31通过所述蒸发冷凝器38连接所述蒸发器7。冷凝器32与低温压缩机31之间还设置有膨胀容器34。

优选的，所述控制所述高温压缩机30进行一级高温制冷，包括：控制所述高温压缩机30将冷媒介质压缩为高温高压蒸汽，在所述冷凝器32中进行降温后，通过节流装置生成低温低压制冷介质；控制所述第二电磁阀36打开、所述第一电磁阀35关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发器7完成环境制冷。

如图所示的示例，本发明实施例优选采用双级复叠式制冷，冷媒介质可以为R404和R22，两级制冷相互配合。可以预设低温压缩机启动温度点（即预设启动温度），可使降温幅度在短时间内达到-60℃。在降温幅度不大，未达到低温压缩机31的预设启动温度时，进行一级高温制冷，也可以保障制冷速率达到要求。例如，控制高温压缩机30将冷媒介质压缩为高温高压蒸汽，通过油分离器后在冷凝器32中进行降温后，生成低温高压制冷介质，送入过滤器经过过滤，控制所述第二电磁阀36打开、所述第一电磁阀35关闭，通过节流装置生成低温低压制冷介质，再将低温低压制冷介质送入蒸发器7从而为环境降温。

优选的，所述控制所述高温压缩机30和所述低温压缩机31进行二级低温制冷，包括：控制所述低温压缩机31启动运行；控制所述第一电磁阀35打开、所述第二电磁阀36关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发冷凝器38后，通过所述节流装置生成二级低温低压冷媒介质，所述二级低温低压冷媒介质通过所述蒸发器7完成环境制冷。

承接上述示例，当降温幅度达到低温压缩机31预设启动温度以下时，单启动一级高温制冷已经无法满足降温温度和速率的要求，所以可以先进行一级高温制冷，在达到温度点后，高温压缩机30制冷速率将会下降，低温压缩机31配合启动运行，同时控制所述第一电磁阀35打开、所述第二电磁阀36关闭，高温冷媒介质停止进入蒸发器7制冷，而送入冷凝蒸发器38的为低温低压冷媒介质冷凝，降温后生成低温高压制冷介质，再通过节流装置生成二级低温冷媒介质，二级低温冷媒介质进入蒸发器7为环境进一步制冷，达到设定的温度。

本发明实施例优选的蒸发器7可以由低温蒸发器和高温蒸发器两部分组成，分别作为二级低温制冷和一级高温制冷与环境的热交换器。冷凝器32可以为水冷冷凝器，可以分为两部分空间，作为一级高温制冷的主要冷凝设备，可以为高温冷媒降温，且高温冷媒降温空间较大，还可以在二级低温制冷启动后，先为低温冷媒预冷后，再经过滤器送入冷凝蒸发器38，可以大大提高低温降温速率，为一级高温压缩机减轻负荷，延长压缩机的使用寿命，并且可以再次利用冷凝器32温度，充分节能。

进一步优选的，所述环境制冷系统8还包括冷水机33和单向止回阀37，其中，所述冷水机33通过循环水管道连接所述冷凝器32，所述单向止回阀37设置在所述冷水机33的回水管道出口。

如图所示的示例，冷水机33可以被放置于室外底楼，与环境试验室形成较大的高度差，循环管道可以有百米以上。在冷水机33运行时，送水、回水流程在循环管道和冷水机33储水罐内处于容量动态平衡，可以稳定运行。但停机后，将有大量的循环水回流至冷水机33储水罐，储水罐由于超出容量而溢出。当再次开机时，储水罐的水会再次全部抽至循环管道，而补水速率不及抽水速率，触发冷水机33缺水保护动作而停机，循环水将再此回流溢出，持续进行会造成冷水机33频繁启停和水资源的浪费，也将导致冷水机33及环境制热系统8无法正常工作运行。因此，在冷水机33回水管道出口加装单向止回阀37。当冷水机33开启时，单向止回阀37导通，循环水送入冷凝器32升温，回水至储水罐制冷，冷水机33关闭时，回水管道上单向止回阀37截止，无法回流，送水管道由于水泵的停机而截止。因此保障了循环冷凝系统的正常运行。

请结合图2、图3、图4及图6，优选的，所述加湿系统10包括雾化蒸汽喷嘴9、水箱浮球39、多个平行加热容器40和泄压阀41。

本发明实施例优选的电气控制设备2还可以用于：控制所述多个平行加热容器40加热，并控制蒸汽由所述雾化蒸汽喷嘴9喷入所述环境试验室1，当所述环境试验室1内的湿度达到预设湿度时，关闭所述雾化蒸汽喷嘴9；控制所述多个平行加热容器40的加热温度降低，当所述环境试验室内1的湿度低于所述预设湿度时，开启所述雾化蒸汽喷嘴9；当所述多个平行加热容器40内的压力超出预设压力时，控制所述泄压阀41泄压。

如图所示的示例，可以通过水箱浮球39控制进水，当控制加湿时，可以由环境试验室1内温湿度传感器26和多个平行加热容器40配合工作，例如，控制多个平行加热容器40开始加热，蒸汽由雾化蒸汽喷嘴9喷入环境试验室1，提升环境湿度；当达到预设湿度时，控制雾化蒸汽喷嘴9关闭；加热温度降低，在低于预设湿度时，雾化蒸汽喷嘴9开启继续加湿，当多个平行加热容器40内超出预设压力时，由泄压阀41泄压。通过循环系统5辅助，可迅速提升环境试验室1内的环境湿度。

请结合图2、图3及图7，优选的，所述环境试验室1的两侧盖板的底部设置有排水槽11，连接所述排水系统12，且所述排水系统12被设置于所述后机箱的底部，其中，所述排水系统12可以包括净化器42和蓄水箱43，其中所述蓄水箱43内设置有第一液位阀和第二液位阀。

本发明实施例优选的电气控制设备2还用于：当所述蓄水箱43装满水时，所述第一液位阀和第二液位阀闭合，控制水泵排水；当所述蓄水箱43排空水时，所述第一液位阀和第二液位阀打开，控制水泵停止。

其中，水泵可以是由两个液位阀（第一液位阀和第二液位阀）控制，两个液位阀的阀门全部闭合时，控制水泵启动进行排水，全部打开时，控制水泵停止，等待蓄水。进一步地，两个液位阀其中一个可以设置在蓄水箱43顶部，另一个可以设置在蓄水箱43底部。因此，两个液位阀全部闭合说明水面已经淹没两个高度的阀门了，代表满水状态，此时控制水泵开启。反之，两个液位阀全部打开就代表水面下去了，控制水泵停止，代表等待蓄水状态。

如图所示的示例，所述环境试验室1地面可以向后方向整体垂直下降，例如下降3°，排水系统12可以安装于后机箱底端，低于环境试验室1地面，以使试验用水可以自然进入排水系统12，经过净化器42后，流入蓄水箱43，由水泵抽出。蓄水箱43内可以安装第一液位阀和第二液位阀，可以分别处于近蓄水箱43的近顶部和近底部。当所述蓄水箱43装满水时，两液位阀全部闭合，控制水泵排水；当所述蓄水箱43排空水时，两液位阀全部打开，控制水泵停止工作，等待蓄水。当不采用液位阀时，水泵需要连续工作，即使没有试验排水，水泵也将一直工作；采用一个液位阀时，如果持续排水，水泵会连续频繁启停，造成能耗加大，水泵寿命缩减，本发明实施例优选通过第一液位阀和第二液位阀解决上述问题。而净化环节还可以避免盐雾沉淀等试验后含离子水流入下水管道，腐蚀管道。

请参考图2和图3，优选的，所述环境试验室1的两侧盖板上设置有雾化喷嘴13，通过管道连接所述盐雾系统（图中未示出），所述盐雾系统包括盐水箱、空压机、饱和桶。

优选的，所述光照系统17被设置在所述环境试验室1的顶部盖板上，所述光照系统17包括氙灯。

如图所示的示例，光照系统17可以包括布置于环境试验室1顶部的四个氙灯，每个氙灯有散热器辅助散热，氙灯通过高强度防爆玻璃照向环境试验室1内，模拟阳光照射。氙灯后端连接至整流器，可以由组态界面25调节光强，例如可以达到1200W/m²的光强。

请结合图2、图3及图8，优选的，所述环境试验室1的顶部盖板上设置有淋雨管道18，连接所述喷淋系统19。

其中，所述喷淋系统可以包括水箱、抽水泵、变频器、流量计44。

如图所示的示例，喷淋系统19可以模拟自然环境降雨，喷淋系统19可以包括水箱、抽水泵，变频器，流量计44等。空心浮球可以实现自动控制水箱进水，当进行降雨试验时，由组态界面25设定降雨量、和/或时间，流量计44可以监视水流速率，继而反馈给电气控制设备2，以控制变频器调节抽水泵转速至设定值，保持动态平衡。水流可以流入纵向布置在环境试验室1顶部的淋雨管道18，从淋雨喷头撒落水滴，完成模拟降雨试验。

请结合图2、图3及图9，所述环境试验室1的顶部盖板上设置有覆冰管道（图中未示出），连接所述覆冰制冷系统。

其中，所述覆冰制冷系统可以包括涡旋式压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、覆冰水箱、循环泵45、送水泵46。

如图所示的示例，覆冰制冷系统用于覆冰试验，需要环境制冷系统8配合进行完成。环境温度下降时，环境制冷系统在环境试验室1内喷射水雾，水雾覆盖在测试电力二次设备表面，由于温度降低，水雾在表面层层凝结，完成一定厚度的覆冰。本发明实施例优选的，为了提升覆冰速率，减轻环境制冷系统长时间工作负荷，可以对覆冰用水进行预冷。覆冰制冷系统与环境制冷系统可以各自独立运行，不互相影响。如图所示，覆冰制冷系统可以包括涡旋式压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，覆冰水箱，循环泵45，送水泵46等。通过浮式阀自动控制进水，由涡旋式压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等制冷设备给覆冰用水降温，循环泵45完成水箱底部冷水与底部常温水的循环，均衡箱内温度，送水泵46将冰水送至环境试验室1顶部横向布置覆冰管道喷洒，再配合环境制冷系统完成覆冰试验。

请参考图2和图3，优选的，所述环境模拟系统还包括清洗系统，所述环境试验室1的顶部四周设置带有清洗喷头的清洗管道15，连接所述清洗系统。

其中，所述清洗系统可以包括潜水泵和水箱。

优选的，所述环境模拟系统还包括排气系统22。

请结合图1、图2、图3及图10，优选的，所述故障模拟系统24包括隔离变压器47、故障投入开关48、互感器49、线路阻抗、相间故障开关50、相间接地开关51、选相开关52、弧光投切开关53、单相接地开关54。

其中，所述隔离变压器47连接电源和所述故障投入开关48，所述故障投入开关48连接所述互感器49，所述互感器49通过所述线路阻抗连接所述相间故障开关50，所述相间故障开关50连接所述相间接地开关51后连接地线，所述互感器49通过所述线路阻抗还连接所述选相开关52，所述选相开关52连接所述弧光投切开关53，所述弧光投切开关53连接所述单相接地开关54。

如图所示的示例，环境试验室1内上方可以布置架空线路23，由电源点连接至故障模拟系统24。故障模拟系统24可以为依据实际电力设备，按照真实电网的接线要求和参数搭建的电力试验系统，可以进行选线装置的故障选线试验和配网自动化装置检验检测，以及继电保护装置的校验和整定等。故障模拟系统24模拟了实际电网各类故障和异常运行工况，通过设置架空线路，经穿墙套管从上部穿过环境试验室1，再配合上述综合环境应力试验功能，施加严酷程度不同的外界气候环境，形成电磁和气候多种综合环境应力耦合的测试平台。将电力二次设备试验终端置于环境试验室1内运行，可以充分评估电力二次设备在复杂环境下的稳定性和故障切除能力。

如图所示，本发明实施例优选的故障模拟系统24可以由隔离变压器47、故障投入开关48、互感器49、线路阻抗、相间故障开关50、相间接地开关51、选相开关52、弧光投切开关53、单相接地开关54等核心单元组成。隔离变压器47连接电源，隔绝试验时的故障电流，避免上级保护勿动；故障投入开关48为快速开关，可以通过确定故障发生时的相位，精准控制故障发生时刻；互感器49用来监测试验时的电流电压和序分量；线路可以为Π型等值电路，由一定长度实际线路的电抗和对地电容等值而来，电抗和电容均可调节，以此来模拟改变线路长度和故障发生距离；相间故障开关50可以合两路，设置两相短路，也可以合三路，设置三相短路故障；相间接地开关51配合相间故障开关50，合闸时可以设置两相或三相短路接地故障形式。可以通过三个选相开关52互相闭锁，作为选择接地故障时的故障相；弧光投切开关53可以为选择一般性接地故障和孤光接地时所用；单相接地开关54连接可变电阻、可变电容、可变电感，通过单相接地开关54的开闭，以及弧光投切开关53可以设置金属性接地、非金属性接地等不同接地故障类型。

故障模拟系统24可以具有多条出线和复杂的系统网架来模拟真实电网，以上仅以穿越环境试验室1的一条支线和核心故障发生单元作为功能和设计说明。

据此，本发明实施例为了提高针对电力二次设备的试验检测技术，设计了用于电力二次设备的环境应力试验系统，通过环境模拟系统形成多种不同环境影响因素的共同作用，模拟户外电网真实运行环境，并可以干预和控制电网正常和异常工况，通过综合环境应力试验和故障模拟对电力二次设备和核心芯片的综合性能进行评估。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (23)

1.一种用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述用于电力二次设备的环境应力试验系统包括环境试验室，以及在所述环境试验室内设置的环境模拟系统、电气控制设备、故障模拟系统，

所述环境模拟系统用于生成所述电力二次设备所处环境的综合环境参数，

所述电气控制设备用于控制所述环境模拟系统生成所述综合环境参数，并对所述电力二次设备进行综合环境应力试验，

所述故障模拟系统，配合所述环境模拟系统，用于模拟所述电力二次设备试验的电网各类故障和异常运行工况。

2.根据权利要求1所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境模拟系统包括以下两者或多者：循环系统、环境制热系统、环境制冷系统、加湿系统、排水系统、盐雾系统、光照系统、喷淋系统、覆冰制冷系统。

3.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境试验室的后侧盖板内设置有后机箱，所述电气控制设备被设置在后机箱内，所述后机箱内还设置有系统设备。

4.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述循环系统包括：

鼓风电机，被设置在所述环境试验室的外顶部；

风轮，被设置在所述环境试验室的后侧盖板内，与所述鼓风电机通过传动轴连接；

送风口，被设置在所述环境试验室的后侧盖板的上部；

进风口，被设置在所述环境试验室的后侧盖板的下部；

所述电气控制设备还用于控制所述循环系统完成所述环境试验室内的热交换，包括：

所述电气控制设备控制所述鼓风电机转动，以完成所述循环系统的多次循环过程。

5.根据权利要求4所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述多次循环过程中，一次循环过程包括：所述鼓风电机转动时带动所述风轮，在所述环境试验室的后侧盖板下方形成负压，使所述环境试验室内的空气从所述进风口吸入，带着所述环境试验室的后侧盖板内的热量和/或雾化蒸汽进入所述风轮，通过所述送风口送出。

6.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境制热系统被设置在所述环境试验室的后侧盖板内，

所述环境制热系统包括加热器。

7.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境制冷系统包括高温压缩机和低温压缩机，

所述电气控制设备还用于：

当降温幅度未达到所述低温压缩机的预设启动温度时，控制所述高温压缩机进行一级高温制冷；

当降温幅度大于所述预设启动温度时，控制所述高温压缩机和所述低温压缩机进行二级低温制冷。

8.根据权利要求7所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境制冷系统还包括冷凝器、第一电磁阀、第二电磁阀、蒸发冷凝器、蒸发器，

其中，所述高温压缩机通过所述冷凝器连接所述蒸发器，在所述冷凝器与所述蒸发器的一条通路上设置有所述第二电磁阀，在所述冷凝器与所述蒸发器的另一条通路上设置有所述第一电磁阀和所述蒸发冷凝器，

所述低温压缩机通过所述蒸发冷凝器连接所述蒸发器。

9.根据权利要求8所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述控制所述高温压缩机进行一级高温制冷，包括：

控制所述高温压缩机将冷媒介质压缩为高温高压蒸汽，在所述冷凝器中进行降温后，通过节流装置生成低温低压制冷介质；

控制所述第二电磁阀打开、所述第一电磁阀关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发器完成环境制冷。

10.根据权利要求9所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述控制所述高温压缩机和所述低温压缩机进行二级低温制冷，包括：

控制所述低温压缩机启动运行；

控制所述第一电磁阀打开、所述第二电磁阀关闭，所述低温低压制冷介质通过所述蒸发冷凝器后，通过所述节流装置生成二级低温低压冷媒介质，所述二级低温低压冷媒介质通过所述蒸发器完成环境制冷。

11.根据权利要求8所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境制冷系统还包括冷水机和单向止回阀，

其中，所述冷水机通过循环水管道连接所述冷凝器，

所述单向止回阀设置在所述冷水机的回水管道出口。

12.根据权利要求1所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述加湿系统包括雾化蒸汽喷嘴、水箱浮球、多个平行加热容器和泄压阀，

所述电气控制设备还用于：

控制所述多个平行加热容器加热，并控制蒸汽由所述雾化蒸汽喷嘴喷入所述环境试验室，当所述环境试验室内的湿度达到预设湿度时，关闭所述雾化蒸汽喷嘴；

控制所述多个平行加热容器的加热温度降低，当所述环境试验室内的湿度低于所述预设湿度时，开启所述雾化蒸汽喷嘴；

当所述多个平行加热容器内的压力超出预设压力时，控制所述泄压阀泄压。

13.根据权利要求3所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境试验室的两侧盖板的底部设置有排水槽，连接所述排水系统，且所述排水系统被设置于所述后机箱的底部，

其中，所述排水系统包括净化器和蓄水箱，其中所述蓄水箱内设置有第一液位阀和第二液位阀，

所述电气控制设备还用于：

当所述蓄水箱装满水时，所述第一液位阀和第二液位阀闭合，控制水泵排水；

当所述蓄水箱排空水时，所述第一液位阀和第二液位阀打开，控制水泵停止。

14.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境试验室的两侧盖板上设置有雾化喷嘴，通过管道连接所述盐雾系统，

所述盐雾系统包括盐水箱、空压机、饱和桶。

15.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述光照系统被设置在所述环境试验室的顶部盖板上，

所述光照系统包括氙灯。

16.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境试验室的顶部盖板上设置有淋雨管道，连接所述喷淋系统。

17.根据权利要求16所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述喷淋系统包括水箱、抽水泵、变频器、流量计。

18.根据权利要求2所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境试验室的顶部盖板上设置有覆冰管道，连接所述覆冰制冷系统。

19.根据权利要求18所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述覆冰制冷系统包括涡旋式压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、覆冰水箱、循环泵、送水泵。

20.根据权利要求1所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境模拟系统还包括清洗系统，

所述环境试验室的顶部四周设置带有清洗喷头的清洗管道，连接所述清洗系统。

21.根据权利要求20所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，

所述清洗系统包括潜水泵和水箱。

22.根据权利要求1所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述环境模拟系统还包括排气系统。

23.根据权利要求1所述的用于电力二次设备的环境应力试验系统，其特征在于，所述故障模拟系统包括隔离变压器、故障投入开关、互感器、线路阻抗、相间故障开关、相间接地开关、选相开关、弧光投切开关、单相接地开关，

其中，所述隔离变压器连接电源和所述故障投入开关，所述故障投入开关连接所述互感器，所述互感器通过所述线路阻抗连接所述相间故障开关，所述相间故障开关连接所述相间接地开关后连接地线，

所述互感器通过所述线路阻抗还连接所述选相开关，所述选相开关连接所述弧光投切开关，所述弧光投切开关连接所述单相接地开关。

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