CN114253156B - 一种直流仿真检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流仿真检测系统，包括：依次连接的电源进线回路、电源模块回路和电池模拟回路；所述电源进线回路用于模拟直流屏的两路交流进线；负载模拟回路，其连接在所述电源模块回路和电池模拟回路之间；通信回路，其分别与电源进线回路、电源模块回路，电池模拟回路和负载模拟回路连接；用于分别对电源进线回路、电源模块回路，电池模拟回路和负载模拟回路进行仿真故障检测，得到并显示故障检测结果。本发明具有降低人力成本和提高检修效率的优点。

Description

一种直流仿真检测系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种直流仿真检测系统。

背景技术

一般而言，地铁设备包括很多套直流系统(例如，上海地铁2号线、13号线就共有直流系统149套)，伴随直流系统的投入年限不断增长，设备老化严重，故障率、维修需求大幅增长。检修人员在自主维修中借助返修件带电不带负载进行测试，可以修复80％的直流屏故障，但一些隐性的故障容易漏测，并且此检修方式需要耗费大量的人力，且单纯靠人力进行检修导致检修效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流仿真检测系统，解决现有的检修方法耗费大量的人力和检修效率低的问题。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种直流仿真检测系统，包括：依次连接的电源进线回路、电源模块回路和电池模拟回路；所述电源进线回路用于模拟直流屏的两路交流进线；负载模拟回路，其连接在所述电源模块回路和电池模拟回路之间；通信回路，其分别与所述电源进线回路、所述电源模块回路，所述电池模拟回路和所述负载模拟回路连接；用于分别对所述电源进线回路、所述电源模块回路，所述电池模拟回路和所述负载模拟回路进行仿真故障检测，得到并显示故障检测结果。

可选地，所述电源进线回路包括：三相交流进线端子，交流1#进线开关NZ1，交流2#进线开关NZ2和避雷器；所述三相交流进线端子包括三路交流输出线路，记为第一交流输出线路，第二交流输出线路和第三交流输出线路；其中，第一交流输出线路与所述电源模块回路连接；所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路分别与所述避雷器并联；所述交流1#进线开关NZ1串联至所述第二交流输出线路与所述避雷器之间；所述交流2#进线开关NZ2串联至所述第三交流输出线路与所述避雷器之间；三个第一交流取样端子S3，其分别一一对应设置在所述第二交流输出线路的三相线路上，并与所述通信回路中的交流监控单元连接；以及三个第二交流取样端子S4，其分别一一对应设置在所述第三交流输出线路的三相线路上并与所述通信回路中的所述交流监控单元连接。

可选地，所述电源模块回路包括：四个电源模块，记为第一电源模块NK1、第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4，其中，所述第一电源模块NK1作为基准模块与所述第一交流输出线路连接；第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4均作为待测电源模块，且分别与所述避雷器的连接端连接；所述电源模块回路还包括：第一模块交流进线开关NZ3，第二模块交流进线开关NZ4，第三模块交流进线开关NZ5，第四模块交流进线开关NZ6；其中，所述第一模块交流进线开关NZ3串接在所述第一电源模块NK1的输入端；所述第二模块交流进线开关NZ4串接在所述第二电源模块NK2的输入端；所述第三模块交流进线开关NZ5串接在所述第三电源模块NK3的输入端；所述第四模块交流进线开关NZ6串接在所述第四电源模块NK4的输入端。

可选地，所述电源模块回路的输出端包括：所述第一电源模块NK1的正输出端和所述第二电源模块NK2正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第一正输出端；所述第一电源模块NK1～第四电源模块NK4的负输出端连接后，形成所述电源模块回路的负输出端；所述第三电源模块NK3和第四电源模块NK4的正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第二正输出端。

可选地，所述电池模拟回路包括：模拟电池单元、其与所述电源模块回路的输出端连接；所述模拟电池单元的正负极两端还分别对应与所述通信回路中的电池巡检单元连接；第一电池电流模拟开关1，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接；第二电池电流模拟开关2，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接。

可选地，所述电池模拟回路还包括：第一熔丝FU10，第二熔丝FU11，活化开关NZ，电池电流取样FL1，电池电压取样FK4，所述第一熔丝FU10串联在所述模拟电池单元的正极和所述电源模块回路的第一正输出端之间；所述第二熔丝FU11串联在所述模拟电池单元的负极和所述电源模块回路的附输出端之间；所述活化开关NZ的两端分别与所述模拟电池单元的正负极连接；所述电池电流取样FL1串接在所述第二熔丝FU11和所述活化开关NZ之间；所述电池电压取样FK4设置在所述第一熔丝FU10与所述模拟电池单元的负极之间。

可选地，所述第一电池电流模拟开关1包括：相互并联设置的第五电阻R5，第五指示灯NL5和第五开关QF5；所述第二电池电流模拟开关2包括：相互并联设置的第六电阻R6，第六指示灯NL6和第六开关QF6。

可选地，所述负载模拟回路包括：所述电源模块回路的第一正输出端和第二正输出端连接后，形成所述电源模块回路的正输出端；分别与所述电源模块回路的正输出端和负输出端连接的正对地试验开关QF1，负对地试验开关QF2，第一母线输出负载输出开关QF3，第二母线输出负载输出开关QF4和第三开关FK1。

可选地，所述通信回路包括：主监控PLC，分别与所述主监控PLC连接的显示模块，直流监控单元，所述交流监控单元，所述电池巡检单元，绝缘装置和整流模块；所述交流监控单元还与所述交流1#进线开关NZ1和所述交流2#进线开关NZ2连接；所述主监控PLC用于控制所述交流监控单元对所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路进行故障仿真检测，得到第一检测结果；所述主监控PLC和所述直流监控单元并联在所述第三开关FK1两端；所述主监控PLC用于控制所述直流监控单元进行故障仿真检测，得到第二检测结果；所述主监控PLC用于控制所述电池巡检单元进行故障仿真检测，得到第三检测结果；所述显示模块用于显示所述第一至第三检测结果。

可选地，所述交流监控单元检测到所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路均导通时，则直流屏系统正常运行，所述显示模块不进行故障报警指示；如果所述交流监控单元检测到所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路中任意一个不导通时，则所述显示模块进行交流故障报警指示。

本发明至少具有以下优点之一：

本发明所提供的直流仿真检测系统具有集成通用性：具体的其集成多种种型号直流屏的人机界面、监控模块、电源模块、PLC程序，满足通用性。

本发明所提供的直流仿真检测系统，具有电源模块检测功能：模块通讯功能、带负载测试功能、触摸屏显示模块电压电流变化情况。

本发明所提供的直流仿真检测系统具有技能培训功能：将现有直流屏产品从结构形态上重新设计，重量减轻、移动便携，加入故障模拟功能，适用于员工岗位技能培训。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的结构框图；

图2为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的电源进线回路的电气原理示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的电源模块回路的电气原理示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的电池模拟回路的电气原理示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的负载模拟回路的电气原理示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的通信回路的电气原理示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种直流仿真检测系统的的设计流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种直流仿真检测系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图1所示，本实施例提供一种直流仿真检测系统，包括：依次连接的电源进线回路100、电源模块回路101和电池模拟回路102；所述电源进线回路100用于模拟直流屏的两路交流进线；负载模拟回路103，其连接在所述电源模块回路101和电池模拟回路102之间。通信回路200，其分别与所述电源进线回路100、所述电源模块回路101，所述电池模拟回路102和所述负载模拟回路103连接；用于分别对所述电源进线回路100、所述电源模块回路101，所述电池模拟回路102和所述负载模拟回路103进行仿真故障检测，得到并显示故障检测结果。

如图2所示，在本实施例中，所述电源进线回路100包括：三相交流进线端子(三相A1、B1、C1和接地N1)，交流1#进线开关NZ1，交流2#进线开关NZ2和避雷器。

所述三相交流进线端子包括三路交流输出线路，记为第一交流输出线路，第二交流输出线路和第三交流输出线路。其中，第一交流输出线路与所述电源模块回路101连接。所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路分别与所述避雷器并联；所述避雷器接地，以模拟直流屏系统的交流两路进线。所述交流1#进线开关NZ1串联至所述第二交流输出线路与所述避雷器之间。所述交流2#进线开关NZ2串联至所述第三交流输出线路与所述避雷器之间。

请继续参考图2所示，所述电源进线回路100还包括：三个第一交流取样端子S3，其分别一一对应设置在所述第二交流输出线路的三相线路上，并与所述通信回路200中的交流监控单元204连接(例如，可以与所述交流监控单元204中的J2端口连接)。在本实施例中所述交流监控单元204可以是现有技术中直流屏中常用的硬件单元模块，在此不再赘述。

第一三相交流接触器K1的三个主触点，一一对应设置在所述第二交流输出线路的三相线路上。

每一所述第一交流取样端子S3和所述第一三相交流接触器K1的每一所述主触点位于所述交流1#进线开关NZ1与所述避雷器之间，且每一所述第一交流取样端子S3靠近所述交流1#进线开关NZ1设置，所述第一三相交流接触器K1的每一所述主触点靠近所述避雷器设置。

所述第一三相交流接触器K1的线圈、第二三相交流接触器K2的辅助常闭触点和所述第一三相交流接触器K1的辅助常开触点s1位于所述第一交流取样端子S3和所述第一三相交流接触器K1的主触点之间；

所述第一三相交流接触器K1的线圈、第二三相交流接触器K2的辅助触点连接在所述第二交流输出线路中的A1相和B1相之间。

所述第一三相交流接触器K1的辅助常开触点s1连接在所述第二交流输出线路中的C1相和B1相之间。

请继续参考图2所示，所述电源进线回路100还包括：三个第二交流取样端子S4，其分别一一对应设置在所述第三交流输出线路的三相线路上并与所述通信回路200中的所述交流监控单元(例如，可以与所述交流监控单元的J4端口连接)204连接。

所述第二三相交流接触器K2的三个主触点，一一对应设置在所述第三交流输出线路的三相线路上。

每一所述第二交流取样端子S4和所述第二三相交流接触器K2的每一所述主触点位于所述交流2#进线开关NZ2与所述避雷器之间，且每一所述第二交流取样端子S4靠近所述交流2#进线开关NZ2设置，所述第二三相交流接触器K2的每一所述主触点靠近所述避雷器设置。

所述第二三相交流接触器K2的线圈、所述第一三相交流接触器K1的辅助常闭触点和所述第二三相交流接触器K2的辅助常开触点s2位于所述第二交流取样端子S4和所述第二三相交流接触器K2的所述主触点之间；

所述第二三相交流接触器K2的线圈、所述第一三相交流接触器K1的辅助常闭触点连接在所述第三交流输出线路中的C1相和B1相之间；

所述第二三相交流接触器K2的辅助常开触点s2连接在所述第三交流输出线路中的A1相和B1相之间。

所述接地N1外接所述通信回路200的交流监控单元204。

可以理解的是，交流接触器的工作原理是通过电磁线圈，通过电磁铁使铁芯直线运动吸合开关触点。交流接触器利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令。主触点一般只有常开触点，而辅助触点常有两对具有常开和常闭功能的触点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。

此时，所述通信回路200中的交流监控单元204为待测模块。

结合图6和图2所示，所述交流1#进线开关NZ1处于闭合状态，交流2#进线开关NZ2处于闭合状态，所述通信回路200的交流监控单元204用于采集所述第二交流输出线路的交流三相电压和所述第三交流输出线路的交流三相电压得到第一检测结果(有故障或无故障)。具体的，当所述交流监控单元204检测到所述1#交流电压采样开关、2#交流电压采样开关有三相交流电压输出，则直流屏系统正常运行，所述显示模块202不进行故障报警指示。

如果所述交流监控单元204检测不到所述1#交流电压采样开关、2#交流电压采样开关任意一个开关三相电压输出，则所述显示模块202进行交流故障报警指示。或者，所述交流监控单元204接入系统后，所述交流监控单元204本身如无故障则系统正常运行，不会出现故障告警；如果所述交流监控单元204本身为故障模块时，则人机界面(显示模块202)将出现报警指示。

如图3所示，所述电源模块回路101包括：四个电源模块(充电模块)，记为第一电源模块NK1、第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4，其中，所述第一电源模块NK1作为基准模块，且其输入端与所述第一交流输出线路连接。

第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4均作为待测电源模块，且输入端分别与所述避雷器的连接端连接，即分别与所述第二交流输出线路和第三交流输出线路连接。

请继续参考图3所示，所述电源模块回路101还包括：第一模块交流进线开关NZ3，第二模块交流进线开关NZ4，第三模块交流进线开关NZ5，第四模块交流进线开关NZ6。其中，所述第一模块交流进线开关NZ3串接在所述第一电源模块NK1的输入端。所述第二模块交流进线开关NZ4串接在所述第二电源模块NK2的输入端。所述第三模块交流进线开关NZ5串接在所述第三电源模块NK3的输入端。所述第四模块交流进线开关NZ6串接在所述第四电源模块NK4的输入端。

所述电源模块回路101的输出端包括：所述第一电源模块(第一充电模块)NK1的正输出端和所述第二电源模块NK2正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第一正输出端。所述第一电源模块NK1～第四电源模块NK4的负输出端连接后，形成所述电源模块回路的负输出端。所述第三电源模块NK3和第四电源模块NK4的正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第二正输出端。

即所述电源模块回路101由4个电源模块组成，其中一台电源模块(基准模块)由进线端子直接供电，另外3台电源模块为待测电源模块，由模拟的交流两路电源供电。待测电源模块(第二电源模块NK2～第四电源模块NK4)接入系统后，如待测电源模块本身无故障则系统正常运行，不会出现故障告警；如果待测电源模块本身为故障模块，则人机界面(显示模块202)将出现报警指示。

如图4所示，所述电池模拟回路102包括：模拟电池单元、其与所述电源模块回路的输出端连接；其用于模拟电池电压信号。

电池检测模块，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接；此处的电池检测模块为通信回路200中的电池巡检单元205。

具体的在本实施例中，所述电池检测模块为单体电池检测模块，设有若干个，分别对应与所述模拟电池单元中的各个对应的模拟电池的正负极连接。

第一电池电流模拟开关1，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接。第二电池电流模拟开关2，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接。

请继续参考图4所示，所述电池模拟回路102还包括：第一熔丝FU10，第二熔丝FU11，活化开关NZ，电池电流取样FL1，电池电压取样FK4，所述第一熔丝FU10串联在所述模拟电池单元的正极和所述电源模块回路的第一正输出端之间。所述第二熔丝FU11串联在所述模拟电池单元的负极和所述电源模块回路的附输出端之间。所述活化开关NZ的两端分别与所述模拟电池单元的正负极连接。所述电池电流取样FL1串接在所述第二熔丝FU11和所述活化开关NZ之间。所述电池电压取样FK4设置在所述第一熔丝FU10与所述模拟电池单元的负极之间。

请继续参考图4所示，所述第一电池电流模拟开关1包括：相互并联设置的第五电阻R5，第五指示灯NL5和第五开关QF5。请继续参考图4所示，所述第二电池电流模拟开关2包括：相互并联设置的第六电阻R6，第六指示灯NL6和第六开关QF6。

电池巡检单元205为待测模块。待测模块接入系统后，如无故障则系统正常运行，不会出现故障告警；如果待测模块为故障模块，则人机界面(显示模块202)将出现报警指示。

结合图6、图4和图5所示，所述电池巡检单元205为待测模块时，所述电池巡检单元205用于检测电池模拟回路102中的所述模拟电池单元的单体电池电压信号，得到所述第三检测结果。

所述电池巡检单元205是直接与模拟电池单元连接的，当平台开启后，合上电池巡检单元205、模拟电池单元的工作电压开关，就能在显示模块202上显示出单体电池电压。如果无法显示单体电池电压，可判断电池巡检单元205存在故障。

如图5所示，所述负载模拟回路103包括：所述电源模块回路101的第一正输出端和第二正输出端连接后，形成所述电源模块回路101的正输出端，即形成直流正母线，所述电源模块回路101的负输出端为直流负母线。分别与所述电源模块回路101的正输出端和负输出端连接的正对地试验开关QF1，负对地试验开关QF2，第一母线输出负载输出开关QF3，第二母线输出负载输出开关QF4和第三开关FK1。

请继续参考图5所示，还包括：第一电阻R1，第一霍尔元件CT1(其具体是正对地故障模拟采样元件)和第一指示灯NL1；所述第一霍尔元件CT1和所述第一指示灯NL1与所述正对地试验开关QF1并联；所述第一电阻R1的一端与所述直流正母线连接，另一端接地。

请继续参考图5所示，还包括：第二电阻R2，第二霍尔元件CT2(其具体是负对地故障模拟采样元件)和第二指示灯NL2；所述第二霍尔元件CT2和第二指示灯NL2分别与所述负对地试验开关QF2并联；第二电阻R2的一端与所述直流负母线连接，另一端接地。

请继续参考图5所示，第三电阻R3，第三霍尔元件CT3(具体是负载电流采样元件)和第三指示灯NL3。所述第三电阻R3，第三霍尔元件CT3和第三指示灯NL3分别与所述第一母线输出负载输出开关QF3并联。请继续参考图5所示，第四电阻R4，第四霍尔元件CT4(具体是负载电流采样元件)和第四指示灯NL4。所述第四电阻R4，第四霍尔元件CT4和第四指示灯NL4分别与所述第二母线输出负载输出开关QF4并联。

直流监控单元203通过所述第三开关FK1连接至直流母线。直流监控单元203为待测模块，其接入系统后，如无故障则系统正常运行，不会出现故障告警；如果直流监控单元203为故障模块，则人机界面(显示模块202)将出现报警指示。

结合图6和图3所示，所述直流监控单元203检测得到第二检测结果，无故障时，则直流屏系统正常运行，所述显示模块202不进行故障报警指示；有故障时，则直流屏系统正常运行，所述显示模块202进行故障报警指示。

具体的，请继续参考图3-图6所示，所述电源模块回路101中的第一模块交流进线开关NZ3，第二模块交流进线开关NZ4，第三模块交流进线开关NZ5，第四模块交流进线开关NZ6一直处于闭合状态(电源模块回路101中的交流进线开关一旦仿真平台投入使用，整流或充电模块开始工作开关将不再动作)。

所述第三开关FK1为工作电源开关，当其闭合时，为主监控PLC201供电，则主监控PLC201开始工作。

所述直流监控单元203用于采集电池组的电压电流(具体是指模拟电池单元在充电、放电时的输出电压和电流)、母线的电压电流(是指直流母线输出的电压、电流)。

并对电池组的电压电流和母线的电压电流进行模数转换计算得到所述第二检测结果；即能检测出电池组电压、直流母线输出电压、电流是否超过设定值。

具体的，第一电池电流模拟开关1中的第五开关QF5闭合，第五指示灯NL5亮第五电阻(模拟电池充电电阻)R5有电流通过，在电池电流取样FL1上有对应电压输出给所述直流监控单元203，通过所述主监控PLC传输给所述显示模块202上显示模拟电池单元的电池充电电流。

第二电池电流模拟开关2中的第六开关QF6闭合，第六指示灯NL6亮、第六电阻(模拟电池放电电阻)R6有电流通过，在电池电流取样FL1上有对应电压输出给直流监控单元203，并在所述显示模块202上显示模拟电池单元的电池放电电流。

活化开关NZ，电池电流取样FL1，电池电压取样(电池电压取样开关)FK4如何动作；(活化开关NZ仅用于电池核容试验时使用，电池电压取样(电池电压取样开关)FK4输出端与所述直流监控单元203的J1接口连接，在平台开机后应合上该电池电压取样开关FK4使所述直流监控单元203获得整组电池(模拟电池单元)电压信号，并在所述显示模块202上显示整组电池组电压。

请参考图6所示，所述通信回路200包括：主监控PLC201，在本实施例中，其型号为NC40X，但本发明不以此为限。

分别与所述主监控PLC201连接的显示模块202，直流监控单元203，交流监控单元204，电池巡检单元205，绝缘装置206和整流模块207。所述交流监控单元204还与电源进线回路100中的所述交流监控模块连接；所述主监控PLC201用于控制所述交流监控单元204对所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路进行故障仿真检测，得到第一检测结果。

所述主监控PLC201和所述直流监控单元203并联在所述第三开关FK1两端；所述主监控PLC201用于控制所述直流监控单元203进行故障仿真检测，得到第二检测结果。所述电池巡检单元205还与电池模拟回路102中的所述电池检测模块连接，或者，电池模拟回路102中的所述电池检测模块和所述电池巡检单元205是同一个模块。

在本实施例中，所述电池检测模块和所述电池巡检单元205是同一个模块。

所述主监控PLC201用于控制所述电池巡检单元205对所述电池检测模块进行故障仿真检测，得到第三检测结果。所述显示模块用于显示所述第一至第三检测结果。所述显示模块包括型号为PWS6A00T-P、XBTGT5230、DOP-A10THTD1的直流屏的人机界面，但本发明不以此为限。

所述绝缘装置206用于直流正负母线的对地绝缘电阻检测，当直流正负母线发生接地故障或模拟接地故障时，向所述主监控PLC 201发出报警信号并通过所述显示模块202进行显示。

所述整流模块207用于对直流仿真平台及直流负载提供220V直流电源，当其发生故障时，向所述主监控PLC 201发出报警信号并通过所述显示模块202进行显示。

即所述通信回路200通过主监控PLC201为中心，分别将各单元模块的数据收集后，向触摸屏(显示模块202)发出，在触摸屏上可得到各单元模块的测试结果。主监控PLC201将收集由直流监控单元采集的信息，包含电池组的电压电流、母线的电压电流；交流监控单元采集的信息，包含两路的交流三相电压；电池巡检单元采集的信息，包含模拟电池组的单体电压；绝缘装置采集的信息，包含设备的对地电压数据；整流模块的直流输出电压电流，并将以上信息汇总并传送至彩色触摸屏人机交互界面上显示。

请继续参考图6和图5所示，所述绝缘装置206用于采集设备的对地电压数据；并输出给所述显示模块202进行显示。具体的，所述负载模拟回路103中的正对地试验开关(直流正对地模拟故障开关)QF1闭合时，第一指示灯NL1亮，第一霍尔元件CT1为正对地模拟采样元件对所述第一电阻R1进行检测(直流正母线对地电压)，以实现对直流母线正对地故障的检测，所述显示模块202用于显示直流母线正对地故障。

所述负载模拟回路103中的负对地试验开关(直流负对地故障模拟开关)QF2闭合时，第二指示灯NL2亮，第二霍尔元件CT2为负对地模拟采样元件对所述第二电阻R2进行检测(直流负母线对地电压)，以实现对直流母线负对地故障的检测，所述显示模块202用于显示直流母线负对地故障。

所述第一母线输出负载输出开关QF3和所述第二母线输出负载输出开关QF4闭合时，第三指示灯NL3亮，第三霍尔元件CT3检测第三电阻R3的负载电流，第四霍尔元件CT4检测第四电阻R4的负载电流,可用于模拟带负载测试整流模块207的工作状态。

由此，使得所述绝缘装置206可以采集设备的对地电压数据。

所述主监控PLC通过485通讯模块采集：电池巡检单元205、绝缘装置(绝缘监控单元)206、直流监控单元203、交流监控单元204、充电模块(所述第一电源模块NK1～第四电源模块NK4)的电压、电流，并在显示模块202上显示相关数据，在各监测模块发生故障时发出报警信号并在显示模块202上显示。

如图7所示，其给出了本实施例的设计过程如下：直流仿真检测平台方案设计:本平台采用移动式的设计，平台内包含充足电器元件摆放空间，可合理安排内部空间；利用12V稳压电源模拟的蓄电池摆放空间；利用电阻模拟的负载的摆放空间；散热风扇的摆放空间等。本平台采用单台PLC控制三种人机交互界面，通过重新编制PLC程序适配不同型号的人机界面，通过切换开关来切换不同的人机界面。本平台采用封闭式端子排，可设置常见的故障模拟，同时兼顾设备运行的稳定性于安全性。

图纸设计：设计人员2人一组对两条运行线路(例如上海市轨道交通2号线、13号线，)中所涉及的各类型号直流屏、事故照明屏进行排摸梳理工作。记录直流屏、事故照明屏外壳尺寸、规格、内部排线布局、元器件型号等数据，汇总成册，并进行图纸设计。

成品制作：直流屏仿真平台制作过程中，对于箱体材料选择、内部元器件安装设计经过了多次试验与调整。就箱体材料而言，比较了市面上各类型材质最后通过强度、重量、价格对比最终选择了性价比最高的冷轧钢板(外层涂防腐漆)作为外壳材料。为了适用于多种型号人机界面，对PLC程序进行重新编程，使其具有通用性。

产品调试：通过对模块通讯功能、带负载测试功能、数字量测试、故障模拟，确定仿真平台达到设计要求。

直流仿真检测平台投用后故障修复率提高到99.99％，返修模块通过带载测试、数字量测试、模拟量测试和通讯测试，能确定返修模块完全修复。通过自主深度维修，更换模块零器件电解电容、功率半导体、瓷管快熔、瞬态二极管、电源芯片等，平均每个模块修复费用为80元。

经统计，2017-2020年，平均每年可自主维修的直流系统故障模块98件，每个模块按平均采购价格7000元计算，预计每年可节约维修成本超过50万元。另外，该平台可以有效提供员工培训，结合标准化排故操作流程，提高线路运修人员岗位符合能力。

本实施例可以利用现有直流屏的(各类监控模块、充电模块、PLC、人机界面、模拟电池、模拟负载等)进行整合完成一套，及操作，事故演练，直流屏检修培训，直流屏故障分析，数据翻阅查看(通过仿真的人机界面来查看设备状态，通过仿真平台上的操作来达到实际设备的操作模拟)、培训的多功能检测平台。根据现在供电全网络的发展，同时直流设备又作为供电设备的重中之重。直流仿真检测平台的搭建可以在工作室的范围内。

本实施例提供的仿真平台使用380V交流电源，通过平台内的充电模块(电源模块回路)转换成220V直流电源通过整流模块给平台内的各监控单元(直流监控单元，交流监控单元，电池巡检单元和绝缘装置)供电，平台内的主监控PLC201通过485通讯口与各监控单元建立通讯并采集各监控单元的检测信号，通过人机界面显示来模拟现有直流屏(直流屏系统)的工作状态。仿真平台内的单体电池电压值，直流负载通过模拟装置获得；仿真平台通过故障模拟开关模拟直流屏常见故障。

直流仿真检测平台与实物(实际现场直流屏设备)相仿。届时可以做到，在直流仿真平台上接入自主维修后的各类监控模块及充电模块加载测试，确认返修件是否达到使用标准，完整的一套模拟直流屏情况与实际状态相同。通过上述模拟情况，可以进行故障分析，故障排除，案例分析，事故演练等多项功能。

是一个集合了模拟实际操作，人机界面数据翻阅，故障判别、排故，返修件的检测，预案演练等等多功能的综合平台。

本实施例还可以作为培训平台，供员工进行实操培训，提升培训效果，从而让每一位维护人员敢动手，能动手，做到规范化操作，标准化维护。本仿真平台可以对多种型号人机界面进行数据翻阅、对故障监控模块、充电模块、PLC自主维修后测试，有效地提高测试效率，并节约成本。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种直流仿真检测系统，其特征在于，包括：

依次连接的电源进线回路、电源模块回路和电池模拟回路；所述电源进线回路用于模拟直流屏的两路交流进线；

负载模拟回路，其连接在所述电源模块回路和电池模拟回路之间；

通信回路，其分别与所述电源进线回路、所述电源模块回路，所述电池模拟回路和所述负载模拟回路连接；用于分别对所述电源进线回路、所述电源模块回路，所述电池模拟回路和所述负载模拟回路进行仿真故障检测，得到并显示故障检测结果；

所述电源进线回路包括：三相交流进线端子，交流1#进线开关NZ1，交流2#进线开关NZ2和避雷器；

所述三相交流进线端子包括三路交流输出线路，记为第一交流输出线路，第二交流输出线路和第三交流输出线路；

其中，第一交流输出线路与所述电源模块回路连接；

所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路分别与所述避雷器并联；

所述交流1#进线开关NZ1串联至所述第二交流输出线路与所述避雷器之间；

所述交流2#进线开关NZ2串联至所述第三交流输出线路与所述避雷器之间；

三个第一交流取样端子S3，其分别一一对应设置在所述第二交流输出线路的三相线路上，并与所述通信回路中的交流监控单元连接；以及

三个第二交流取样端子S4，其分别一一对应设置在所述第三交流输出线路的三相线路上并与所述通信回路中的所述交流监控单元连接；

所述电源模块回路包括：四个电源模块，记为第一电源模块NK1、第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4，其中，所述

第一电源模块NK1作为基准模块与所述第一交流输出线路连接；

第二电源模块NK2、第三电源模块NK3和第四电源模块NK4均作为待测电源模块，且分别与所述避雷器的连接端连接；所述电源模块回路还包括：第一模块交流进线开关NZ3，第二模块交流进线开关NZ4，第三模块交流进线开关NZ5，第四模块交流进线开关NZ6；

其中，所述第一模块交流进线开关NZ3串接在所述第一电源模块NK1的输入端；

所述第二模块交流进线开关NZ4串接在所述第二电源模块NK2的输入端；

所述第三模块交流进线开关NZ5串接在所述第三电源模块NK3的输入端；

所述第四模块交流进线开关NZ6串接在所述第四电源模块NK4的输入端；所述电源模块回路的输出端包括：所述第一电源模块NK1的正输出端和所述第二电源模块NK2正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第一正输出端；

所述第一电源模块NK1～第四电源模块NK4的负输出端连接后，形成所述电源模块回路的负输出端；

所述第三电源模块NK3和第四电源模块NK4的正输出端连接后，形成所述电源模块回路的第二正输出端；所述电池模拟回路包括：

模拟电池单元、其与所述电源模块回路的输出端连接；

所述模拟电池单元的正负极两端还分别对应与所述通信回路中的电池巡检单元连接；

第一电池电流模拟开关1，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接；

第二电池电流模拟开关2，其分别与所述模拟电池单元的正负极两端连接；所述电池模拟回路还包括：第一熔丝FU10，第二熔丝FU11，活化开关NZ，电池电流取样FL1，电池电压取样FK4，

所述第一熔丝FU10串联在所述模拟电池单元的正极和所述电源模块回路的第一正输出端之间；

所述第二熔丝FU11串联在所述模拟电池单元的负极和所述电源模块回路的附输出端之间；

所述活化开关NZ的两端分别与所述模拟电池单元的正负极连接；

所述电池电流取样FL1串接在所述第二熔丝FU11和所述活化开关NZ之间；

所述电池电压取样FK4设置在所述第一熔丝FU10与所述模拟电池单元的负极之间；

所述第一电池电流模拟开关1包括：相互并联设置的第五电阻R5，第五指示灯NL5和第五开关QF5；

所述第二电池电流模拟开关2包括：相互并联设置的第六电阻R6，第六指示灯NL6和第六开关QF6；所述负载模拟回路包括：

所述电源模块回路的第一正输出端和第二正输出端连接后，形成所述电源模块回路的正输出端；

分别与所述电源模块回路的正输出端和负输出端连接的正对地试验开关QF1，

负对地试验开关QF2，第一母线输出负载输出开关QF3，第二母线输出负载输出开关QF4和第三开关FK1。

2.如权利要求1所述的直流仿真检测系统，其特征在于，所述通信回路包括：

主监控PLC，

分别与所述主监控PLC连接的显示模块，直流监控单元，所述交流监控单元，所述电池巡检单元，绝缘装置和整流模块；

所述交流监控单元还与所述交流1#进线开关NZ1和所述交流2#进线开关NZ2连接；

所述主监控PLC用于控制所述交流监控单元对所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路进行故障仿真检测，得到第一检测结果；

所述主监控PLC和所述直流监控单元并联在所述第三开关FK1两端；

所述主监控PLC用于控制所述直流监控单元进行故障仿真检测，得到第二检测结果；

所述主监控PLC用于控制所述电池巡检单元进行故障仿真检测，得到第三检测结果；

所述显示模块用于显示所述第一至第三检测结果。

3.如权利要求2所述的直流仿真检测系统，其特征在于，

所述交流监控单元检测到所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路均导通时，则直流屏系统正常运行，所述显示模块不进行故障报警指示；

如果所述交流监控单元检测到所述第二交流输出线路和所述第三交流输出线路中任意一个不导通时，则所述显示模块进行交流故障报警指示。