CN114678849A - 一种低压台区故障模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压台区故障模拟装置，本发明串联在低压于三相电中，通过主控制模块控制故障实现模块和电流控制模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、每相与地之间短路故障，并控制短路故障的短路时间合和短路电流，能够对低压台区常见故障类型进行模拟和复现，对台区低压线路故障现象进行反演，为分析故障发生原因、故障演变过程、故障造成后果等提供最直接的数据和资料。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压台区故障模拟装置，属于低压台区运行特性分析领域。
背景技术
随着智能电网的建设，通过一户一表的智能化改造的逐渐深入，低压居民智能计量箱及单相智能电能表广泛投入使用，由于安装现场环境的复杂性，造成安装过程中存在诸多的问题，另外由于安装施工人员的技能水平参差不齐，存在接地短路、相间短路、相和中心点之间短路等问题，给用户及系统运行造成不必要的麻烦。低压台区故障特性的准确分析是有源配电网规划、运维、电能治理的重要前提，但随着分布式电源、多元负荷、设备状态及网络运行结构多变等不确定因素的增多，不确定性对低压台区运行状态的影响也愈加凸显。因此针对低压台区系统运维，急需一套能够模拟接地短路、相间短路、相和中心点之间短路的装置。
发明内容
本发明提供了一种低压台区故障模拟装置，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种低压台区故障模拟装置，包括主控制模块、故障实现模块和电流控制模块；
故障实现模块外接低压线路，故障实现模块的输出端连接电流控制模块；
主控制模块控制故障实现模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、或每相与地之间短路故障，并且控制短路故障的短路时间；
主控制模块控制电流控制模块，生成短路故障的短路电流。
故障实现模块通过断路器外接低压线路。
故障实现模块包括三相反并联可控硅，三相反并联可控硅的一端外接低压线路，另一端连接电流控制模块，主控制模块控制三相反并联可控硅的导通角。
每个反并联可控硅与主控制模块之间设置有电流保护模块。
电流控制模块包括串联在故障实现模块输出的三相电路上的可调电阻器、短接在故障实现模块输出的三相电路间的可调电阻器，主控制模块控制可调电阻器的阻值。
各可调电阻器所在的支路上均串联有接触器，主控制模块控制接触器的开断。
主控制模块连接有接地故障测试端子，接地故障测试端子用以外接地线。
本发明所达到的有益效果：本发明串联在低压于三相电中，通过主控制模块控制故障实现模块和电流控制模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、每相与地之间短路故障，并控制短路故障的短路时间合和短路电流，能够对低压台区常见故障类型进行模拟和复现，对台区低压线路故障现象进行反演，为分析故障发生原因、故障演变过程、故障造成后果等提供最直接的数据和资料。
附图说明
图1为本发明装置的电路图；
图2为反并联可控硅和主控制模块之间的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种低压台区故障模拟装置，包括主控制模块、故障实现模块和电流控制模块；故障实现模块外接低压线路，故障实现模块的输出端连接电流控制模块，故障实现模块和电流控制模块连接主控制模块。
主控制模块控制故障实现模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、或每相与地之间短路故障，并且控制短路故障的短路时间；主控制模块控制电流控制模块，生成短路故障的短路电流。
上述装置串联在低压于三相电中，通过主控制模块控制故障实现模块和电流控制模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、每相与地之间短路故障，并控制短路故障的短路时间合和短路电流，能够对低压台区常见故障类型进行模拟和复现，对台区低压线路故障现象进行反演，为分析故障发生原因、故障演变过程、故障造成后果等提供最直接的数据和资料。
如图1所示，为上述装置电路图，具体包括断路器、主控制模块、故障实现模块和电流控制模块，各模块主要分布在两个柜体中，即故障控制柜和故障发柜，其中断路器、主控制模块、故障实现模块安装在故障控制柜中，电流控制模块安装在故障发柜中。
断路器为塑壳断路器，塑壳断路器型号为：NM1-250S/4300B 200A，主要作用是控制电源点的通断；塑壳断路器的输入端外接低压三相线路，三相输出端连接故障实现模块的三相输入端。
故障实现模块包括三相反并联可控硅，三相反并联可控硅的一端外接低压线路，另一端连接电流控制模块，即三个反并联可控硅，三个反并联可控硅的一端分别连接断路器的三相输出端，三个反并联可控硅的另一端为故障实现模块的三相输出端。
如图2所示，断路器相当于开关，每个反并联可控硅通过开关连接低压线路，反并联可控硅另一端连接的是外部电流互感器，检测和显示电流值使用。
每个反并联可控硅均受主控制模块控制，具体控制反并联可控硅的导通角，每个反并联与主控制模块之间串接有电流保护模块，电流保护模块用以内部线路短路保护，主要防止晶闸管因电流过大损毁。
电流控制模块为若干可调电阻器和接触器，具体包括串联在故障实现模块输出的三相电路上的可调电阻器、短接在故障实现模块输出的三相电路间的可调电阻器，并且各可调电阻器所在的支路上均串联一接触器，可调电阻器和接触器均受主控制模块控制。
主控制模块为嵌入式微处理器，微处理器采用基于ARM®Cortex®-M4内核的新一代32位的微控制器型号为M451VG6AE，直接从低压线路取电。主控制模块连接接地故障测试端子，接地故障测试端子用以外接地线，当触发接地故障时，形成故障回路。
主控制模块通过控制三相反并联可控硅的导通角，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、或每相与地之间短路故障；主控制模块通过控制三相反并联可控硅的导通角来改变交流电的导通有效电压值，进而控制短路时间。
反并联可控硅具有调节输出电压作用，因此主控制模块单独调节反并联可控硅可以让加载在电阻上的电压有效值发生变化，达到精准调节输出电压的目的。
可调电阻器具有限制电流作用，因此主控制模块单独调节电阻器是让输出电流在可控硅1/3到2/3的调节区间精确输出电流，即控制短路电流有效值。
输出电流由两个方面决定，一个是限流电阻（即可调电阻器电阻），一个是输出电压有效值；只有在输出电压控制范围为输入电压1/3到2/3的区间，通过限流电阻，才能精确输出需要的短路电流。例如输入电压为AC380V，要求输出电流为200A，那么要求200A的输出电流在电压范围380*（1/3）到380*（2/3）范围内，既输出电压范围为127-253V，此时电阻选择0.63欧-1.27欧之间，选取中间值1欧作为此时的限流电阻，就可以达到精准输出短路电流的目标。
主控制模块基于不同的短路故障类型，控制接触器的开断，调整不同可调电阻器的阻值，进而控制短路电流有效值。
在进行低压台区故障模拟时：
通过对导通角的控制，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、或每相与地之间短路故障。利用可控硅的电子开关作用，通过嵌入式微处理器控制其可控硅导通角来改变交流电的导通有效电压值，进而控制短路时间。通过晶闸管功率器件，采用嵌入式微处理器控制交流导通角来控制加在到限流电阻的电压有效值来控制输出电流的有效值。通过采集三相电流形成闭合控制回路，达到动态调整输出电流的目的。
串联于相的反并联可控硅进行任意两相的短路回路导通，可在短路试验进行时通过导通正负半轴的电压有效值，达到控制短路有效电流的目的。有效值根据半轴进行计算，达到十毫秒级别的精确控制。
串联于相的反并联可控硅控制相和中心点的回路，中心点的连接可通过接触器导通，开始试验时通过控制交流正负半轴的电压有效值达到控制短路电流的目的。控制短路时间可达到十毫秒级别的精确控制。
串联于相的反并联可控硅控制相与地之间的回路，控制策略和中心点的短路一致，但是和地之间的短路在毫安级别，电流反馈需要使用精度更高的毫安级别电流互感器，短路电流的限流也使用阻值更大的限流电阻。
可按照预设的故障持续时间和短路电流值，当可控硅按照预设的触发信号打开后输出电流达到设定的电流限幅值，并保持输出电流与预制值一致，通过检测回路的电流来控制导通角，按照预设的时间进行试验，当试验电流达到后可按照设定的关闭时间关断短路回路。
综上，上述装置可以模拟低压台区常见的接地故障、相间短路、三相短路故障，是低压台区故障反演的重要工具；能够在正常负荷情况下，在人为控制的范围内多次产生故障，为低压台区系统的稳定运行提供重要的分析手段；其模拟结果可作为规划依据，优化多种资源及设施的配置，以提高智能配电网建设水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，包括主控制模块、故障实现模块和电流控制模块；
故障实现模块外接低压线路，故障实现模块的输出端连接电流控制模块；
主控制模块控制故障实现模块，实现低压线路的相间短路故障、每相与中心点之间短路故障、或每相与地之间短路故障，并且控制短路故障的短路时间；
主控制模块控制电流控制模块，生成短路故障的短路电流。
2.根据权利要求1所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，故障实现模块通过断路器外接低压线路。
3.根据权利要求1所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，故障实现模块包括三相反并联可控硅，三相反并联可控硅的一端外接低压线路，另一端连接电流控制模块，主控制模块控制三相反并联可控硅的导通角。
4.根据权利要求3所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，每个反并联可控硅与主控制模块之间设置有电流保护模块。
5.根据权利要求1所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，电流控制模块包括串联在故障实现模块输出的三相电路上的可调电阻器、短接在故障实现模块输出的三相电路间的可调电阻器，主控制模块控制可调电阻器的阻值。
6.根据权利要求5所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，各可调电阻器所在的支路上均串联有接触器，主控制模块控制接触器的开断。
7.根据权利要求1所述的一种低压台区故障模拟装置，其特征在于，主控制模块连接有接地故障测试端子，接地故障测试端子用以外接地线。
Priority Applications (1)
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| CN202210358559.6A CN114678849A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种低压台区故障模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN114678849A true CN114678849A (zh) | 2022-06-28 |
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Family Applications (1)
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| CN202210358559.6A Pending CN114678849A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种低压台区故障模拟装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN114678849A (zh) |
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2022
- 2022-04-07 CN CN202210358559.6A patent/CN114678849A/zh active Pending
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