CN116859098A - 一种多功能开关模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能开关模拟装置，所述装置用于配电网自动化系统等的测试，其中，所述装置由控制模块、控制信号输入模块、开关接点模拟模块、合闸回路模拟模块、分闸回路模拟模块、储能回路模拟模块、人机接口模块、通信接口模块及电源模块组成。控制信号输入模块、开关接点模拟模块、合闸回路模拟模块、分闸回路模拟模块、储能回路模拟模块、人机接口模块及通信接口模块分别与控制模块连接。达到了可模拟不同操作机构类型、不同操作电压的开关，也可设置分合闸线圈电流、分合闸动作及储能时间，同时还实现通信接口功能，且具有小型化、易搬运、低功耗的使用特点，适用于现场测试的技术效果。

Description

一种多功能开关模拟装置

技术领域

本发明涉及配电自动化测试设备技术领域，尤其涉及一种多功能开关模拟装置。

背景技术

配电网自动化系统的测试，尤其是馈线自动化系统的测试，需要多次操作配电开关进行分合，而现场测试很多时候是不停电进行，并且为了延长开关的使用寿命，也要求避免配电网自动化系统测试过程中开关的反复动作，因此需要用到开关模拟装置代替真实开关进行测试。

然而，配电开关存在着类型多样性，其操作机构包括弹簧操作、电磁操作、永磁操作、电动操作等机构，不同机构的储能、合闸、分闸的动作过程和动作时间各不相同。操作机构的电源种类包括AC/DC220V、AC/DC110V、DC48V以及DC24V，这也导致操作机构分合闸线圈的动作电流也存在不同。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的开关模拟装置由于未考虑配网终端的实际供电情况，从而导致操作电压适用范围太小，不能模拟不同操作机构开关的储能以及从储能到合闸再到分闸的过程，进而不满足系统测试需要的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种多功能开关模拟装置，用以解决现有技术中的开关模拟装置由于未考虑配网终端的实际供电情况，从而导致操作电压适用范围太小，不能模拟不同操作机构开关的储能以及从储能到合闸再到分闸的过程，进而不满足系统测试需要的技术问题。达到了可模拟不同操作机构类型、不同操作电压的开关，也可设置分合闸线圈电流、分合闸动作及储能时间，同时还实现通信接口功能，且具有小型化、易搬运、低功耗的使用特点，适用于现场测试的技术效果。

鉴于上述问题，本发明提供了一种多功能开关模拟装置，所述装置用于配电网自动化系统的测试，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，所述控制模块包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；

控制信号输入模块，所述控制信号输入模块与所述控制模块连接，为所述控制模块输入合闸、分闸信号；

开关接点模拟模块，所述开关接点模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；

合闸回路模拟模块，所述合闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；

分闸回路模拟模块，所述分闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；

储能回路模拟模块，所述储能回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的储能过程；

人机接口模块，所述人机接口模块与所述控制模块连接；

通信接口模块，所述通信接口模块与所述控制模块连接，用于接收或发送信号；

电源模块，所述电源模块为所述多功能开关模拟装置提供电源。

优选的，所述开关接点模拟模块对外提供3组开关接点，其中，每组开关接点具有第一状态与第二状态：

当所述开关接点为所述第一状态时，所述多功能开关模拟装置处于合闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点闭合，常闭接点断开；

当所述开关接点为所述第二状态时，所述多功能开关模拟装置处于分闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点断开，常闭接点闭合。

优选的，所述合闸回路模拟模块包括：

合闸保护和整流单元，所述合闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述合闸保护和整流单元包括；

熔断器Fh，所述熔断器Fh的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bh，所述整流桥Bh的输入端与所述熔断器Fh的输出端连接；

合闸线圈阻抗单元，所述合闸线圈阻抗单元由电阻Rh1、电阻Rh2、电阻Rh3、电阻Rh4、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4组成，其中，所述电阻Rh1、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4的输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rh2与所述继电器Krh2连接，所述电阻Rh3与所述继电器Krh3连接，所述电阻Rh4与所述继电器Krh4连接；

合闸回路切换单元，所述合闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rhq1、电阻Rhq2、稳压管Zhq和MOSFET管Qhq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输入端分别与所述电阻Rhq1的输出端连接，所述电阻Rhq1、所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输出端与所述MOSFET管Qhq连接；

合闸宽范围状态量信号采集单元，所述合闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rhi1、电阻Rhi2、电阻Rhi3、电阻Rhi4、稳压管Zhi1、稳压管Zhi2、MOSFET管Qhi、电容Chi和光耦Uhi组成，所述电阻Rhi1、所述MOSFET管Qhi的输入端分别与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhi1的输出端依次与所述稳压管Zhi2、所述电阻Rhi2连接，所述稳压管Zhi1的输入端与所述MOSFET管Qhi的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的上端与所述稳压管Zhi1的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的下端与所述电阻Rhi2的输出端连接，所述光耦Uhi的输出端与所述电阻Rhi4、外部信号连接。

优选的，所述分闸回路模拟模块包括：

分闸保护和整流单元，所述分闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述分闸保护和整流单元包括；

熔断器Ft，所述熔断器Ft的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bt，所述整流桥Bt的输入端与所述熔断器Ft的输出端连接；

分闸线圈阻抗单元，所述分闸线圈阻抗单元由电阻Rt1、电阻Rt2、电阻Rt3、电阻Rt4、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4组成，其中，所述电阻Rt1、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4的输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rt2与所述继电器Krt2连接，所述电阻Rt3与所述继电器Krt3连接，所述电阻Rt4与所述继电器Krt4连接；

分闸回路切换单元，所述分闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rtq1、电阻Rtq2、稳压管Ztq和MOSFET管Qtq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rtq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输入端分别与所述电阻Rtq1的输出端连接，所述电阻Rtq1、所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输出端与所述MOSFET管Qtq连接；

分闸宽范围状态量信号采集单元，所述分闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rti1、电阻Rti2、电阻Rti3、电阻Rti4、稳压管Zti1、稳压管Zti2、MOSFET管Qti、电容Cti和光耦Uti组成，所述电阻Rti1、所述MOSFET管Qti的输入端分别与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rti1的输出端依次与所述稳压管Zti2、所述电阻Rti2连接，所述稳压管Zti1的输入端与所述MOSFET管Qti的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的上端与所述稳压管Zti1的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的下端与所述电阻Rti2的输出端连接，所述光耦Uti的输出端与所述电阻Rti4、外部信号连接。

优选的，所述储能回路模拟模块包括：

宽范围状态量信号采集单元，所述宽范围状态量信号采集单元与所述储能回路模拟模块的输入端连接；

输出接点，所述储能回路模拟装置的输出端通过所述输出接点与外部连接。

优选的，所述人机接口模块由手动合闸按钮、手动分闸按钮、开关类型设置旋钮、储能时间设置旋钮、分闸时间设置旋钮、合闸时间设置旋钮、分闸线圈阻值设置旋钮、合闸线圈阻值设置旋钮、失灵按钮、装置运行状态指示灯、合闸位置指示灯和分闸位置指示灯组成。

优选的，所述人机接口模块的按钮、旋钮与指示灯的输入输出信号均与所述控制模块的复杂可编程逻辑器件连接。

优选的，所述通信接口模块具有一RS232接口与一以太网接口。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种多功能开关模拟装置，所述装置用于配电网自动化系统等的测试，其特征在于，所述装置包括：控制模块，所述控制模块包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；控制信号输入模块，所述控制信号输入模块与所述控制模块连接，为所述控制模块输入合闸、分闸信号；开关接点模拟模块，所述开关接点模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；合闸回路模拟模块，所述合闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；分闸回路模拟模块，所述分闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；储能回路模拟模块，所述储能回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的储能过程；人机接口模块，所述人机接口模块与所述控制模块连接；通信接口模块，所述通信接口模块与所述控制模块连接，用于接收或发送信号；电源模块，所述电源模块为所述多功能开关模拟装置提供电源。解决了现有技术中的开关模拟装置由于未考虑配网终端的实际供电情况，从而导致操作电压适用范围太小，不能模拟不同操作机构开关的储能以及从储能到合闸再到分闸的过程，进而不满足系统测试需要的技术问题。达到了可模拟不同操作机构类型、不同操作电压的开关，也可设置分合闸线圈电流、分合闸动作及储能时间，同时还实现通信接口功能，且具有小型化、易搬运、低功耗的使用特点，适用于现场测试的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例中一种多功能开关模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中合闸回路模拟模块的电路原理图；

图3为本发明实施例中分闸回路模拟模块的电路原理图。

附图标记说明：控制模块1，控制信号输入模块2，开关接点模拟模块3，合闸回路模拟模块4，分闸回路模拟模块5，储能回路模拟模块6，人机接口模块7，通信接口模块8，电源模块9。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种多功能开关模拟装置，用以解决现有技术中的开关模拟装置由于未考虑配网终端的实际供电情况，从而导致操作电压适用范围太小，不能模拟不同操作机构开关的储能以及从储能到合闸再到分闸的过程，进而不满足系统测试需要的技术问题。

本发明提供的技术方案总体思路如下：控制模块，所述控制模块包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；控制信号输入模块，所述控制信号输入模块与所述控制模块连接，为所述控制模块输入合闸、分闸信号；开关接点模拟模块，所述开关接点模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；合闸回路模拟模块，所述合闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；分闸回路模拟模块，所述分闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；储能回路模拟模块，所述储能回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的储能过程；人机接口模块，所述人机接口模块与所述控制模块连接；通信接口模块，所述通信接口模块与所述控制模块连接，用于接收或发送信号；电源模块，所述电源模块为所述多功能开关模拟装置提供电源。达到了可模拟不同操作机构类型、不同操作电压的开关，也可设置分合闸线圈电流、分合闸动作及储能时间，同时还实现通信接口功能，且具有小型化、易搬运、低功耗的使用特点，适用于现场测试的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

本发明实施例提供了一种多功能开关模拟装置的结构示意图，所述装置用于配电网自动化系统的测试，如图1所示，所述装置包括：

控制模块1，所述控制模块1包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；

具体而言，所述控制模块1是由复杂可编程逻辑器件CPLD+微控制器MCU构成，其中，所述复杂可编程逻辑器件CPLD负责输入信号消抖、延时计数、逻辑处理、输出信号保持等功能，所述微控制器MCU负责通信处理。所述控制模块1根据所述人机接口模块7或所述通信接口模块8给出的参数设置，可模拟弹簧操作、电磁操作、永磁操作、电动操作等开关的储能、合闸、分闸、失灵等操作过程，可控制储能、合闸、分闸动作时间，可切换合闸线圈、分闸线圈的阻抗，从而达到了模拟不同的合闸回路电流和分闸回路电流的技术效果。

控制信号输入模块2，所述控制信号输入模块2与所述控制模块1连接，为所述控制模块1输入合闸、分闸信号；

具体而言，所述控制信号输入模块2为宽电压范围的状态量信号输入电路，为控制部分提供合闸、分闸信号，从而实现通过状态量信号而非通过分、合闸回路模拟部分，简单地控制所述装置的合闸与分闸，其输入电压范围涵盖24V到220V的交直流电压，输入的控制信号经过所述控制模块1的CPLD的消抖、逻辑判断及分合闸延时，最后控制所述多功能开关模拟装置的合分。

开关接点模拟模块3，所述开关接点模拟模块3与所述控制模块1连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；

进一步的，所述开关接点模拟模块3对外提供3组开关接点，其中，每组开关接点具有第一状态与第二状态：

当所述开关接点为所述第一状态时，所述多功能开关模拟装置处于合闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点闭合，常闭接点断开；

当所述开关接点为所述第二状态时，所述多功能开关模拟装置处于分闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点断开，常闭接点闭合。

具体而言，所述开关接点模拟模块3主要由大功率微型继电器组成，对外提供3组开关状态信号，并具有一定的带负载能力，当所述多功能开关模拟装置处于合闸状态时其常开接点闭合，常闭接点断开；当所述多功能开关模拟装置处于分闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点断开，常闭接点闭合。

合闸回路模拟模块4，所述合闸回路模拟模块4与所述控制模块1连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；

进一步的，所述合闸回路模拟模块4包括：

合闸保护和整流单元，所述合闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述合闸保护和整流单元包括；

熔断器Fh，所述熔断器Fh的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bh，所述整流桥Bh的输入端与所述熔断器Fh的输出端连接；

合闸线圈阻抗单元，所述合闸线圈阻抗单元由电阻Rh1、电阻Rh2、电阻Rh3、电阻Rh4、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4组成，其中，所述电阻Rh1、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4的输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rh2与所述继电器Krh2连接，所述电阻Rh3与所述继电器Krh3连接，所述电阻Rh4与所述继电器Krh4连接；

合闸回路切换单元，所述合闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rhq1、电阻Rhq2、稳压管Zhq和MOSFET管Qhq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输入端分别与所述电阻Rhq1的输出端连接，所述电阻Rhq1、所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输出端与所述MOSFET管Qhq连接；

合闸宽范围状态量信号采集单元，所述合闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rhi1、电阻Rhi2、电阻Rhi3、电阻Rhi4、稳压管Zhi1、稳压管Zhi2、MOSFET管Qhi、电容Chi和光耦Uhi组成，所述电阻Rhi1、所述MOSFET管Qhi的输入端分别与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhi1的输出端依次与所述稳压管Zhi2、所述电阻Rhi2连接，所述稳压管Zhi1的输入端与所述MOSFET管Qhi的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的上端与所述稳压管Zhi1的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的下端与所述电阻Rhi2的输出端连接，所述光耦Uhi的输出端与所述电阻Rhi4、外部信号连接。

具体而言，所述合闸回路模拟模块4用于模拟真实开关的合闸线圈及其与辅助接点连接的回路，模拟真实开关合闸动作后切断合闸电流的过程，并通过模拟不同的合闸线圈阻抗来产生不同的合闸回路电流，合闸动作时间受所述控制模块1控制。所述合闸回路模拟模块4分为合闸保护和整流单元、合闸线圈阻抗单元、合闸回路切换单元、合闸宽范围状态量信号采集单元共四部分，如图2所示，所述合闸保护和整流单元由熔断器Fh、整流桥Bh组成；所述合闸线圈阻抗模块由电阻Rh1～Rh4、继电器Krh2～Krh4组成；所述合闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rhq1、电阻Rhq2、稳压管Zhq、MOSFET管Qhq组成，其中继电器Kq与分闸回路模拟部分的Kq为同一继电器；所述合闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rhi1～Rhi4、稳压管Zhi1、稳压管Zhi2、MOSFET管Qhi、电容Chi、光耦Uhi组成。

所述合闸线圈阻抗单元通过继电器Krh2～Krh4接点分别接通或断开电阻Rh2～Rh4，从而模拟真实开关不同的合闸线圈的阻抗，继电器Krh2～Krh4的线圈由控制模块1控制。

所述合闸回路切换单元的MOSFET管Qhq用于接通和切断合闸回路的电流。继电器Kq、电阻Rhq1、电阻Rhq2、稳压管Zhq组成MOSFET管Qhq的驱动和保护电路，继电器Kq的常闭接点断开时MOSFET管关闭。继电器Kq的线圈由所述控制模块1控制，当所述模拟开关装置处于分闸状态时，继电器Kq的常闭接点闭合，此时合闸回路处于接通状态，允许合闸操作。

所述合闸宽范围状态量信号采集单元可保证在合闸回路输入端HQ处施加最低DC24V到最高AC/DC220范围内的工作电压时能采集到合闸信号，其中MOSFET管Qhi、电阻Rhi1、稳压管Zhi2组成限压电路，对后端的稳压管Zhi1、电阻Rhi2、电容Chi、电阻Rhi3及光耦Uhi输入端构成的回路进行保护。稳压管Zhi用于限制最低导通电压提高状态量信号输入回路的抗干扰能力。状态量信号通过光耦Uhi隔离后经信号DI_HQ送至所述控制模块1。

所述合闸回路模拟模块4的工作过程如下，当合闸回路输入端HQ通过配电终端或综合保护器接通控制电源正端+KM时，会产生合闸信号DI_HQ，控制部分中的CPLD对DI_HQ信号进行消抖确认并开始延时，延时时间到驱动继电器Kq动作，关闭MOSFET管Qhq，从而断开合闸回路的电流，完成合闸操作。继电器Kq动作后进行保持，其分闸回路模拟模块5的常开接点闭合，分闸回路处于接通状态，可进行分闸。

分闸回路模拟模块5，所述分闸回路模拟模块5与所述控制模块1连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；

进一步的，所述分闸回路模拟模块5包括：

分闸保护和整流单元，所述分闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述分闸保护和整流单元包括；

熔断器Ft，所述熔断器Ft的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bt，所述整流桥Bt的输入端与所述熔断器Ft的输出端连接；

分闸线圈阻抗单元，所述分闸线圈阻抗单元由电阻Rt1、电阻Rt2、电阻Rt3、电阻Rt4、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4组成，其中，所述电阻Rt1、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4的输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rt2与所述继电器Krt2连接，所述电阻Rt3与所述继电器Krt3连接，所述电阻Rt4与所述继电器Krt4连接；

分闸回路切换单元，所述分闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rtq1、电阻Rtq2、稳压管Ztq和MOSFET管Qtq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rtq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输入端分别与所述电阻Rtq1的输出端连接，所述电阻Rtq1、所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输出端与所述MOSFET管Qtq连接；

分闸宽范围状态量信号采集单元，所述分闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rti1、电阻Rti2、电阻Rti3、电阻Rti4、稳压管Zti1、稳压管Zti2、MOSFET管Qti、电容Cti和光耦Uti组成，所述电阻Rti1、所述MOSFET管Qti的输入端分别与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rti1的输出端依次与所述稳压管Zti2、所述电阻Rti2连接，所述稳压管Zti1的输入端与所述MOSFET管Qti的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的上端与所述稳压管Zti1的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的下端与所述电阻Rti2的输出端连接，所述光耦Uti的输出端与所述电阻Rti4、外部信号连接。

具体而言，所述分闸回路模拟模块5用于模拟真实开关的分闸线圈及其与辅助接点连接的回路，模拟真实开关合闸动作后切断分闸电流的过程，并通过模拟不同的分闸线圈阻抗来产生不同的合闸回路电流，分闸动作时间受所述控制模块1控制。所述分闸回路模拟模块5分为分闸保护和整流单元、分闸线圈阻抗单元、分闸回路切换单元、分闸宽范围状态量信号采集单元共四部分，如图3所示，所述分闸保护和整流单元由熔断器Ft、整流桥Bt组成；所述分闸线圈阻抗单元由电阻Rt1～Rt4、继电器Krt2～Krt4组成；所述分闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rtq1、电阻Rtq2、稳压管Ztq、MOSFET管Qtq组成，其中继电器Kq与所述合闸回路模拟模块4的Kq为同一继电器；所述分闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rti1～Rti4、稳压管Zti1、稳压管Zti2、MOSFET管Qti、电容Cti、光耦Uti组成。所述分闸回路模拟模块5的电路原理及工作过程与所述合闸回路模拟模块4相似，在此不再赘述。

储能回路模拟模块6，所述储能回路模拟模块6的信号输出端与所述控制模块1连接，用于模拟真实开关的储能过程；

进一步的，所述储能回路模拟模块6包括：

宽范围状态量信号采集单元，所述宽范围状态量信号采集单元与所述储能回路模拟模块6的输入端连接；

输出接点，所述储能回路模拟装置的输出端通过所述输出接点与外部连接。

具体而言，所述储能回路模拟模块6由宽范围状态量信号采集部分和输出接点组成，储能电源连接宽范围状态量信号采集单元的输入，产生的有压信号送入所述控制模块1的CPLD，经所述复杂可编程逻辑器件件CPLD延时，进行模拟真实开关的储能过程，并在模拟储能完成后输出动作接点。

人机接口模块7，所述人机接口模块7的输入端与所述控制模块1连接，且所述控制模块1与所述人机接口模块7的输出端连接；

具体而言，所述人机接口模块7由手动合闸按钮、手动分闸按钮、开关类型设置旋钮、储能时间设置旋钮、分闸时间设置旋钮、合闸时间设置旋钮、分闸线圈阻值设置旋钮、合闸线圈阻值设置旋钮、失灵按钮、装置运行状态指示灯、合闸位置指示灯和分闸位置指示灯组成。其中，所述人机接口模块7的按钮、旋钮与指示灯的输入输出信号均与所述控制模块1的复杂可编程逻辑器件连接。

通信接口模块8，所述通信接口模块8与所述控制模块1连接，用于接收或发送信号；

进一步的，所述通信接口模块8具有一RS232接口与一以太网接口。

具体而言，所述通信接口模块8包括一路RS232接口与一路以太网接口。所述控制模块1的微控制器MCU进行通信处理，可接受分合闸遥控操作，并向外部发送所述多功能开关模拟装置的状态和动作信息等。

电源模块9，所述电源模块9为所述多功能开关模拟装置提供电源。

具体而言，所述电源模块9为所述多功能开关模拟装置的各内部元件提供电源，保证所述装置的正常运行。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种多功能开关模拟装置，所述装置用于配电网自动化系统等的测试，其特征在于，所述装置包括：控制模块，所述控制模块包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；控制信号输入模块，所述控制信号输入模块与所述控制模块连接，为所述控制模块输入合闸、分闸信号；开关接点模拟模块，所述开关接点模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；合闸回路模拟模块，所述合闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；分闸回路模拟模块，所述分闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；储能回路模拟模块，所述储能回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的储能过程；人机接口模块，所述人机接口模块与所述控制模块连接；通信接口模块，所述通信接口模块与所述控制模块连接，用于接收或发送信号；电源模块，所述电源模块为所述多功能开关模拟装置提供电源。解决了现有技术中的开关模拟装置由于未考虑配网终端的实际供电情况，从而导致操作电压适用范围太小，不能模拟不同操作机构开关的储能以及从储能到合闸再到分闸的过程，进而不满足系统测试需要的技术问题。达到了可模拟不同操作机构类型、不同操作电压的开关，也可设置分合闸线圈电流、分合闸动作及储能时间，同时还实现通信接口功能，且具有小型化、易搬运、低功耗的使用特点，适用于现场测试的技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种多功能开关模拟装置，所述装置用于配电网自动化系统的测试，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，所述控制模块包含复杂可编程逻辑器件与微控制器；

控制信号输入模块，所述控制信号输入模块与所述控制模块连接，为所述控制模块输入合闸、分闸信号；

开关接点模拟模块，所述开关接点模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关接点的闭合或断开；

合闸回路模拟模块，所述合闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的合闸线圈及回路；

分闸回路模拟模块，所述分闸回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的分闸线圈及回路；

储能回路模拟模块，所述储能回路模拟模块与所述控制模块连接，用于模拟真实开关的储能过程；

人机接口模块，所述人机接口模块与所述控制模块连接；

通信接口模块，所述通信接口模块与所述控制模块连接，用于接收或发送信号；

电源模块，所述电源模块为所述多功能开关模拟装置提供电源。

2.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述开关接点模拟模块对外提供3组开关接点，其中，每组开关接点具有第一状态与第二状态：

当所述开关接点为所述第一状态时，所述多功能开关模拟装置处于合闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点闭合，常闭接点断开；

当所述开关接点为所述第二状态时，所述多功能开关模拟装置处于分闸状态，所述开关接点模拟装置的常开接点断开，常闭接点闭合。

3.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述合闸回路模拟模块包括：

合闸保护和整流单元，所述合闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述合闸保护和整流单元包括；

熔断器Fh，所述熔断器Fh的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bh，所述整流桥Bh的输入端与所述熔断器Fh的输出端连接；合闸线圈阻抗单元，所述合闸线圈阻抗单元由电阻Rh1、电阻Rh2、电阻Rh3、电阻Rh4、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4组成，其中，所述电阻Rh1、继电器Krh2、继电器Krh3和继电器Krh4的输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rh2与所述继电器Krh2连接，所述电阻Rh3与所述继电器Krh3连接，所述电阻Rh4与所述继电器Krh4连接；

合闸回路切换单元，所述合闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rhq1、电阻Rhq2、稳压管Zhq和MOSFET管Qhq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输入端分别与所述电阻Rhq1的输出端连接，所述电阻Rhq1、所述电阻Rhq2、所述稳压管Zhq的输出端与所述MOSFET管Qhq连接；

合闸宽范围状态量信号采集单元，所述合闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rhi1、电阻Rhi2、电阻Rhi3、电阻Rhi4、稳压管Zhi1、稳压管Zhi2、MOSFET管Qhi、电容Chi和光耦Uhi组成，所述电阻Rhi1、所述MOSFET管Qhi的输入端分别与所述整流桥Bh的输出端连接，所述电阻Rhi1的输出端依次与所述稳压管Zhi2、所述电阻Rhi2连接，所述稳压管Zhi1的输入端与所述MOSFET管Qhi的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的上端与所述稳压管Zhi1的输出端连接，所述电容Chi、所述电阻Rhi3和所述光耦Uhi的下端与所述电阻Rhi2的输出端连接，所述光耦Uhi的输出端与所述电阻Rhi4、外部信号连接。

4.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述分闸回路模拟模块包括：

分闸保护和整流单元，所述分闸保护和整流单元与外部信号源连接，其中，所述分闸保护和整流单元包括；

熔断器Ft，所述熔断器Ft的输入端与所述外部信号源连接；

整流桥Bt，所述整流桥Bt的输入端与所述熔断器Ft的输出端连接；分闸线圈阻抗单元，所述分闸线圈阻抗单元由电阻Rt1、电阻Rt2、电阻Rt3、电阻Rt4、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4组成，其中，所述电阻Rt1、继电器Krt2、继电器Krt3和继电器Krt4的输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rt2与所述继电器Krt2连接，所述电阻Rt3与所述继电器Krt3连接，所述电阻Rt4与所述继电器Krt4连接；

分闸回路切换单元，所述分闸回路切换单元由继电器Kq、电阻Rtq1、电阻Rtq2、稳压管Ztq和MOSFET管Qtq组成，所述继电器Kq输入端与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rtq1的输入端与所述继电器Kq的输出端连接，所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输入端分别与所述电阻Rtq1的输出端连接，所述电阻Rtq1、所述电阻Rtq2、所述稳压管Ztq的输出端与所述MOSFET管Qtq连接；

分闸宽范围状态量信号采集单元，所述分闸宽范围状态量信号采集单元由电阻Rti1、电阻Rti2、电阻Rti3、电阻Rti4、稳压管Zti1、稳压管Zti2、MOSFET管Qti、电容Cti和光耦Uti组成，所述电阻Rti1、所述MOSFET管Qti的输入端分别与所述整流桥Bt的输出端连接，所述电阻Rti1的输出端依次与所述稳压管Zti2、所述电阻Rti2连接，所述稳压管Zti1的输入端与所述MOSFET管Qti的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的上端与所述稳压管Zti1的输出端连接，所述电容Cti、所述电阻Rti3和所述光耦Uti的下端与所述电阻Rti2的输出端连接，所述光耦Uti的输出端与所述电阻Rti4、外部信号连接。

5.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述储能回路模拟模块包括：

宽范围状态量信号采集单元，所述宽范围状态量信号采集单元与所述储能回路模拟模块的输入端连接；

输出接点，所述储能回路模拟装置的输出端通过所述输出接点与外部连接。

6.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述人机接口模块由手动合闸按钮、手动分闸按钮、开关类型设置旋钮、储能时间设置旋钮、分闸时间设置旋钮、合闸时间设置旋钮、分闸线圈阻值设置旋钮、合闸线圈阻值设置旋钮、失灵按钮、装置运行状态指示灯、合闸位置指示灯和分闸位置指示灯组成。

7.如权利要求6所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述人机接口模块的按钮、旋钮与指示灯的输入输出信号均与所述控制模块的复杂可编程逻辑器件连接。

8.如权利要求1所述的一种多功能开关模拟装置，其特征在于，所述通信接口模块具有一RS232接口与一以太网接口。