CN116973664A - 一种直接系统故障模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于故障模拟技术领域，公开了一种直接系统故障模拟装置及方法。所述的装置包括装置外壳、故障模拟展示面板、主控电路板以及电源，电源设置于装置外壳的内部一侧，且电源分别与故障模拟展示面板和主控电路板电性连接，主控电路板设置于电源的顶部，主控电路板电性连接有外部的试验设备，且主控电路板通信连接有外部的控制中心，控制中心通信连接有外部的移动终端，故障模拟展示面板设置于主控电路板的顶部。本发明解决了现有技术存在的故障检测的时间成本大、检测准确性以及安全性低的问题。

Description

一种直接系统故障模拟装置及方法

技术领域

本发明属于故障模拟技术领域，具体涉及一种直接系统故障模拟装置及方法。

背景技术

直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。

尽管直流系统十分稳定可靠，但直流系统一旦出现了故障，就会影响整个变电站的安全运行。直流系统中常见的故障包括直流接地故障和环网故障，对直流系统可靠性影响较大。因此，需要采用绝缘监测装置等对直接系统进行故障排查。

按照《DL/T 1392-2014直流电源系统绝缘监测装置技术条件》要求：绝缘监测装置需开展4项绝缘电阻测量精度试验及7项报警功能试验，对绝缘报警功能试验和预警功能试验需要分别模拟正极、负极、两极接地，并且任选3路馈线，按照以上流程完成一段母线负极、两极接地试验所有工作的时间成本大，现场验收时由于工作流程多，通常仅试验一个支路，降低了检测准确性，并且，现场验收时发现在未断开空开的情况下，直接将接地电阻拆除并接至另外一极，容易造成人身触电或直流系统异常等问题，安全性低。

发明内容

为了解决现有技术存在的故障检测的时间成本大、检测准确性以及安全性低的问题，本发明目的在于提供一种直接系统故障模拟装置及方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种直接系统故障模拟装置，包括装置外壳、故障模拟展示面板、主控电路板以及电源，电源设置于装置外壳的内部一侧，且电源分别与故障模拟展示面板和主控电路板电性连接，主控电路板设置于电源的顶部，主控电路板电性连接有外部的试验设备，且主控电路板通信连接有外部的控制中心，控制中心通信连接有外部的移动终端，故障模拟展示面板设置于主控电路板的顶部。

进一步地，故障模拟展示面板设置有第一母线支路插座组、第二母线支路插座组、接地插座、电量显示屏、电源开关、充电电源插座、直接系统绘制电路图以及指示灯，第一母线支路插座组中每个支路插座的第一端、第二母线支路插座组中每个支路插座的第一端、充电电源插座的第一端以及接地插座的第一端均与主控电路板电性连接，且第一母线支路插座组中每个支路插座的第二端、第二母线支路插座组中每个支路插座的第二端以及接地插座的第二端均与外部的试验设备电性连接，充电电源插座的第二端与外部的市电线路电性连接，电量显示屏、电源开关以及指示灯均与主控电路板电性连接。

进一步地，指示灯包括直流互窜继电器指示灯、测试线反接指示灯以及支路继电器指示灯。

进一步地，主控电路板设置有主控模块、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、继电器驱动模块以及直接系统故障模拟模块，直接系统故障模拟模块设置有直接系统故障模拟电路，直接系统故障模拟电路设置有若干继电器和若干电阻，直接系统故障模拟电路的电路结构与直接系统绘制电路图的电路结构保持一致，且直接系统故障模拟电路分别与第一母线支路插座组、第二母线支路插座组以及接地插座电性连接；

主控模块分别与电量显示屏、指示灯、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、电源管理模块以及继电器驱动模块电性连接，继电器驱动模块分别与直接系统故障模拟电路的若干继电器电性连接，无线通信模块与外部的控制中心通信连接，电源管理模块分别与充电电源插座和电源电性连接，且电源管理模块与电源之间设置有电源开关。

进一步地，直接系统故障模拟电路包括若干第一继电器、若干第二继电器、第一母线、第二母线、若干第一直接系统支路、若干第二接地系统支路、若干第一电阻以及若干第二电阻，第一母线通过若干第一直接系统支路接地，且第一母线的输入端分别与第一母线支路插座组中每个支路插座的第一端电性连接，第二母线通过若干第二接地系统支路接地，且第二母线的输入端分别与第二母线支路插座组中每个支路插座的第一端电性连接；

若干第一继电器一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输入端，且若干第一继电器的控制端和若干第二继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接，若干第二继电器一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输入端，若干第一电阻一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输出端，若干第二电阻一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输出端，若干第一直接系统支路的输出端和若干第二接地系统支路的输出端均与接地插座的第一端电性连接，且位于首端的第一直接系统支路与位于首端的第二接地系统支路之间并联设置有若干第二电阻。

进一步地，直接系统故障模拟电路还包括若干接入支路和若干接入继电器，第一母线的输入端和第二母线的输入端分别通过一接入支路一一对应的与第一母线支路插座组的一支路插座的第一端电性连接，若干接入继电器一一对应的串联接入若干接入支路，且若干接入继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接。

进一步地，控制中心设置有直接系统故障模拟支撑服务器，直接系统故障模拟支撑服务器与主控电路板通信连接，且直接系统故障模拟支撑服务器提供直接系统故障模拟平台，直接系统故障模拟平台通信连接有外部的移动终端。

进一步地，装置外壳包括箱体和箱盖，箱体的一侧通过铰链与箱盖的对应侧固定连接，箱体的另一侧通过扣锁与箱盖的对应侧可拆卸连接，箱体设置有扣锁的该侧设置有提手，且箱体的内部设置有故障模拟展示面板、主控电路板以及电源。

一种直接系统故障模拟方法，应用于直接系统故障模拟装置，方法包括如下步骤：

将测试设备与直接系统故障模拟装置进行接线，并通过控制中心，将用户的移动终端连接至直接系统故障模拟装置；

使用控制中心获取用户的故障模拟设置信息，并将故障模拟设置信息发送至直接系统故障模拟装置；

根据故障模拟设置信息，使用直接系统故障模拟装置，生成继电器控制指令和指示灯控制指令；

根据继电器控制指令和指示灯控制指令，控制对应的继电器和指示灯；

根据继电器的工作状态和指示灯的工作状态，得到对应的直接系统故障模拟结果。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种直接系统故障模拟装置及方法，通过控制中心采集用户的移动终端的故障模拟设置信息，实现了模拟的实时控制，提高了装置的实用性；通过装置内部主控电路板的继电器、电路结构以及电阻等，模拟直接系统的两段直流母线正极、负极和两极接地，以及两段直流互窜的电路情况，真实的反应看接地故障和环网故障等的具体情况，具备一次接线后，在不调整外部试验设备的试验线的前提下，简化绝缘报警功能试验和预警功能试验的流程和步骤，降低时间成本；通过故障模拟展示面板直观的展示直接系统故障模拟结果，提高了装置的观察便捷度；进行多个支路的试验，提高了检测准确性；通过对直接系统故障模拟结果的观察，能够准确的掌握直接系统的工作情况，避免了带电作业，提高了安全性。

本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。

附图说明

图1是本发明中直接系统故障模拟装置的结构示意图一。

图2是本发明中直接系统故障模拟装置的结构示意图二。

图3是本发明中故障模拟展示面板的结构示意图。

图4是本发明中直接系统故障模拟方法的流程框图。

图中，1、装置外壳；11、箱体；12、箱盖；13、铰链；14、扣锁；15、提手；2、故障模拟展示面板；21、第一母线支路插座组；22、第二母线支路插座组；23、接地插座；24、电量显示屏；25、电源开关；26、充电电源插座；27、直接系统绘制电路图；28、指示灯；3、主控电路板；4、电源。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

实施例1：

如图1和图2共同所示，本实施例提供一种直接系统故障模拟装置，包括装置外壳1、故障模拟展示面板2、主控电路板3以及电源4，电源4设置于装置外壳1的内部一侧，且电源4分别与故障模拟展示面板2和主控电路板3电性连接，主控电路板3设置于电源4的顶部，主控电路板3电性连接有外部的试验设备，且主控电路板3通信连接有外部的控制中心，控制中心通信连接有外部的移动终端，故障模拟展示面板2设置于主控电路板3的顶部。

用户的移动终端接收故障模拟设置信息，通过控制中心，将故障模拟设置信息发送至直接系统故障模拟装置，实现了装置的远程控制，主控电路板3接收故障模拟设置信息，根据故障模拟设置信息，模拟对应的接地故障情况或环网故障情况，并通过故障模拟展示面板2直观的展示直接系统故障模拟结果，电源4为装置提供工作电压，保证装置的续航能力。

作为优选，故障模拟展示面板2设置有第一母线支路插座组21、第二母线支路插座组22、接地插座23、电量显示屏24、电源开关25、充电电源插座26、直接系统绘制电路图27以及指示灯28，第一母线支路插座组21中每个支路插座的第一端、第二母线支路插座组22中每个支路插座的第一端、充电电源插座26的第一端以及接地插座23的第一端均与主控电路板3电性连接，且第一母线支路插座组21中每个支路插座的第二端、第二母线支路插座组22中每个支路插座的第二端以及接地插座23的第二端均与外部的试验设备电性连接，充电电源插座26的第二端与外部的市电线路电性连接，电量显示屏24、电源开关25以及指示灯28均与主控电路板3电性连接。

电源开关25控制装置的工作供电情况，第一母线支路插座组21和第二母线支路插座组22通过试验线与外部的测试设备连接，为装置提供测试条件，市电输入充电电源插座26为电源4提供充电电压，电量显示屏24显示电源4的剩余电量，直接系统绘制电路图27用于展示装置内部的模拟电路结构，指示灯28用于提示当前支路的通电情况。

作为优选，指示灯28包括直流互窜继电器指示灯、测试线反接指示灯以及支路继电器指示灯。

直流互窜继电器指示灯，继电器闭合为绿灯，继电器断开灯熄灭，测试线反接指示灯，正常亮绿灯，反接时亮红灯，支路继电器指示灯，继电器闭合为绿灯，继电器断开灯熄灭。

作为优选，主控电路板3设置有主控模块、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、继电器驱动模块以及直接系统故障模拟模块，直接系统故障模拟模块设置有直接系统故障模拟电路，直接系统故障模拟电路设置有若干继电器和若干电阻，直接系统故障模拟电路的电路结构与直接系统绘制电路图27的电路结构保持一致，且直接系统故障模拟电路分别与第一母线支路插座组21、第二母线支路插座组22以及接地插座23电性连接；

主控模块分别与电量显示屏24、指示灯28、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、电源管理模块以及继电器驱动模块电性连接，继电器驱动模块分别与直接系统故障模拟电路的若干继电器电性连接，无线通信模块与外部的控制中心通信连接，电源管理模块分别与充电电源插座26和电源4电性连接，且电源管理模块与电源4之间设置有电源开关25。

主控模块控制其他模块的正常工作，无线通信模块提供与控制中心的通信通道，蜂鸣报警模块在测试线反接指示灯28亮红灯时发出警报，提醒工作人员，继电器驱动模块驱动继电器的关断与导通，电源管理模块对电源4供电和市电充电进行管理，直接系统故障模拟电路中继电器断开则支路不通电，导通则支路导通，实现了直接系统支路的控制模拟。

作为优选，直接系统故障模拟电路包括若干第一继电器(对应于图3中的K1-K3)、若干第二继电器(对应于图3中的K4-K6)、第一母线、第二母线、若干第一直接系统支路(对应于图3中的支路1-3)、若干第二接地系统支路(对应于图3中的支路4-6)、若干第一电阻以及若干第二电阻，第一母线通过若干第一直接系统支路接地，且第一母线的输入端分别与第一母线支路插座组21中每个支路插座的第一端电性连接，第二母线通过若干第二接地系统支路接地，且第二母线的输入端分别与第二母线支路插座组22中每个支路插座的第一端电性连接；

若干第一继电器一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输入端，且若干第一继电器的控制端和若干第二继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接，若干第二继电器一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输入端，若干第一电阻一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输出端，若干第二电阻一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输出端，若干第一直接系统支路的输出端和若干第二接地系统支路的输出端均与接地插座23的第一端电性连接，且位于首端的第一直接系统支路与位于首端的第二接地系统支路之间并联设置有若干第二电阻。

第一继电器控制第一直接系统支路的导通与关断，第二继电器控制第二直接系统支路的导通与关断，第一电阻限制支路电流，第二电阻限制两段直流互窜电流，通过第一继电器和第二继电器的配合控制，模拟直接系统的两段直流母线正极、负极和两极接地，以及两段直流互窜的电路情况，配合对应的指示灯28，直观的展示直接系统故障模拟结果。

作为优选，直接系统故障模拟电路还包括若干接入支路和若干接入继电器，第一母线的输入端和第二母线的输入端分别通过一接入支路一一对应的与第一母线支路插座组21的一支路插座的第一端电性连接，若干接入继电器一一对应的串联接入若干接入支路，且若干接入继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接。

为了保证一次接线后，在不调整外部试验设备的试验线的前提下，维持直接系统的电路情况，通过主控模块控制接入继电器的导通与关断，选择接入电路的支路插座，提高了装置使用的便捷性和实用性。

作为优选，控制中心设置有直接系统故障模拟支撑服务器，直接系统故障模拟支撑服务器与主控电路板3通信连接，且直接系统故障模拟支撑服务器提供直接系统故障模拟平台，直接系统故障模拟平台通信连接有外部的移动终端。

用户使用移动终端通过二维码获取地址等的方式连接至直接系统故障模拟平台，基于该信息平台，输入故障模拟设置信息，故障模拟设置信息通过直接系统故障模拟支撑服务器输入控制中心，实现了故障模拟设置信息的采集功能。

作为优选，装置外壳1包括箱体11和箱盖12，箱体11的一侧通过铰链13与箱盖12的对应侧固定连接，箱体11的另一侧通过扣锁14与箱盖12的对应侧可拆卸连接，箱体11设置有扣锁14的该侧设置有提手15，且箱体11的内部设置有故障模拟展示面板2、主控电路板3以及电源4。

箱体与箱盖将故障模拟展示面板2、主控电路板3以及电源4完全包裹，保护了内部硬件的安全，防止外部破坏，提高了装置的使用寿命，同时提手提高了装置的便携性。

实施例2：

如图4所示，本实施例提供一种直接系统故障模拟方法，应用于直接系统故障模拟装置，方法包括如下步骤：

将测试设备与直接系统故障模拟装置进行接线，并通过控制中心，将用户的移动终端连接至直接系统故障模拟装置；

使用控制中心获取用户的故障模拟设置信息，并将故障模拟设置信息发送至直接系统故障模拟装置；

根据故障模拟设置信息，使用直接系统故障模拟装置，生成继电器控制指令和指示灯控制指令；

根据继电器控制指令和指示灯控制指令，控制对应的继电器和指示灯；

根据继电器的工作状态和指示灯的工作状态，得到对应的直接系统故障模拟结果。

本发明提供的一种直接系统故障模拟装置及方法，通过控制中心采集用户的移动终端的故障模拟设置信息，实现了模拟的实时控制，提高了装置的实用性；通过装置内部主控电路板的继电器、电路结构以及电阻等，模拟直接系统的两段直流母线正极、负极和两极接地，以及两段直流互窜的电路情况，真实的反应看接地故障和环网故障等的具体情况，具备一次接线后，在不调整外部试验设备的试验线的前提下，简化绝缘报警功能试验和预警功能试验的流程和步骤，降低时间成本；通过故障模拟展示面板直观的展示直接系统故障模拟结果，提高了装置的观察便捷度；进行多个支路的试验，提高了检测准确性；通过对直接系统故障模拟结果的观察，能够准确的掌握直接系统的工作情况，避免了带电作业，提高了安全性。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (9)

1.一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：包括装置外壳(1)、故障模拟展示面板(2)、主控电路板(3)以及电源(4)，所述的电源(4)设置于装置外壳(1)的内部一侧，且电源(4)分别与故障模拟展示面板(2)和主控电路板(3)电性连接，所述的主控电路板(3)设置于电源(4)的顶部，主控电路板(3)电性连接有外部的试验设备，且主控电路板(3)通信连接有外部的控制中心，所述的控制中心通信连接有外部的移动终端，所述的故障模拟展示面板(2)设置于主控电路板(3)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的故障模拟展示面板(2)设置有第一母线支路插座组(21)、第二母线支路插座组(22)、接地插座(23)、电量显示屏(24)、电源开关(25)、充电电源插座(26)、直接系统绘制电路图(27)以及指示灯(28)，所述的第一母线支路插座组(21)中每个支路插座的第一端、第二母线支路插座组(22)中每个支路插座的第一端、充电电源插座(26)的第一端以及接地插座(23)的第一端均与主控电路板(3)电性连接，且第一母线支路插座组(21)中每个支路插座的第二端、第二母线支路插座组(22)中每个支路插座的第二端以及接地插座(23)的第二端均与外部的试验设备电性连接，所述的充电电源插座(26)的第二端与外部的市电线路电性连接，所述的电量显示屏(24)、电源开关(25)以及指示灯(28)均与主控电路板(3)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的指示灯(28)包括直流互窜继电器指示灯、测试线反接指示灯以及支路继电器指示灯。

4.根据权利要求2所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的主控电路板(3)设置有主控模块、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、继电器驱动模块以及直接系统故障模拟模块，所述的直接系统故障模拟模块设置有直接系统故障模拟电路，所述的直接系统故障模拟电路设置有若干继电器和若干电阻，直接系统故障模拟电路的电路结构与直接系统绘制电路图(27)的电路结构保持一致，且直接系统故障模拟电路分别与第一母线支路插座组(21)、第二母线支路插座组(22)以及接地插座(23)电性连接；

所述的主控模块分别与电量显示屏(24)、指示灯(28)、无线通信模块、蜂鸣报警模块、电源管理模块、电源管理模块以及继电器驱动模块电性连接，所述的继电器驱动模块分别与直接系统故障模拟电路的若干继电器电性连接，所述的无线通信模块与外部的控制中心通信连接，所述的电源管理模块分别与充电电源插座(26)和电源(4)电性连接，且电源管理模块与电源(4)之间设置有电源开关(25)。

5.根据权利要求4所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的直接系统故障模拟电路包括若干第一继电器、若干第二继电器、第一母线、第二母线、若干第一直接系统支路、若干第二接地系统支路、若干第一电阻以及若干第二电阻，所述的第一母线通过若干第一直接系统支路接地，且第一母线的输入端分别与第一母线支路插座组(21)中每个支路插座的第一端电性连接，所述的第二母线通过若干第二接地系统支路接地，且第二母线的输入端分别与第二母线支路插座组(22)中每个支路插座的第一端电性连接；

若干所述的第一继电器一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输入端，且若干第一继电器的控制端和若干第二继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接，若干所述的第二继电器一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输入端，若干所述的第一电阻一一对应的串联接入若干第一直接系统支路的输出端，若干所述的第二电阻一一对应的串联接入若干第二接地系统支路的输出端，若干所述的第一直接系统支路的输出端和若干所述的第二接地系统支路的输出端均与接地插座(23)的第一端电性连接，且位于首端的第一直接系统支路与位于首端的第二接地系统支路之间并联设置有若干第二电阻。

6.根据权利要求5所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的直接系统故障模拟电路还包括若干接入支路和若干接入继电器，所述的第一母线的输入端和第二母线的输入端分别通过一接入支路一一对应的与第一母线支路插座组(21)的一支路插座的第一端电性连接，若干所述的接入继电器一一对应的串联接入若干接入支路，且若干接入继电器的控制端均与继电器驱动模块电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的控制中心设置有直接系统故障模拟支撑服务器，所述的直接系统故障模拟支撑服务器与主控电路板(3)通信连接，且直接系统故障模拟支撑服务器提供直接系统故障模拟平台，所述的直接系统故障模拟平台通信连接有外部的移动终端。

8.根据权利要求1所述的一种直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的装置外壳(1)包括箱体(11)和箱盖(12)，所述的箱体(11)的一侧通过铰链(13)与箱盖(12)的对应侧固定连接，箱体(11)的另一侧通过扣锁(14)与箱盖(12)的对应侧可拆卸连接，箱体(11)设置有扣锁(14)的该侧设置有提手(15)，且箱体(11)的内部设置有故障模拟展示面板(2)、主控电路板(3)以及电源(4)。

9.一种直接系统故障模拟方法，应用于如权利要求1-8任一所述的直接系统故障模拟装置，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：

将测试设备与直接系统故障模拟装置进行接线，并通过控制中心，将用户的移动终端连接至直接系统故障模拟装置；

使用控制中心获取用户的故障模拟设置信息，并将故障模拟设置信息发送至直接系统故障模拟装置；

根据故障模拟设置信息，使用直接系统故障模拟装置，生成继电器控制指令和指示灯控制指令；

根据继电器控制指令和指示灯控制指令，控制对应的继电器和指示灯；

根据继电器的工作状态和指示灯的工作状态，得到对应的直接系统故障模拟结果。