CN204257089U - 开关柜模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关柜模拟实验装置，包括输入模拟器件、控制器、断路器模拟装置和信号装置，用于为所述控制器提供控制信号的输入模拟器件与所述控制器连接，用于控制所述断路器模拟装置状态的所述控制器与所述断路器模拟装置连接，信号装置与控制器连接，用于提示模拟断路器的工作状态。通过上述开关柜模拟实验装置来模拟现场的开关柜的控制和保护，实现断路器的当地控制和保护，实现模拟事故信号和预警信号的功能，集成于一体的开关柜模拟实验装置经济且体积小，可适用于开关柜的控制和保护的培训和学习，无需笨重的试验台。

Description

开关柜模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验装置，特别涉及一种开关柜模拟实验装置。

背景技术

变电所监控装置一般包括高压断路器、测控屏、高压大电流回路和后台监控，高压开关柜是变电所监控装置的重要设备，高压断路器置于高压开关柜中。对于学习者而言，由于现场运行的限制，高压开关柜很难满足学习者大量的学习和培训需要，直接将变电所现场设备用于大量、重复的培训同样存在很大困难。

然而，建设一套和现场一样的监控实验装置需要大量的投入，但还是不能满足大量重复学习和培训的需要。传统的开关柜模拟实验方式采用购置大量的高压开关柜、测控屏及开关设备来建设监控实验装置，耗费不菲的投入，且购置的高压开关柜体积大，占据大量的场地，难以满足培训的实际需要。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有开关柜模拟实验装置的高投入、体积大问题，提供一种成本低且体积小的开关柜模拟实验装置。

一种开关柜模拟实验装置，包括输入模拟器件、控制器、断路器模拟装置和信号装置，所述输入模拟器件与所述控制器连接，所述控制器连接所述断路器模拟装置和信号装置。

在其中一个实施例中，所述断路器模拟装置包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器包括第一继电器线圈和第一开关，所述第二继电器包括第二继电器线圈和第二开关，所述第三继电器包括第三继电器线圈、第三开关和第四开关，所述第一继电器线圈和所述第二继电器线圈均一端连接所述控制器，另一端连接电源接入端；所述第二开关和所述第四开关并联且均一端接地，另一端通过所述第一开关连接所述第三继电器线圈的一端，所述第三继电器线圈的另一端连接电源接入端，所述第三开关的一端连接电源接入端，另一端连接所述控制器；所述第一开关在所述第一继电器线圈未通电时闭合，在所述第一继电器线圈通电时断开，所述第二开关在所述第二继电器线圈未通电时断开，在所述第二继电器线圈通电时闭合，所述第三开关和所述第四开关均所述第三继电器线圈未通电时断开，在所述第三继电器线圈通电时闭合。

在其中一个实施例中，所述第一继电器、第二继电器和第三继电器均为中间继电器。

在其中一个实施例中，所述第三继电器还包括第一发光二极管、第二发光二极管和电阻，所述第三继电器线圈的一端连接所述第一发光二极管的负极和所述第二发光二极管的正极，所述第三继电器线圈的另一端通过所述电阻连接所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管的负极。

在其中一个实施例中，所述信号装置包括连接所述控制器的指示灯和音响。

在其中一个实施例中，所述指示灯包括合闸指示灯和分闸指示灯，所述合闸指示灯和所述分闸指示灯均一端连接电源接入端，另一端连接所述控制器；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的合闸控制开关和分闸控制开关。

在其中一个实施例中，所述音响包括连接所述控制器的事故音响；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的事故模拟开关和事故音响试验按钮。

在其中一个实施例中，所述开关柜模拟实验装置还包括与所述控制器连接，用于为所述控制器提供电压和/或电流的可调节直流电源。

在其中一个实施例中，所述音响还包括连接所述控制器的预告音响；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的不正常模拟开关和预告音响试验开关。

在其中一个实施例中，所述开关柜模拟实验装置还包括与所述控制器连接的控制终端。

上述开关柜模拟实验装置，利用输入模拟器件为控制器提供控制信号，控制器用于控制断路器模拟装置的工作状态。输入模拟器件产生的控制信号不同，则控制器对断路器模拟装置的控制也不一样，从而达到不同的实验效果。通过上述开关柜模拟实验装置来模拟现场的开关柜的控制和保护，实现断路器的当地控制和保护，实现模拟事故信号和预警信号的功能，集成于一体的开关柜模拟实验装置成本低且体积小，可适用于开关柜的控制和保护的培训和学习，无需笨重的试验台。

附图说明

图1为本实用新型开关柜模拟实验装置的结构图；

图2为一实施例中继电器模拟装置、信号装置和控制器的原理图；

图3为另一实施例中开关柜模拟实验装置的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，以下根据附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

请参阅图1，一种开关柜模拟实验装置100，包括控制器20、断路器模拟装置30、信号装置40和输入模拟器件50，输入模拟器件50与控制器20电连接，控制器20连接断路器模拟装置30和信号装置40。具体地，控制器可为可编程逻辑控制器。输入模拟器件50用于为控制器20提供不同的控制信号，控制器20用于根据该控制信号控制断路器模拟装置30的工作状态，断路器模拟装置30根据不同的工作状态返回一个反馈信号给控制器20，控制器20根据该反馈信号控制信号装置40的工作状态。

开关柜模拟实验装置100的各器件集中安装，很大程度上减小了开关柜模拟实验装置的体积，且便于放置和携带。利用上述开关柜模拟实验装置100模拟现场开关柜的控制和保护过程，利用断路器模拟装置30模拟现场的断路器，不需要到现场进行试验，同时也不需要大量购买与现场一样的开关柜实验装置来提供大量的实验，节约实验成本。具体的，控制器20、断路器模拟装置30、信号装置40和输入模拟器件50集中安装于网孔板上。

在其中一个实施例中，请参阅图2，断路器模拟装置30包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，第一继电器包括第一继电器线圈31和第一开关311，第二继电器包括第二继电器线圈32和第二开关321，第三继电器包括第三继电器线圈33、第三开关331和第四开关332，第一继电器线圈31和第二继电器线圈32均一端连接控制器20，另一端连接电源接入端；第二开关321和第四开关332并联且均一端接地，另一端通过第一开关311连接第三继电器线圈33的一端，第三继电器线圈33的另一端连接电源接入端，第三开关331的一端连接电源接入端，另一端连接控制器20；第一开关311在第一继电器线圈31未通电时闭合，在第一继电器线圈31通电时断开，第二开关321在第二继电器线圈32未通电时断开，在第二继电器线圈32通电时闭合，第三开关331和第四开关332均第三继电器线圈33未通电时断开，在第三继电器线圈33通电时闭合。

具体的，电源接入端为各器件提供正24伏的直流电压。根据输入模拟器件50输入的控制信号，控制器20控制断路器模拟装置30的动作，即控制第一开关311、第二开关321、第三开关331和第四开关332的断开或闭合，根据断路器模拟装置30的反馈信号控制信号装置40的工作状态，达到模拟实验目的。

在其中一个实施例中，第一继电器、第二继电器和第三继电器均优选为中间继电器。中间继电器具有防潮、防尘、不断线和可靠性高等优点，克服了电磁型中间继电器导线过细易断线的缺点，且功耗小，温升低，不需外附大功率电阻，可任意安装及接线方便。中间继电器触点容量大，工作寿命长；中间继电器动作后有发光管指示，便于现场观察。

在其中一个实施例中，第三继电器还包括第一发光二极管34、第二发光二极管35和电阻36，第三继电器线圈33的一端连接第一发光二极管34的负极和第二发光二极管35的正极，第三继电器线圈33的另一端通过电阻36连接第一发光二极管34的正极和第二发光二极管35的负极。第一发光二极管34、第二发光二极管35、电阻36和第三继电器线圈33组成双向回路，主要起到保护作用，当第三继电器线圈33得点或断电的瞬间会产生感应电流，对电路其他元件造成一定的影响，在第三继电器线圈33的两端并联电阻36和发光二极管可消除该感应电流，确保不会对其他元件造成影响。

在其中一个实施例中，信号装置40包括连接控制器20的指示灯和音响。对输入模拟装置50进行操作，会产生一个控制信号输入至控制器20，控制器20根据该控制信号控制断路器模拟装置30动作，断路器模拟装置30产生一个反馈信号给控制器20，控制器20根据该反馈信号控制指示灯亮或音响发声，以提示断路器模拟装置30的工作状态或者以提示音响本身是否出现故障。

在其中一个实施例中，指示灯包括合闸指示灯41和分闸指示灯42，合闸指示灯41和分闸指示灯42均一端连接电源接入端，另一端连接控制器20。输入模拟器件包括连接控制器20的合闸控制开关和分闸控制开关。合闸控制开关用于模拟开关柜中断路器的正常合闸，合闸指示灯41用于对合闸控制开关进行合闸操作后的模拟结果进行显示，分闸控制开关用于模拟开关柜中断路器的正常分闸，分闸指示灯42用于对分闸控制开关进行分闸操作后的模拟结果进行显示。

请继续参阅图2，初始状态时，第一继电器、第二继电器和三个继电器均无通电，第一开关311处于闭合状态，第二开关321处于断开状态，第三开关331和第四开关332均处于断开状态。对输入模拟器件50的合闸控制开关进行操作，如通过闭合合闸控制开关发送合闸命令至控制器20，控制器20接收到合闸命令后控制第二继电器线圈32瞬时通电，第二开关321闭合，第三继电器线圈33通电，从而使第三开关331和第四开关332闭合，第二开关321闭合后会自动断开，此时第四开关332也已通电，从而第三继电器线圈33仍然处于通电状态，第三开关331闭合后对控制器20产生一个合闸反馈信号至控制器20，控制器20接收到该合闸反馈信号后控制信号装置40中的合闸指示灯41亮。具体地，合闸指示灯41为绿灯，通电时发出绿色灯光。在进行上述合闸控制开关操作后，断路器模拟装置30处于第一种状态，即第一开关311处于原来的闭合状态，第二开关321处于断开状态，第三开关331和第四开关332处于闭合状态。

在对合闸控制开关进行上述合闸试验操作，断路器模拟装置30处于第一种状态后，再对输入模拟器件50的分闸控制开关进行操作，产生分闸命令并输入至控制器20中，控制器20控制第一继电器线圈31通电，第一开关311断开，第三继电器线圈33断电，从而使第三开关331和第四开关332断开，第三开关331断开后，产生一个分闸反馈信号至控制器20，控制器20接收该分闸反馈信号后控制信号装置40中的分闸指示灯42亮，具体地，分闸指示灯42发出红色灯光。

在其中一个实施例中，音响包括连接控制器20的事故音响；输入模拟器件包括连接控制器20的事故模拟开关和事故音响试验按钮。事故模拟开关用于模拟开关柜中断路器的重合闸动作，事故音响试验按钮用于检查事故音响是否能正常工作，发出事故信号，事故音响分别用于对事故模拟开关和事故音响试验按钮进行试验操作后的试验结果进行提示。

在对合闸控制开关进行上述合闸试验操作，断路器模拟装置30处于第一种状态后，再短按模拟事故开关模拟瞬时性故障，输入一个控制信号至控制器20。控制器20控制第一继电器中的第一开关311先跳闸，第三继电器线圈33断电，第三开关331断开产生一个瞬时故障反馈信号至控制器20，控制器20控制信号装置40的事故音响发出事故信号，若第一继电器的重合闸功能已经投入，则第一开关311跳闸后经过延时会执行重合闸动作，合闸成功，重合闸功能投入与否由重合闸投退压板控制。或者，在对合闸控制开关进行上述合闸试验操作，断路器模拟装置30处于第一种状态后，再长按模拟事故开关模拟永久性故障，输入一个控制信号至控制器20，控制器20控制断路器模拟装置30中的第一继电器中的第一开关311先跳闸，第三继电器线圈33断电，第三开关331断开产生一个永久故障反馈信号至控制器20，控制器20控制信号装置40的事故音响发出事故信号，若重合闸功能已经投入，则第一开关311跳闸后经过延时会执行重合闸动作，合闸失败，第一开关311跳闸后不再合闸，即重合闸只动作一次。

对输入模拟器件50中的事故音响试验开关进行操作，产生的事故音响试验命令信号输入至控制器20，以查验信号装置40中的事故音响是否能正常接收事故信号而发出事故声音。

在其中一个实施例中，音响还包括连接控制器20的预告音响；输入模拟器件包括连接控制器20的不正常模拟开关和预告音响试验开关。不正常模拟开关用于模拟开关柜中断路器的不正常状态，例如，断路器的气压过低等不正常状态；预告音响试验按钮用于检查预告音响是否能正常工作，发出预告信号，预告音响分别用于对不正常模拟开关和预告音响试验按钮进行试验操作后的试验结果进行提示。

对输入模拟器件50中的不正常模拟开关进行操作，产生的不正常模拟命令信号输入至控制器20，控制器20控制信号装置40的预告音响发出预告信号，例如，断路器模拟装置30气压过低属于不正常的情况，会导致开关的开闭合不正常。

对输入模拟器件50中的预告音响试验开关进行操作，产生的预告音响试验命令信号输入至控制器20，以查验信号装置40中的预告音响是否能正常接收预告信号而发出预告声音。

在其中一个事实例中，输入模拟装置50还包括与控制器20连接的复位开关，当进行上述试验后，事故音响或者预告音响会发出声音，当试验完成后，不需要事故音响或者预告音响再发出声音时，通过对输入模拟器件50中的复位开关进行操作，产生复位命令至控制器20，从而控制音响恢复到试验前的状态。

在其中一个实施例中，请参阅图3，开关柜模拟实验装置100还包括与控制器20连接，用于为控制器20提供电压和/或电流的可调节直流电源10。利用可调节直流电源10提供的直流信号模拟装置的保护输入信号，即模拟电流和/或电压的变化，实现断路器模拟装置30的控制和保护。利用可调节直流电源10模拟电流保护动作时，可调节直流电源10输出可调电流至控制器20，模拟过流保护或者速断动作，当输入至控制器20的电流超过控制器20中预设的电流整定值时，控制器20控制信号装置40中的事故音响发出事故信号，重合闸动作。利用可调节直流电源10模拟失压保护动作，可调节直流电源10输出可调电压至控制器20，可模拟失压保护动作，当输入至控制器20的电压低于控制器20中预设的电压整定值时，控制器20控制信号装置40中的事故音响发出事故信号，重合闸动作。

在其中一个实施例中，开关柜模拟实验装置100还包括与控制器20连接的控制终端60，用于监控控制器20。控制终端60可以是PC机、Ipad或者手机等电子产品。控制终端60与控制器20连接，可以是有线连接或无线通信连接，从而使两者之间可进行通信，实现控制终60对控制器20的监控。利用控制终端60发送控制命令至控制器20，控制器20根据对应的控制命令控制断路器模拟装置30动作，控制器20接收到断路器模拟装置产生的控制反馈命令后，控制器20发送控制信号至控制终端60，控制终端60接收到该控制信号后显示与上述控制命令相对应的信息，或发出与上述控制命令相对应的提示音。

具体的，控制终端60用于对断路器模拟装置30进行分合闸控制，即利用控制终端60发送分闸命令或合闸命令至控制器20，控制器20根据对应的命令控制断路器模拟装置30动作，控制器20接收到断路器模拟装置30产生的反馈命令后，控制器20发送反馈信号至控制终端60，控制终端60接收到该反馈信号后显示合闸或分闸指示信息。控制终端60还可模拟过流失压保护动作和报警，具体工作原理与上述利用可调节直流电源10模拟过流失压保护过程类似，在此不再赘述。控制终端60在模拟过流失压保护动作时，还用于对控制器20中预设的电流整定值和电压整定值进行修改，以便适应不同的试验环境。另外，控制终端60还可模拟保护投退和画面报警，使实验人员能更方便省时地进行模拟实验。

对输入模拟器件50进行操作，产生控制信号输入至控制器20，控制器20用于根据接受到的控制信号控制断路器模拟装置30的工作状态，输入模拟器件50产生不同控制信号，控制器20对断路器模拟装置30的控制也不一样，使信号装置40的工作状态不一样，从而达到不同的实验效果。通过上述开关柜模拟实验装置100来模拟现场的开关柜的控制和保护，实现断路器的当地控制和保护，实现模拟事故信号和预告信号的功能，集成于一体的开关柜模拟实验装置经济且体积小，可适用于开关柜的控制和保护的培训和学习，无需笨重的试验台。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关柜模拟实验装置，其特征在于，包括输入模拟器件、控制器、断路器模拟装置和信号装置，所述输入模拟器件与所述控制器连接，所述控制器连接所述断路器模拟装置和信号装置。

2.根据权利要求1所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述断路器模拟装置包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器包括第一继电器线圈和第一开关，所述第二继电器包括第二继电器线圈和第二开关，所述第三继电器包括第三继电器线圈、第三开关和第四开关，所述第一继电器线圈和所述第二继电器线圈均一端连接所述控制器，另一端连接电源接入端；所述第二开关和所述第四开关并联且均一端接地，另一端通过所述第一开关连接所述第三继电器线圈的一端，所述第三继电器线圈的另一端连接电源接入端，所述第三开关的一端连接电源接入端，另一端连接所述控制器；所述第一开关在所述第一继电器线圈未通电时闭合，在所述第一继电器线圈通电时断开，所述第二开关在所述第二继电器线圈未通电时断开，在所述第二继电器线圈通电时闭合，所述第三开关和所述第四开关均所述第三继电器线圈未通电时断开，在所述第三继电器线圈通电时闭合。

3.根据权利要求2所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述第一继电器、第二继电器和第三继电器均为中间继电器。

4.根据权利要求2所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述第三继电器还包括第一发光二极管、第二发光二极管和电阻，所述第三继电器线圈的一端连接所述第一发光二极管的负极和所述第二发光二极管的正极，所述第三继电器线圈的另一端通过所述电阻连接所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管的负极。

5.根据权利要求1所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述信号装置包括连接所述控制器的指示灯和音响。

6.根据权利要求5所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述指示灯包括合闸指示灯和分闸指示灯，所述合闸指示灯和所述分闸指示灯均一端连接电源接入端，另一端连接所述控制器；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的合闸控制开关和分闸控制开关。

7.根据权利要求5所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述音响包括连接所述控制器的事故音响；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的事故模拟开关和事故音响试验按钮。

8.根据权利要求7所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述开关柜模拟实验装置还包括与所述控制器连接，用于为所述控制器提供电压和/或电流的可调节直流电源。

9.根据权利要求7所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述音响还包括连接所述控制器的预告音响；所述输入模拟器件包括连接所述控制器的不正常模拟开关和预告音响试验开关。

10.根据权利要求1至9中任一所述的开关柜模拟实验装置，其特征在于，所述开关柜模拟实验装置还包括与所述控制器连接的控制终端。