CN204375298U - 分界开关仿真实训装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分界开关仿真实训装置，包括模拟线路、故障模拟装置和分界开关模拟装置，分界开关模拟装置包括分界开关本体模拟装置和分界开关控制器，分界开关本体模拟装置连接在模拟线路上，分界开关控制器的模拟信号采集装置连接在位于分界开关本体模拟装置后侧的模拟线路上，分界开关控制器的驱动信号输出端与分界开关本体模拟装置电气连接，分界开关本体模拟装置的状态信号输出端与分界开关控制器电气连接，所述模拟线路与故障模拟装置电气连接。本实用新型可用于模拟用户界内相间短路和过流等故障状态，并区分用户界内和界外接地故障，适用于涉及分界开关的培训学习、理论验证、实际操作和考核考试等活动。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种仿真模拟装置，具体涉及一种用户分界开关控制系统仿真实训装置。
背景技术
在配电网中，主要有主干网和用户两部分组成。城市电网改造投资力度的加大，城市电网电缆化已经达到75%以上，主干网发生故障的概率大大下降。配电网中的故障大多数集中在主干网与用户分支线两部分的分界点，即用户分界点。
10kV 架空配电线路T接的用户内部发生故障时，如故障在其进线段，或故障虽发生在用户进线开关内侧但其保护动作时限与变电站出线开关保护配合不当时，均会造成变电站出线开关保护掉闸。如果故障性质是永久的，变电站重合不成功，则一个中压用户界内的事故将使整条配电线路停电，这种在配电网中常见的波及事故，对社会将造成恶劣影响。
用户分界开关是解决上述波及事故的理想设备，该设备安装于10kV架空配电线路的责任分界点处，可以实现自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障，确保非故障用户的用电安全。用户分界开关控制系统是专门用于分界开关本体的智能控制系统，实现保护控制功能和通信功能。控制器与开关本体通过控制电缆和航空接插件进行电气连接，二者结合实现对线路的保护及故障自动监控功能。因此，研究出新型免维护电缆配电网用户分界开关及其控制系统，缩小故障停电范围、缩短用户停电时间，提高用户的供电可靠性，提高我国配网自动化发展水平，保证城市电网的安全运行显得尤为重要。也因此需要一种可以辅助实现分界开关及其控制系统研制、测试的实验装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分界开关仿真实训装置，通过模拟配电网的运行状态，特别是模拟用户界内相间短路和过流等故障状态，检验、调试分界开关的功能和工作性能，可用于涉及分界开关的培训学习、理论验证、实际操作和考核考试等活动中。
本实用新型的技术方案是：
一种分界开关仿真实训装置，包括模拟线路、故障模拟装置和分界开关模拟装置，所述分界开关模拟装置包括分界开关本体模拟装置和分界开关控制器，所述分界开关本体模拟装置连接在所述模拟线路上，所述分界开关控制器的模拟信号采集装置连接在位于所述分界开关本体模拟装置后侧的所述模拟线路上，所述分界开关控制器的驱动信号输出端与所述分界开关本体模拟装置电气连接，所述分界开关本体模拟装置的状态信号输出端与所述分界开关控制器电气连接，所述模拟线路与所述故障模拟装置电气连接。
位于所述分界开关本体模拟装置与所述模拟信号采集装置之间的所述模拟线路上优选设有对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器，所述对地电容模拟装置设有三个电容组，各个电容组的一端连接所述模拟线路的一相母线，另一端接地。
位于所述对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器后侧的所述模拟线路上还可设有相电压表和电流表。
所述模拟信号采集装置可以包括电压信号采集装置和电流信号采集装置。
所述电压信号采集装置为电压传感器，所述电流信号采集装置优选为电流互感器，可以包括相序电流互感器和零序电流互感器。
位于所述分界开关本体模拟装置前侧的所述模拟线路上可以设有熔断器和空气开关。
所述故障模拟装置优选包括负荷模拟装置和单相接地模拟装置。
对于前述任意一种所述分界开关仿真实训装置，所述分界开关本体模拟装置优选包括交流接触器，所述交流接触器的主触点接入所述模拟线路中，其辅助触点作为所述状态信号输出端接入所述分界开关控制器。
所述状态信号输出端可以包括分位、合位、储能和气压状态信号输出端。
所述分界开关本体模拟装置还包括分合闸控制回路，所述分界开关控制器的驱动信号输出端连接所述分合闸控制回路的输入端，所述分合闸控制回路设有用于控制分闸的第一交流继电器和用于控制合闸的第二交流继电器，所述交流接触器的线圈与所述第一交流继电器的接点、第二交流继电器的接点串接，且其所在支路与所述第一交流继电器的线圈所在支路和所述第二交流继电器的线圈所在支路并联。
本实用新型的有益效果为：本实用新型集培训学习、理论验证、实际操作、考核考试、工作过程演示等功能于一体，具有显著的实用价值。由于采用了Y/△隔离变压器而不是自耦变压器，使中性点接地故障判断成为可能，并通过计算零序电流与零序电压的相位角度与定值比较实现了对用户界内和界外的单相接地故障的区分和判断。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型的分合闸控制回路的电路原理图。
具体实施方式
参见图1、2，本实用新型提供了一种分界开关仿真实训装置，包括模拟线路、故障模拟装置和分界开关模拟装置，所述分界开关模拟装置包括分界开关本体模拟装置和分界开关控制器，所述分界开关本体模拟装置连接在所述模拟线路上，所述分界开关控制器的模拟信号采集装置连接在位于所述分界开关本体模拟装置后侧的所述模拟线路上，所述分界开关控制器的驱动信号输出端与所述分界开关本体模拟装置电气连接，所述分界开关本体模拟装置的状态信号输出端与所述分界开关控制器电气连接，所述模拟线路与所述故障模拟装置电气连接。所述分界开关本体模拟装置的前侧相当于电网侧，后侧相当于用户侧。
位于所述分界开关本体模拟装置与所述模拟信号采集装置之间的所述模拟线路上优选设有用于模拟母线线路对地电容的对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器TV。所述对地电容模拟装置设有三个电容组，各个电容组的一端连接所述模拟线路的一相母线，另一端接地。通常不同节点的线路长度不同，其对地电容也不同。所述对地电容模拟装置就利用该原理通过设置不同的电容值实现对实际用户线路对地电容的模拟。
位于所述对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器后侧的所述模拟线路上还可设有相电压表PV和电流表PA。相电压表用于采集并显示变压器副边的母线相电压。电流表分为A相电流表、B相电流表、C相电流表，分别显示母线各相电流。
所述模拟信号采集装置可以包括电压信号采集装置和电流信号采集装置。所述电压信号采集装置为电压传感器，用于采集母线相电压信号。所述电流信号采集装置为电流互感器，可以包括相序电流互感器和零序电流互感器，分别用于采集相电流信号和零序电流信号。
位于所述分界开关本体模拟装置前侧的所述模拟线路上可以设有用于对模拟电网侧线路过电流、过电压或过热等异常现象时起保护作用的装置，包括熔断器FU和空气开关QF。
所述故障模拟装置优选包括负荷模拟装置和单相接地模拟装置。
所述分界开关本体模拟装置包括交流接触器KM，所述交流接触器的主触点接入所述模拟线路中，其辅助触点用以指示用户分界开关控制系统开关等状态，作为所述状态信号输出端接入所述分界开关控制器。
所述状态信号输出端可以包括分位、合位、储能和气压状态信号输出端。
图2所示为本实用新型的分合闸控制回路，所述分界开关控制器的驱动信号输出端连接图示左端的所述分合闸控制回路的输入端，所述分合闸控制回路设有用于控制分闸的第一交流继电器KA1和用于控制合闸的第二交流继电器KA2，所述交流接触器的线圈与所述第一交流继电器的接点、第二交流继电器的接点串接，无论自动/手动转换开关SA1处于哪一个位置，所述交流接触器的线圈所在支路与所述第一交流继电器的线圈所在支路和所述第二交流继电器的线圈所在支路并联，区别为一个位置对应于手动分合闸控制方式，另一个位置对应于自动分合闸控制方式。相应的手动按钮、电源指示灯等设置在电源柜的面板上。图2所示仅为说明分合闸控制过程，并非限定交流接触器和继电器必须采用图示的常开、常闭组合。
下面举例说明该控制回路的工作过程。以手动合闸为例，当按下手动合按钮时（前提是转换开关SA1合在左位时），第二交流继电器KA2线圈得电，KA2接点闭合，交流接触器的线圈所在支路接通时，交流接触器主触点闭合。再以自动分闸为例，交流接触器处于合闸状态，转换开关SA1合在右位，此时让故障模拟装置工作，例如开启负荷模拟装置模拟过流故障，分界开关控制器根据采集信号判断后认为线路发生了过流故障，于是向所述分合闸控制回路发出驱动信号，位于跳闸支路上的第一交流继电器KA1的线圈得电，KA1常闭接点断开，KM线圈失电，交流接触器主触点断开。图2中KM线圈、KA1常闭接点和KA2常开接点所在支路上串接的继电器KA3常开接点，用作分界开关本体的气压辅助触点，为了避免分界开关本体中六氟化硫气压过低时因误操作发生危险，KA3选择常开，无论KA1接点和KA2接点是什么状态，KA3接点不闭合都不能操作分界开关。
所述分界开关仿真实训装置的主要结构和工作原理为：
熔断器FU、空气开关QF、交流接触器KM、Y/△隔离变压器、对地电容模拟装置、电压传感器和电流互感器设置在电源柜中。故障模拟装置设置在故障设置箱内，用于模拟过流、接地故障。分界开关控制器与分界开关本体模拟装置通过控制电缆和航空接插件进行电气连接。
电源柜与分界开关控制器连接，同时通过电压表、电流表对母线电压及电流进行实时监测。电源柜与用户分界开关控制器连接，并为其提供电压信号和电流信号及分位、合位、储能等开入量信息，所述分界开关控制器具备电压采样、电流采样及接地故障相位角计算功能，用户分界开关控制器根据采集到的电压信号、电流信号及开入量信息，通过微处理器计算并与保护参数进行比较，当满足保护逻辑时，对分界开关本体进行控制分闸或者合闸操作。故障设置箱与分界开关控制器连接。故障模拟装置包括负荷模拟装置和单相接地模拟装置，用以模拟系统过流故障和单相接地故障。
分界开关控制器通过检测从母线上的电流互感器引出的A、B、C相电流与定值比较来判断故障的发生，并记忆相间短路或过流故障状态，满足分闸条件后，驱动分界开关本体分闸。利用时间继电器KT延时一定时间后再重合闸。所述时间继电器用于模拟弹簧操作机构用户分界开关本体电机工作，弹簧储能延时。
我国10kV配电网的中性点接地方式可分为：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地三种方式。需要特别指出的是，本实用新型中分界开关控制器对单相接地故障的基本处理方法是通过检测从分界开关内置零序CT引出的零序电流信号，并通过电压传感器采集电压信号，同时计算出零序电流与零序电压的相位角度与定值比较来区分和判断用户界内和界外的单相接地故障，弥补了现有技术下类似装置无法区分接地故障发生在用户界内还是界外的缺陷，前提是本实用新型采用了Y/△隔离变压器。
本实用新型是集培训学习、理论验证、实际操作、考核考试于一体的多功能实训设备装置。利用其可以进行低压开关电器的安装接线培训，可以进行用户分界开关控制器的安装和接线培训，及母线线路对地电容及接地故障相位角度计算等。
Claims (10)
1.一种分界开关仿真实训装置，其特征在于包括模拟线路、故障模拟装置和分界开关模拟装置，所述分界开关模拟装置包括分界开关本体模拟装置和分界开关控制器，所述分界开关本体模拟装置连接在所述模拟线路上，所述分界开关控制器的模拟信号采集装置连接在位于所述分界开关本体模拟装置后侧的所述模拟线路上，所述分界开关控制器的驱动信号输出端与所述分界开关本体模拟装置电气连接，所述分界开关本体模拟装置的状态信号输出端与所述分界开关控制器电气连接，所述模拟线路与所述故障模拟装置电气连接。
2.如权利要求1所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于位于所述分界开关本体模拟装置与所述模拟信号采集装置之间的所述模拟线路上设有对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器，所述对地电容模拟装置设有三个电容组，各个电容组的一端连接所述模拟线路的一相母线，另一端接地。
3.如权利要求2所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于位于所述对地电容模拟装置和Y/△隔离变压器后侧的所述模拟线路上还设有相电压表和电流表。
4.如权利要求3所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述模拟信号采集装置包括电压信号采集装置和电流信号采集装置。
5.如权利要求4所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述电压信号采集装置为电压传感器，所述电流信号采集装置为电流互感器，包括相序电流互感器和零序电流互感器。
6.如权利要求4所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于位于所述分界开关本体模拟装置前侧的所述模拟线路上设有熔断器和空气开关。
7.如权利要求4所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述故障模拟装置包括负荷模拟装置和单相接地模拟装置。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述分界开关本体模拟装置包括交流接触器，所述交流接触器的主触点接入所述模拟线路中，其辅助触点作为所述状态信号输出端接入所述分界开关控制器。
9.如权利要求8所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述状态信号输出端包括分位、合位、储能和气压状态信号输出端。
10.如权利要求9所述的分界开关仿真实训装置，其特征在于所述分界开关本体模拟装置还包括分合闸控制回路，所述分界开关控制器的驱动信号输出端连接所述分合闸控制回路的输入端，所述分合闸控制回路设有用于控制分闸的第一交流继电器和用于控制合闸的第二交流继电器，所述交流接触器的线圈与所述第一交流继电器的接点、第二交流继电器的接点串接，且其所在支路与所述第一交流继电器的线圈所在支路和所述第二交流继电器的线圈所在支路并联。
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