CN205959447U - 10kV配电变压器仿真模拟设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10kV配电变压器仿真模拟设备，包括配电变压器和变压器模拟系统，变压器模拟系统通过导线分别与配电变压器一次侧及二次侧进行连接，变压器模拟系统通过以太网与上位机电脑进行连接，变压器模拟系统包括变压器仿真单元、温度计控制保护单元、气体继电器保护单元、负荷状态指示单元和主控单元，本实用新型能够对变压器的内外部电气连接进行仿真模拟，解决目前变压器实训工作中，采用实物静态模拟操作，实操功能单一，只能解决部分操作需求的问题，提高对变压器实训效率，提高参与实训学员的技能水平。

Description

10kV配电变压器仿真模拟设备

技术领域：

本实用新型涉及一种变压器模拟设备，特别是涉及一种10kV配电变压器仿真模拟设备。

背景技术：

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务，是电力系统中最重要的电气设备，一旦发生事故影响面广，停电范围广，社会影响大。随着居民生活水平的不断提高，对供电质量提出了越来越高的要求，同时电力配电网络建设也上了一个新台阶，作为电网重要组成元件之一的配电变压器，其数量也在激增。按照DL/T1102-2009《配电变压器运行规程》要求，必须对配电变压器进行定期巡视，及时掌握配电变压器的运行情况，配电变压器运行是否正常直接影响电网安全运行和客户生产、生活用电，并关系到用电设备的安全。

各劳动职业技能鉴定部门、供电系统基层单位、电力培训部门、大中专、技校、职校等设置电力系统学习课程的单位，需要经常安排学员进行实操培训操作。

为保证学员人身及配电设备安全，不妨碍电力系统的正常运行。这些单位一般采用实物静态模拟操作，导致实操功能较为单一，只能解决部分操作需求。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，能够对变压器的内部和外部电气连接状况进行仿真模拟，解决目前变压器实训工作中，采用实物静态模拟操作，实操功能单一，只能解决部分操作需求问题的10kV配电变压器仿真模拟设备。

本实用新型的技术方案是：一种10kV配电变压器仿真模拟设备，包括配电变压器和变压器模拟系统，所述变压器模拟系统通过导线分别与配电变压器一次侧及二次侧进行连接，变压器模拟系统通过以太网与上位机电脑进行连接，所述变压器模拟系统包括：

由变压器高压侧模拟单元、变压器低压模拟单元和模拟变压器组成的变压器仿真单元；

由温度控制接线端子、温度控制器和温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯构成的温度计控制保护单元；

由气体继电器节点端子、气体继电器和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯构成的气体继电器保护单元；

对变压器负荷状态进行显示的负荷状态指示单元和主控单元；

所述变压器高压侧模拟单元和变压器低压模拟单元均由虚负荷功率源、电压表和电流表构成；

所述模拟变压器由至少两个电阻及电线进行串联组成的一次侧绕组和二次侧绕组，所述电阻通过绕组继电器接入一次侧绕组和二次侧绕组中，所述一次侧绕组为三角形或星形接法，所述二次侧绕组为Y型接法；

所述虚负荷功率源、温度控制接线端子、气体继电器节点端子和绕组继电器均与主控单元连接。

所述变压器模拟系统与配电变压器一次侧及二次侧的连接处均设置有开关，所述开关与一次侧绕组和二次侧绕组通过塔式接线柱和导线进行连接，且二次侧绕组中心点引出与配电变压器的中心点连接，并同步进行接地。

所述开关为节点控制继电器组，且节点控制继电器组上设置有闭合检测装置，并均与主控单元连接，所述主控单元通过RS232接口与虚负荷功率源连接，且所述主控单元上设置有以太网接口和温度控制接线端子、气体继电器节点端子。

所述虚负荷功率源包括虚负荷功率源一和虚负荷功率源二，且均通过RS232接口与主控单元连接，所述虚负荷功率源一与三个电流表一个电压表连接，所述虚负荷功率源二与四个电流表和三个电压表连接。

所述配电变压器为10kV油浸式变压器，所述主控单元为ARM单片机，所述温度控制器和气体继电器为配电变压器上的温度控制器和气体继电器，所述温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯与上位机电脑连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过对变压器的内部和外部电气连接状况进行仿真模拟，以解决目前变压器实训工作中，采用实物静态模拟操作，实操功能单一，只能解决部分操作需求的问题，提高对变压器实训效率，提高参与实训学员的技能水平。

2、本实用新型为教学培训用设备，为更好的进行教学培训操作，通过对变压器内部结构的完全模拟，可实现对变压器所有静态参数进行模拟设置，以达到不同的学员进行培训及考试时所测定的静态参数不一致，加强学员的对变压器静态参数测定的实操业务能力。

3、本实用新型通过对变压器的运行工况进行实时模拟，以及配电变压器内部结构模拟展示，增强参与培训学员对变压器原理、运行机制、常见配电故障分析等业务能力。

4、本实用新型通过与真实10kV配电变压器进行连接，实现本地工况及故障模拟设置，远端变压器上进行测定分析，真实模拟10kV配电变压器工作环境。

5、本实用新型不对配电变压器本体进行任何改动和附加永久性外部装置，可进行变压器静态故障模拟及变压器故障动态变化工况模拟。

6、本实用新型针对一次侧及二次侧线圈绕组故障点，使用继电器组进行接入，进行变压器内部故障模拟操作：单匝单点搭铁、多匝单点搭铁、单匝多点搭铁、多匝多点搭铁、单匝内绕组短路、匝间绕组短路等故障模拟，学员直接通过在变压器接线塔上进行故障测定。

附图说明：

图1为10kV配电变压器仿真模拟设备的结构连接框图。

图2为主控单元的结构框图。

具体实施方式：

实施例：参见图1和图2。

10kV配电变压器仿真模拟设备，包括配电变压器和变压器模拟系统，变压器模拟系统通过导线分别与配电变压器一次侧及二次侧进行连接，变压器模拟系统通过以太网与上位机电脑进行连接，变压器模拟系统包括：

由变压器高压侧模拟单元、变压器低压模拟单元和模拟变压器组成的变压器仿真单元；

由温度控制接线端子、温度控制器和温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯构成的温度计控制保护单元；

由气体继电器节点端子、气体继电器和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯构成的气体继电器保护单元；

对变压器负荷状态进行显示的负荷状态指示单元和主控单元；

变压器高压侧模拟单元和变压器低压模拟单元均由虚负荷功率源、电压表和电流表构成；

模拟变压器由至少两个电阻及电线进行串联组成的一次侧绕组和二次侧绕组，电阻通过绕组继电器接入一次侧绕组和二次侧绕组中，一次侧绕组为三角形或星形接法，二次侧绕组为Y型接法；

虚负荷功率源、温度控制接线端子、气体继电器节点端子和绕组继电器均与主控单元连接。

变压器模拟系统与配电变压器一次侧及二次侧的连接处均设置有开关，开关与一次侧绕组和二次侧绕组通过塔式接线柱和导线进行连接，且二次侧绕组中心点引出与配电变压器的中心点连接，并同步进行接地。

开关为节点控制继电器组，且节点控制继电器组上设置有闭合检测装置，并均与主控单元连接，主控单元通过RS232接口与虚负荷功率源连接，且主控单元上设置有以太网接口和温度控制接线端子、气体继电器节点端子。

虚负荷功率源包括虚负荷功率源一和虚负荷功率源二，且均通过RS232接口与主控单元连接，虚负荷功率源一与三个电流表一个电压表连接，虚负荷功率源二与四个电流表和三个电压表连接。

配电变压器为10kV油浸式变压器，主控单元为ARM单片机，温度控制器和气体继电器为配电变压器上的温度控制器和气体继电器，温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯与上位机电脑连接。

变压器高压侧模拟单元：通过虚负荷功率源输出3*57.7/100V电压信号，实现对电压互感器的模拟，在电压表上显示10kV，完成变压器高压侧电压工况模拟；通过虚负荷功率源输出0-5A电流信号，在电流表上显示0-10A电流值，完成变压器高压侧电流工况模拟。

变压器低压模拟单元：通过虚负荷功率源输出电压、电流值，进行低压母线电压、电流互感器二次侧电流信号模拟，三个电压表分别接入虚负荷功率源A、B、C三相电压回路，通过虚负荷功率源控制各相输出的电压值，完成变压器低压侧电压工况模拟；四个电流表分别串入虚负荷电流源A、B、C及零序电流回路，通过虚负荷电流源产生0-5A的电流信号，在电流表上显示0-250A电流值，完成变压器低压侧电流工况模拟。

下面结合附图对本实用新型进一步说明；

如图1所示，变压器仿真装置使用ARM单片机作为主控，依托其自身片上所集成的以太网通信接口、串口、DA模拟、IO口，进行变压器功能装置操作。

进行变压器运行工况模拟操作时：设定虚负荷功率源输出电压、电流值，通过接入标准电压、电流表中进行配电工况展示，同时通过DA接口模块；进行变压器运行时温度变化工况模拟操作：当温度达到设定阈值时，输出产生告警及跳闸信号，根据需要产生气体继电器告警及跳闸信号，完整的完成10kV配电变压器运行工况模拟操作。

如图2所示，依据10kV油浸式配电变压器内部结构，将故障模拟测试点使用继电器组进行连接，进行变压器内部线圈单点及多点搭铁、匝内及匝间短路等故障模拟操作。

主控单元监控开关K1-K7的开关状态，使用RS232设定虚负荷功率源输出电压及电流值，当监测到开关K1-K3开关状态为闭合时，变压器仿真系统控制虚负荷功率源将对应相进行电压进行输出，否则将对应相的电压输出进行关闭；监测到K4-K7开关状态为闭合时，控制虚负荷功率源将对应相电流调节到大于0输出，对应相负荷指示灯点亮，否则将虚负荷功率源输出电流调节到0，将对应相负荷指示灯熄灭，进行空载工况展示；在K4-K6任意开关开路时，三相电机模拟符合指示灯均设置为熄灭。

变压器仿真模拟装置保持与真实10kV油浸式配电变压器相同的接线方式，将变压器仿真装置与真实10kV油浸式配电变压器依次对应的进行连接后，实现变压器仿真模拟装置本地进行参数及故障模拟设定，学员在变压器上进行参数测定及故障分析操作，在保证学员人身安全的基础上，进行10kV配电变压器参数测定及故障检修环境模拟。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种10kV配电变压器仿真模拟设备，包括配电变压器和变压器模拟系统，其特征是：所述变压器模拟系统通过导线分别与配电变压器一次侧及二次侧进行连接，变压器模拟系统通过以太网与上位机电脑进行连接，所述变压器模拟系统包括：

由变压器高压侧模拟单元、变压器低压模拟单元和模拟变压器组成的变压器仿真单元；

由温度控制接线端子、温度控制器和温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯构成的温度计控制保护单元；

由气体继电器节点端子、气体继电器和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯构成的气体继电器保护单元；

对变压器负荷状态进行显示的负荷状态指示单元和主控单元；

所述变压器高压侧模拟单元和变压器低压模拟单元均由虚负荷功率源、电压表和电流表构成；

所述模拟变压器由至少两个电阻及电线进行串联组成的一次侧绕组和二次侧绕组，所述电阻通过绕组继电器接入一次侧绕组和二次侧绕组中，所述一次侧绕组为三角形或星形接法，所述二次侧绕组为Y型接法；

所述虚负荷功率源、温度控制接线端子、气体继电器节点端子和绕组继电器均与主控单元连接。

2.根据权利要求1所述的10kV配电变压器仿真模拟设备，其特征是：所述变压器模拟系统与配电变压器一次侧及二次侧的连接处均设置有开关，所述开关与一次侧绕组和二次侧绕组通过塔式接线柱和导线进行连接，且二次侧绕组中心点引出与配电变压器的中心点连接，并同步进行接地。

3.根据权利要求2所述的10kV配电变压器仿真模拟设备，其特征是：所述开关为节点控制继电器组，且节点控制继电器组上设置有闭合检测装置，并均与主控单元连接，所述主控单元通过RS232接口与虚负荷功率源连接，且所述主控单元上设置有以太网接口和温度控制接线端子、气体继电器节点端子。

4.根据权利要求1所述的10kV配电变压器仿真模拟设备，其特征是：所述虚负荷功率源包括虚负荷功率源一和虚负荷功率源二，且均通过RS232接口与主控单元连接，所述虚负荷功率源一与三个电流表一个电压表连接，所述虚负荷功率源二与四个电流表和三个电压表连接。

5.根据权利要求1所述的10kV配电变压器仿真模拟设备，其特征是：所述配电变压器为10kV油浸式变压器，所述主控单元为ARM单片机，所述温度控制器和气体继电器为配电变压器上的温度控制器和气体继电器，所述温度显示屏及告警、跳闸信号状态指示灯和气体继电器告警、跳闸信号状态指示灯与上位机电脑连接。