CN208985164U - 仿真电力变压器的故障切换模块 - Google Patents

Abstract

仿真电力变压器的故障切换模块，包括第一继电器模块、第二继电器模块、继电器信号收发模块、继电器控制模块,继电器控制模块包括控制芯片、驱动芯片，控制芯片和驱动芯片的各控制信号输出端并联，第一继电器模块的各电压信号输入端与第二继电器模块的各电压信号输入端并联，第一继电器模块、第二继电器模块的各控制信号输入端均与继电器控制模块的各控制信号输出端对应连接，第一继电器模块、第二继电器模块的各驱动信号输入端均与继电器控制模块的驱动芯片的各驱动信号输出端对应连接，继电器信号收发模块的第一信号端用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，继电器信号收发模块的第二信号端与继电器控制模块的控制信号输入端连接。

Description

仿真电力变压器的故障切换模块

技术领域

本实用新型涉及一种仿真电力变压器的故障切换模块，特别涉及一种仿真电力变压器模型的故障切换模块。

背景技术

国内外对变压器试验的教学与培训，目前仅限于对变压器原理的讲解和对某一类型的变压器进行试验，这样讲解不够形象，变压器试验项目单一，测试数据单一，无法达到对多位学员的教学练习及考核功能，如果采用真实变压器，断电状态下进行操作培训，不能反映真实的故障状态，如果在变压器通电的情况下进行操作培训，是极端危险的。如果使用变压器模型，又无法对变压器在运行中常见的故障，如变压器直流电阻故障、变压器绝缘故障、变压器吸收比故障、变压器极化指数故障、变压器耐压故障、变压器变比故障无法进行教学、培训和考核。

所以目前急需在仿真变压器模型上添加一种仿真电力变压器模型的故障切换模块，可以在变压器直流电阻故障、变压器绝缘故障、变压器吸收比故障、变压器极化指数故障、变压器耐压故障、变压器变比故障这六种故障情况中任意切换，为仿真变压器模型提供逼真的现场情况。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种方便维修和更换的独立故障切换模块在变压器直流电阻故障、变压器绝缘故障、变压器吸收比故障、变压器极化指数故障、变压器耐压故障、变压器变比故障这六种故障情况中任意切换，为仿真变压器模型提供逼真的现场情况。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种仿真电力变压器的故障切换模块，包括由多个继电器并联组成的第一继电器模块、由多个继电器并联组成的第二继电器模块、继电器信号收发模块、继电器控制模块,所述继电器控制模块包括控制芯片、驱动芯片，所述控制芯片和驱动芯片的各控制信号输出端对应并联，所述第一继电器模块的各电压信号输入端与第二继电器模块的各电压信号输入端对应并联且用于对应连接仿真电力变压器的接线端子，第一继电器模块、第二继电器模块的各控制信号输入端均与继电器控制模块的各控制信号输出端对应连接，第一继电器模块、第二继电器模块的各驱动信号输入端均与继电器控制模块的驱动芯片的各驱动信号输出端对应连接，所述继电器信号收发模块的第一信号端用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，继电器信号收发模块的第二信号端与继电器控制模块的控制信号输入端连接。

所述第一继电器模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器，各继电器的第三引脚并联接入直流电源，各继电器的第二引脚分别经电阻接入直流电源，各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，各继电器的第四引脚与第六继电器驱动芯片的驱动信号输出端对应连接，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。

所述第二继电器模块包括第八继电器、第九继电器、第十继电器、第十一继电器、第十二继电器、第十三继电器、第十四继电器、第十五继电器，各继电器的第三引脚并联接入直流电源，各继电器的第二引脚分别经电阻接地，各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，其中第八继电器至第十四继电器的第四引脚与第七继电器驱动芯片的驱动信号输出端对应连接，第十五继电器的第四引脚和第三引脚之间还连接一三极管，所述三极管的基极经电阻连接第十五继电器的第三引脚，三极管的集电极连接第十五继电器的第四引脚，三极管的发射极接地，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。

所述继电器信号收发模块包括第一光电隔离芯片、第二光电隔离芯片、第三光电隔离芯片，各光电隔离芯片的第二引脚经电阻接入直流电源，各光电隔离芯片的第三引脚分别对应接入用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，各光电隔离芯片的第六引脚与继电器控制模块的各控制信号输入端对应连接，并经电阻接入直流电源，各光电隔离芯片的第七引脚与第八引脚均直接接入直流电源，各光电隔离芯片的第五引脚均接地。

所述控制芯片包括第一继电器控制芯片、第二继电器控制芯片，所述第一继电器控制芯片的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源并经一电容接地，第一继电器控制芯片的第八引脚接地，第一继电器控制芯片的第十引脚与第二继电器控制芯片的第二引脚连接，所述第二继电器控制芯片的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源并经一电容接地，第二继电器控制芯片的第八引脚接地。

所述驱动芯片包括第一继电器驱动芯片、第二继电器驱动芯片，所述第一继电器驱动芯片的第九引脚接入直流电源并经一电容与第一继电器驱动芯片的第八引脚连接且接地，所述第二继电器驱动芯片的第九引脚接入直流电源并经一电容与第二继电器驱动芯片的第八引脚连接且接地。

所述测试仪器为直流电桥的时候，可进行变压器直流电阻试验机故障仿真；所述测试仪器为兆欧表的时候，可进行变压器绝缘测试及故障仿真、变压器吸收比测试及故障仿真、变压器极化指数测试及故障仿真；所述测试仪器为耐压仪的时候，可进行变压器耐压测试及故障仿真；所述测试仪器为变比电桥的时候，可进行变压器变比测试及故障仿真；所述测试仪器为容量测试仪的时候，可进行容量测试。

该模块的优点是能够让仿真变压器模型进行变压器直流电阻试验机故障仿真、变压器绝缘测试及故障仿真、变压器吸收比测试及故障仿真、变压器极化指数测试及故障仿真、变压器耐压测试及故障仿真、变压器变比测试及故障仿真，通过上位机设置真实变压器运行中的常见故障，在安全环境下对变压器故障进行重现，帮助技术人员对变压器原理有更深入的理解，使技术人员能够真实地感受到各种故障，更加逼真地了解现场的真实情况。

该模块从根本上解决变压器仿真培训的技术难题，为公司在变压器检修培训甚至电力系统培训装置的技术研发上打下良好的基础，为公司培训类产品开辟新的设计开发领域，为公司培训类产品开辟了新篇章。公司通过本模块的设计与开发，可以增强仿真变压器模型类相关产品的功能，使更多的人员了解不同培训装置的设计方法及实现方式。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为仿真变压器模型的MCU芯片引脚示意图；

图3为本实用新型在仿真变压器模型中的系统框图；

图4为仿真变压器模型的示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本实用新型的第一继电器模块电路图；

图7为本实用新型的第二继电器模块电路图；

图8为本实用新型的继电器信号收发模块电路图；

图9为本实用新型的继电器控制模块电路图。

具体实施方式

参见图1至图9，一种仿真电力变压器的故障切换模块，包括由多个继电器并联组成的第一继电器模块41、由多个继电器并联组成的第二继电器模块42、继电器信号收发模块43、继电器控制模块44,所述继电器控制模块44包括控制芯片、驱动芯片，所述控制芯片和驱动芯片的各控制信号输出端对应并联，所述第一继电器模块41包括第一继电器JD1、第二继电器JD2、第三继电器JD3、第四继电器JD4、第五继电器JD5、第六继电器JD6、第七继电器JD7，各继电器的第三引脚并联接入直流电源VDD，各继电器的第二引脚分别经电阻接入直流电源DP3V3，各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，各继电器的第四引脚与第六继电器驱动芯片U6的驱动信号输出端对应连接，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。所述第二继电器模块42包括第八继电器JD8、第九继电器JD9、第十继电器JD10、第十一继电器JD11、第十二继电器JD12、第十三继电器JD13、第十四继电器JD14、第十五继电器JD15，各继电器的第三引脚并联接入直流电源VDD，各继电器的第二引脚分别经电阻接地，各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，其中第八继电器JD8至第十四继电器JD14的第四引脚与第七继电器驱动芯片U7的驱动信号输出端对应连接，第十五继电器JD15的第四引脚和第三引脚之间还连接一三极管Q1，所述三极管Q1的基极经电阻连接第十五继电器JD15的第三引脚，三极管Q1的集电极连接第十五继电器JD15的第四引脚，三极管Q1的发射极接地，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。所述继电器信号收发模块43包括第一光电隔离芯片U12、第二光电隔离芯片U13、第三光电隔离芯片U14，各光电隔离芯片的第二引脚经电阻接入直流电源DP3V3，各光电隔离芯片的第三引脚分别对应接入用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，各光电隔离芯片的第六引脚与继电器控制模块44的各控制信号输入端对应连接，并经电阻接入直流电源VDD，各光电隔离芯片的第七引脚与第八引脚均直接接入直流电源VDD，各光电隔离芯片的第五引脚均接地。所述控制芯片包括第一继电器控制芯片U4、第二继电器控制芯片U5，所述第一继电器控制芯片U4的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源VDD并经一电容接地，第一继电器控制芯片U4的第八引脚接地，第一继电器控制芯片U4的第十引脚与第二继电器控制芯片U5的第二引脚连接，所述第二继电器控制芯片U5的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源VDD并经一电容接地，第二继电器控制芯片U5的第八引脚接地。所述驱动芯片包括第一继电器驱动芯片U6、第二继电器驱动芯片U7，所述第一继电器驱动芯片U6的第九引脚接入直流电源VDD并经一电容与第一继电器驱动芯片U6的第八引脚连接且接地，所述第二继电器驱动芯片U7的第九引脚接入直流电源VDD并经一电容与第二继电器驱动芯片U7的第八引脚连接且接地。

本模块的基本原理是：MCU芯片控制信号CLK1、DAT1、STR1经过继电器信号收发模块43隔离后输入到继电器控制模块44中的第一继电器控制芯片U4、第二继电器控制芯片U5，再经过第一继电器驱动芯片U6、第二继电器驱动芯片U7控制各继电器的吸合与断开。第一继电器模块41用于变压器直流电阻测试、变压器变比测试、变压器容量测试功能的切换，其接线检测信号经过第一继电器模块41中的各个继电器把检测信号切换至上拉高电平状态；第二继电器模块42用于变压器绝缘测试、吸收比测试、极化指数测试、耐压试验的功能切换，其接线检测信号经过第二继电器模块42中的各个继电器把检测信号切换至下拉低电平状态。

将本实用新型放入仿真变压器模型中的工作运行过程是：在仿真变压器模型中，信号A、B、C、A0、B0、C0、O、N分别代表变压器高压侧A、B、C，低压侧a、b、c、o，端子N接地。在信号接入后，先经过电容滤波，后进MCU芯片的I/O口进行检测，检测规则会根据不同的试验项目由各继电器进行切换。

变压器直流电阻测试、变压器变比测试、变压器容量测试时，第一继电器模块41中的各个继电器动作，信号A、B、C、A0、B0、C0、O全部上拉为高电平，检测时，这几个信号的I/O口依次置低，当检测到哪个几个I/O口全部为低电平时，说明测试线接入到相应的端子上，MCU芯片检测出测试线接线位置后，把接线位置信息通过无线传输的方式传输给上位机，上位机根据协议解析出接线位置，并把相应位置的测试数据发送给测试仪器，供其测量，测试人员操作测试仪器测试出上位机所发送的试验项目的测试数据，完成相应项目的实验测试。

变压器绝缘测试、吸收比测试、极化指数测试、耐压试验时，第二继电器模块42中各个继电器动作，信号A、B、C、A0、B0、C0、O全部下拉为低电平，检测时，单片机进行高电平检测，检测到哪些端子为高电平时，说明测试线接入到相应的端子上，单片机检测出测试线接线位置后，把接线位置信息通过无线传输的方式传输给上位机，上位机根据协议解析出接线位置，并把相应位置的测试数据发送给测试仪器，供其测量，试人员操作测试仪器测试出上位机10所发送的试验项目的测试数据，完成相应项目的实验测试。

该模块的优点是能够让仿真变压器模型进行变压器直流电阻试验机故障仿真、变压器绝缘测试及故障仿真、变压器吸收比测试及故障仿真、变压器极化指数测试及故障仿真、变压器耐压测试及故障仿真、变压器变比测试及故障仿真，通过上位机设置真实变压器运行中的常见故障，在安全环境下对变压器故障进行重现，帮助技术人员对变压器原理有更深入的理解，使技术人员能够真实地感受到各种故障，更加逼真地了解现场的真实情况。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：包括由多个继电器并联组成的第一继电器模块（41）、由多个继电器并联组成的第二继电器模块（42）、继电器信号收发模块（43）、继电器控制模块（44）,所述继电器控制模块（44）包括控制芯片、驱动芯片，所述控制芯片和驱动芯片的各控制信号输出端对应并联，所述第一继电器模块（41）的各电压信号输入端与第二继电器模块（42）的各电压信号输入端对应并联且用于对应连接仿真电力变压器的接线端子，第一继电器模块（41）、第二继电器模块（42）的各控制信号输入端均与继电器控制模块（44）的各控制信号输出端对应连接，第一继电器模块（41）、第二继电器模块（42）的各驱动信号输入端均与继电器控制模块（44）的驱动芯片的各驱动信号输出端对应连接，所述继电器信号收发模块（43）的第一信号端用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，继电器信号收发模块（43）的第二信号端与继电器控制模块（44）的控制信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：所述第一继电器模块（41）包括第一继电器（JD1）、第二继电器（JD2）、第三继电器（JD3）、第四继电器（JD4）、第五继电器（JD5）、第六继电器（JD6）、第七继电器（JD7），各继电器的第三引脚并联接入直流电源（VDD），各继电器的第二引脚分别经电阻接入直流电源（DP3V3），各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，各继电器的第四引脚与第六继电器驱动芯片（U6）的驱动信号输出端对应连接，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。

3.根据权利要求1所述的仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：所述第二继电器模块（42）包括第八继电器（JD8）、第九继电器（JD9）、第十继电器（JD10）、第十一继电器（JD11）、第十二继电器（JD12）、第十三继电器（JD13）、第十四继电器（JD14）、第十五继电器（JD15），各继电器的第三引脚并联接入直流电源（VDD），各继电器的第二引脚分别经电阻接地，各继电器的第三引脚与第四引脚经二极管相连，其中第八继电器（JD8）至第十四继电器（JD14）的第四引脚与第七继电器驱动芯片（U7）的驱动信号输出端对应连接，第十五继电器（JD15）的第四引脚和第三引脚之间还连接一三极管（Q1），所述三极管（Q1）的基极经电阻连接第十五继电器（JD15）的第三引脚，三极管（Q1）的集电极连接第十五继电器（JD15）的第四引脚，三极管（Q1）的发射极接地，各继电器的第一引脚用于对应连接仿真电力变压器的接线端子。

4.根据权利要求1所述的仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：所述继电器信号收发模块（43）包括第一光电隔离芯片（U12）、第二光电隔离芯片（U13）、第三光电隔离芯片（U14），各光电隔离芯片的第二引脚经电阻接入直流电源（DP3V3），各光电隔离芯片的第三引脚分别对应接入用于连接仿真电力变压器的MCU模块的控制信号端，各光电隔离芯片的第六引脚与继电器控制模块（44）的各控制信号输入端对应连接，并经电阻接入直流电源（VDD），各光电隔离芯片的第七引脚与第八引脚均直接接入直流电源（VDD），各光电隔离芯片的第五引脚均接地。

5.根据权利要求1所述的仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：所述控制芯片包括第一继电器控制芯片（U4）、第二继电器控制芯片（U5），所述第一继电器控制芯片（U4）的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源（VDD）并经一电容接地，第一继电器控制芯片（U4）的第八引脚接地，第一继电器控制芯片（U4）的第十引脚与第二继电器控制芯片（U5）的第二引脚连接，所述第二继电器控制芯片（U5）的第十五引脚与第十六引脚接入直流电源（VDD）并经一电容接地，第二继电器控制芯片（U5）的第八引脚接地。

6.根据权利要求1所述的仿真电力变压器的故障切换模块，其特征在于：所述驱动芯片包括第一继电器驱动芯片（U6）、第二继电器驱动芯片（U7），所述第一继电器驱动芯片（U6）的第九引脚接入直流电源（VDD）并经一电容与第一继电器驱动芯片（U6）的第八引脚连接且接地，所述第二继电器驱动芯片（U7）的第九引脚接入直流电源（VDD）并经一电容与第二继电器驱动芯片（U7）的第八引脚连接且接地。