CN211123208U - 一种核电厂dcs系统直流接地故障查找实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，包括一个直流48V电源模块、一个电气绝缘监测仪、四个电气绝缘监测仪附属传感器、四个开关、四个DCS供电机柜和六个DCS负载机柜。直流48V电源模块的输出端设有两路，每一路同时连接两个电气绝缘监测仪附属传感器。每个电气绝缘监测仪附属传感器均经过一个开关和一个DCS供电机柜连接。相邻两个DCS供电机柜互为冗余设计，每一个DCS负载机柜由两个DCS供电机柜供电。电气绝缘监测仪分别与四个电气绝缘监测仪附属传感器单独连接。本实用新型提高了直流供电系统相关设备功能性检测的准确率。

Description

一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台

技术领域

本实用新型属于核电站直流电源系统检修技术领域，具体涉及一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台。

背景技术

DCS(集散控制系统)作为以通信网络为纽带的数字化控制系统，是核电机组不可缺少的重要组成。对于DCS的直流电源供电系统，如果某一点出现直流接地的缺陷，会给核电机组的安全稳定运行带来极大的潜在风险。如果同时存在两点直流接地的缺陷，有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，造成直流电源短路，引发电力系统严重故障。例如，在某核电站，DCS系统直流接地故障会被定义为红色紧急故障报警，会立即要求维修仪控部门检查处理，如果仪控部门未能在三天内消除故障，核电站运行部门则要执行相关的安全性评估试验。

DCS系统直流接地故障的定位对工作人员的直流供电理论、人员技能和经验均有很高的要求。因此，亟待设计一种DCS系统直流接地故障查找实验设备。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，实现核电机组直流供电相关故障的查找与确定。

本实用新型所采取的技术方案为：

一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，包括一个直流48V电源模块、一个电气绝缘监测仪、四个电气绝缘监测仪附属传感器、四个开关、四个DCS供电机柜和六个DCS负载机柜。

直流48V电源模块的输出端设有两路，每一路同时连接两个电气绝缘监测仪附属传感器。每个电气绝缘监测仪附属传感器均经过一个开关和一个DCS供电机柜连接。相邻两个DCS供电机柜互为冗余设计，每一个DCS负载机柜由两个DCS供电机柜供电。电气绝缘监测仪分别与四个电气绝缘监测仪附属传感器单独连接。

具体地，四个电气绝缘监测仪附属传感器由一号电气绝缘监测仪附属传感器、二号电气绝缘监测仪附属传感器、三号电气绝缘监测仪附属传感器和四号电气绝缘监测仪附属传感器组成。四个开关由一号开关、二号开关三号开关和四号开关组成。四个DCS供电机柜由一号DCS供电机柜、二号DCS供电机柜、三号DCS供电机柜和四号DCS供电机柜组成。六个DCS负载机柜由一号DCS负载机柜、二号DCS负载机柜、三号DCS负载机柜、四号DCS负载机柜、五号DCS负载机柜和六号DCS负载机柜组成。

220V交流电通过直流48V电源模块转变为48V直流电。48V直流电的其中一路为一号DCS供电机柜和二号供电，另外一路为三号DCS供电机柜和二号DCS供电机柜供电。每个电气绝缘监测仪附属传感器分别安装在一号、二号、三号和四号DCS供电机柜的上游供电支路上。

一号DCS负载机柜和二号DCS负载机柜均由一号DCS供电机柜以及二号DCS供电机柜供电。三号DCS负载机柜、四号DCS负载机柜、五号DCS负载机柜和六号DCS负载机柜均由三号DCS供电机柜和四号DCS供电机柜供电。

每个DCS供电机柜内部还设置有直流48V供电母线、供电端子、塑壳式断路器以及直流母线端子排。直流48V供电母线的供电正极和供电负极分别依次经过供电端子、塑壳式断路器和直流母线端子排。直流母线端子排设置有八条相同的直流母线端子排支路。直流母线端子排还设置有接地线。供电端子可以连接直流接地故障查找仪，给直流接地故障查找仪供电，直流接地故障查找仪作为一种辅助检修人员判断直流接地故障点的仪器，人员可通过直流接地故障查找仪在复杂的直流供电系统中逐渐定位直流接地故障点。直流接地故障查找仪可以在此DCS系统直流接地故障查找实验平台的全部线路中进行使用。

每个DCS负载机柜的内部设置有接受DCS供电机柜供电的端子排、供电端子排、选通模块和两个供电开关。供电端子排设有输入端和输出端。

两台互为冗余的DCS供电机柜的各一条直流母线端子排支路依次经过接受DCS供电机柜供电的端子排、选通模块和供电端子排的输入端。供电端子排输出端的供电正极和输出端的供电负极分别连接一个供电开关，并最终为负载供电。

接受DCS供电机柜供电的端子排为带有刀闸的供电端子排，可以控制下游电路的得、失电。

选通模块在两路冗余48V电源之间选择稳定的一路48V电源输出，并阻断不稳定的另一路电流输出。

供电端子排采用“双输入，单输出”的设计，供电端子排输入端的两个正极相互短接，输入端的两个负极相互短接，从而保证供电的冗余性。

所述两个供电开关均是单刀双掷开关，包括一号单刀双掷开关和二号单刀双掷开关。一号单刀双掷开关的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电正极或者接地端。当与接地端相连时会产生正极接地故障，可用于人为模拟正极接地故障。

二号单刀双掷开关的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电负极或者接地端。当与接地端相连时会产生负极接地故障，可用于人为模拟负极接地故障。

两台互为冗余设计的DCS供电机柜的其中一条直流母线端子排支路互为冗余，连接同一个DCS负载机柜的同一个接受DCS供电机柜供电的端子排，为其供电。

所述每个DCS负载机柜可以设置多个接受DCS供电机柜供电的端子排，每个接受DCS供电机柜供电的端子排分别对应一个选通模块、一个供电端子排和一个负载，并与选通模块、供电端子排和负载依次连接。

本实用新型所取得的有益效果为：此DCS系统直流接地故障查找实验平台采用双冗余供电结构，设置了可人为模拟直流接地故障的结构，提供了一种全新的DCS供电相关知识和直流接地查找技能培训的实验平台。同时可作为直流供电系统相关设备可用性检测平台，提高了直流供电系统相关设备功能性检测的准确率。

附图说明

图1为核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台的整体结构图；

图2为DCS供电机柜内部设计图；

图3为DCS负载机柜的内部供电线路图；

图4为一号DCS供电机柜和二号DCS供电机柜的供电单线图；

图5为三号DCS供电机柜和四号DCS供电机柜的供电单线图。

其中：001TS为一号电气绝缘监测仪附属传感器；002TS为二号电气绝缘监测仪附属传感器；003TS为三号电气绝缘监测仪附属传感器；004TS为四号电气绝缘监测仪附属传感器；001JA为一号开关；002JA为二号开关；003JA为三号开关；004JA为四号开关；001TB为一号DCS供电机柜；002TB为二号DCS供电机柜；003TB为三号DCS供电机柜；004TB为四号DCS供电机柜；001AR为一号DCS负载机柜；002AR为二号DCS负载机柜；003AR为三号DCS负载机柜；004AR为四号DCS负载机柜；005AR为五号DCS负载机柜；006AR为六号DCS负载机柜；001UP、002UP、003UP、004UP、005UP、006UP、007UP和008UP为直流母线端子排支路；100BN、200BN、300BN、400BN、500BN、600BN为接受DCS供电机柜供电的端子排；101BN、201BN、301BN、401BN、501BN、601BN为供电端子排；100JA为一号单刀双掷开关；101JA为二号单刀双掷开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1-图5所示，本实用新型提供了一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，包括一个直流48V电源模块、一个电气绝缘监测仪、四个电气绝缘监测仪附属传感器、四个开关、四个DCS供电机柜和六个DCS负载机柜。

直流48V电源模块的输出端设有两路，每一路同时连接两个电气绝缘监测仪附属传感器。每个电气绝缘监测仪附属传感器均经过一个开关和一个DCS供电机柜连接。相邻两个DCS供电机柜互为冗余设计，每一个DCS负载机柜由两个DCS供电机柜供电。电气绝缘监测仪分别与四个电气绝缘监测仪附属传感器单独连接。

如图1所示，四个电气绝缘监测仪附属传感器由一号电气绝缘监测仪附属传感器001TS、二号电气绝缘监测仪附属传感器002TS、三号电气绝缘监测仪附属传感器003TS和四号电气绝缘监测仪附属传感器004TS组成。四个开关由一号开关001JA、二号开关002JA、三号开关003JA和四号开关004JA组成。四个DCS供电机柜由一号DCS供电机柜001TB、二号DCS供电机柜002TB、三号DCS供电机柜003TB和四号DCS供电机柜004TB组成。六个DCS负载机柜由一号DCS负载机柜001AR、二号DCS负载机柜002AR、三号DCS负载机柜003AR、四号DCS负载机柜004AR、五号DCS负载机柜005AR和六号DCS负载机柜006AR组成。

220V交流电通过直流48V电源模块转变为48V直流电。在正常运行状态下，电源输出正极对地电压为24V，电源输出负极对地电压为-24V。当下游负载或线路发生金属负极接地故障时，电源输出正极对地电压为48V，电源输出负极对地电压为0V；当下游负载或线路发生金属正极接地故障时，电源输出正极对地电压为0V，电源输出负极对地电压为-48V。

48V直流电的其中一路为DCS供电机柜001TB、002TB供电，另外一路为DCS供电机柜003TB、004TB供电。每个电气绝缘监测仪附属传感器负责测量相应支路下游线路的绝缘状况，并将数据传送给电气绝缘监测仪，电气绝缘监测仪分别与四个电气绝缘监测仪附属传感器单独连接。相邻两个DCS供电机柜互为冗余设计，每一个DCS负载机柜由两个DCS供电机柜进行供电。

电气绝缘监测仪通过电气绝缘监测仪附属传感器，提供对各个支路对地绝缘性能的监测，当某条支路下游DCS负载机柜AR出现直流接地故障时，电气绝缘监测仪可以监测到此支路有绝缘故障并进行显示。通过人为在DCS供电机柜或者DCS负载机柜的某一点制造单点直流接地，模拟核电机组出现直流接地故障紧急报警。电气绝缘监测仪可以用于定位直流接地故障点所在的支路，检修人员可以利用直流接地故障查找仪，对整个支路下的线路进行排查和定位。

一号DCS负载机柜001AR和二号DCS负载机柜002AR均由一号DCS供电机柜001TB以及二号DCS供电机柜002TB供电。三号DCS负载机柜003AR、四号DCS负载机柜004AR、五号DCS负载机柜005AR和六号DCS负载机柜006AR均由三号DCS供电机柜003TB和四号DCS供电机柜004TB供电。

如图2所示，每个DCS供电机柜内部还设置有直流48V供电母线、供电端子、塑壳式断路器以及直流母线端子排。直流48V供电母线的供电正极和供电负极分别依次经过供电端子、塑壳式断路器和直流母线端子排。直流母线端子排设置有八条相同的直流母线端子排支路，分别是001UP、002UP、003UP、004UP、005UP、006UP、007UP和008UP。直流母线端子排还设置有接地线。供电端子可以连接直流接地故障查找仪，给直流接地故障查找仪供电，直流接地故障查找仪作为一种辅助检修人员判断直流接地故障点的仪器，人员可通过直流接地故障查找仪在复杂的直流供电系统中逐渐定位直流接地故障点。直流接地故障查找仪可以在此DCS系统直流接地故障查找实验平台的全部线路中进行使用。塑壳式断路器的作用主要有两个：一是控制作用：开关按钮可以对下游设备进行供、断电操作；二是保护作用：开断异常回路调节(包括短路条件)下的电流。

如图3所示，每个DCS负载机柜的内部设置有接受DCS供电机柜供电的端子排、供电端子排、选通模块和两个供电开关。

两台互为冗余的DCS供电机柜的各一条直流母线端子排支路依次经过接受DCS供电机柜供电的端子排、选通模块和供电端子排。供电端子排输出端的供电正极和输出端的供电负极分别连接一个供电开关，并最终为负载供电。

接受DCS供电机柜供电的端子排为带有刀闸的供电端子排，可以控制下游电路的得、失电。

选通模块在两路冗余48V电源之间选择稳定的一路48V电源输出，并阻断不稳定的另一路电流输出。经过选通模块选择后，分成两条支路，经过供电端子排给负载进行供电。

供电端子排采用“双输入，单输出”的设计，供电端子排输入端的两个正极相互短接，输入端的两个负极相互短接，从而保证供电的冗余性。

所述两个供电开关均是单刀双掷开关，包括一号单刀双掷开关100JA和二号单刀双掷开关101JA。一号单刀双掷开关100JA的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电正极或者接地端。当与接地端相连时会产生正极接地故障，可用于人为模拟正极接地故障。

二号单刀双掷开关101JA的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电负极或者接地端。当与接地端相连时会产生负极接地故障，可用于人为模拟负极接地故障。

如图4和图5所示，两台互为冗余设计的DCS供电机柜的其中一条直流母线端子排支路互为冗余，连接同一个DCS负载机柜的同一个接受DCS供电机柜供电的端子排，为其供电。

所述每个DCS负载机柜可以设置多个接受DCS供电机柜供电的端子排，每个接受DCS供电机柜供电的端子排分别对应一个选通模块、一个供电端子排和一个负载，并与选通模块、供电端子排和负载依次连接。

直流接地故障查找仪共需要三个接口：分别是48V直流电的供电正、负极以及接地线接口。图2中的直流48V供电母线上设置有一个供电端子，为直流接地故障查找仪提供48V直流电的供电正、负极接口；由于整个实验平台的外部结构均与接地线相连，所以可以提供接地线接口。

Claims (8)

1.一种核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：包括一个直流48V电源模块、一个电气绝缘监测仪、四个电气绝缘监测仪附属传感器、四个开关、四个DCS供电机柜和六个DCS负载机柜；直流48V电源模块的输出端设有两路，每一路同时连接两个电气绝缘监测仪附属传感器；每个电气绝缘监测仪附属传感器均经过一个开关和一个DCS供电机柜连接；相邻两个DCS供电机柜互为冗余设计，每一个DCS负载机柜由两个DCS供电机柜供电；电气绝缘监测仪分别与四个电气绝缘监测仪附属传感器单独连接。

2.如权利要求1所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述每个DCS供电机柜内部还设置有直流48V供电母线、供电端子、塑壳式断路器以及直流母线端子排；直流48V供电母线的供电正极和供电负极分别依次经过供电端子、塑壳式断路器和直流母线端子排；直流母线端子排设置有八条相同的直流母线端子排支路(001UP、002UP、003UP、004UP、005UP、006UP、007UP和008UP)，直流母线端子排还设置有接地线。

3.如权利要求2所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述每个DCS负载机柜的内部设置有接受DCS供电机柜供电的端子排、供电端子排、选通模块和两个供电开关，供电端子排设有输入端和输出端；两台互为冗余的DCS供电机柜的各一条直流母线端子排支路依次经过接受DCS供电机柜供电的端子排、选通模块和供电端子排的输入端；供电端子排输出端的供电正极和输出端的供电负极分别连接一个供电开关，并最终为负载供电。

4.如权利要求3所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述接受DCS供电机柜供电的端子排为带有刀闸的供电端子排。

5.如权利要求3所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述供电端子排输入端的两个正极相互短接，输入端的两个负极相互短接。

6.如权利要求3所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述两个供电开关均是单刀双掷开关，包括一号单刀双掷开关(100JA)和二号单刀双掷开关(101JA)；一号单刀双掷开关(100JA)的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电正极或者接地端；二号单刀双掷开关(101JA)的不动端连接负载，动端连接供电端子排输出端的供电负极或者接地端。

7.如权利要求3所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述两台互为冗余设计的DCS供电机柜的其中一条直流母线端子排支路互为冗余，连接同一个DCS负载机柜的同一个接受DCS供电机柜供电的端子排，为其供电。

8.如权利要求3所述的核电厂DCS系统直流接地故障查找实验平台，其特征在于：所述每个DCS负载机柜设置多个接受DCS供电机柜供电的端子排，每个接受DCS供电机柜供电的端子排分别对应一个选通模块、一个供电端子排和一个负载，并与选通模块、供电端子排和负载依次连接。

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