CN213581318U - 一种便携式单脉冲大电流信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，利用逆变器DC‑AC将电源的直流电压转换为交流电，再通过整流桥U和限流电阻R给电容器充电，当电容器充电到所需电压值后，停止充电，将电容器通过接触器KM短路放电，产生一个大电流脉冲放电信号输出，输出电流的大小可以通过控制电容C1两端的电压进行控制，该电压值可从电压检测装置读出，即可验证电磁暂态测量系统暂态电流测量回路是否存在问题，从而确保实际测量时能够准确采集到暂态电流数据。采用电容器充电和短路放电来产生单脉冲大电流信号，与现有通过调压、变压器产生大电流的大电流发生器相比具有成本低、操作便捷、性能可靠、且无需交流市电源供电等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网设备的电磁检测技术领域，具体为一种便携式单脉冲大电流信号发生器。
背景技术
随着智能电网和特高压技术的发展，电网中智能化设备越来越多，为了提高效率，变电站的输电电压逐渐提高，电网中智能化设备面临的电磁环境也日趋严峻，同时，随着智能电网的建设，智能设备的应用，其智能设备的敏感性和脆弱性，使得EMC问题更加突出。而这些设备的电磁暂态过程影响机理尚不十分明确、防护措施并不完善。
在特高压电网的建设中，由于电压等级高，暂态电磁骚扰影响较为严重，且特高压设备的电磁暂态作用过程影响没有进行过深入研究，从而阻碍了智能电网和特高压的快速建设，暂态电磁场的研究和测量对于电力系统的运行安全具有重要的意义。因此电网设备的电磁暂态现象逐渐成为研究热点，越来越引起电力系统的关注。
在电力系统运行时需要进行开关操作，如隔离开关切合高压空载母线、断路器切合高压母线、断路器切合高压线路、断路器投切电容器组以及空载变压器和电抗器的投切操作等。隔离开关、断路器等作为电力系统中最为重要的开关设备，对电力线路和电力设备起着控制、调节和保护的重要作用，它的身影遍布电力系统的各个角落。开关操作时，在高压母线上会产生复杂的瞬态电压和电流，并且在母线周围空间产生瞬态电磁场。这些瞬态电磁过程不仅幅值较高，而且包含的频率分量从几十kHZ到上百MHZ。其中又以隔离开关操作最为严重和典型。在电力系统电磁暂态研究中取得运行现场第一手数据资料尤其重要。而电网在运的各种开关设备均是按照时间和计划投切操作。因此每一次开关操作对现场第一手电磁暂态数据的取得都极为关键。
在电力系统智能电网的运行过程中，多次发生过因智能设备信号异常、或在运电子设备损毁从而导致的保护装置误动或拒动的情况，分析认为这些信号异常和设备损毁多是因暂态电磁干扰引起，在对这些事故进行分析验证和故障源定位时，需要抓取故障发生时的电磁暂态电压、电流、磁场等参量。
在进行变电站故障分析验证和故障定位的电磁暂态数据采集时，采集数据的电磁暂态测量系统回路虽按照要求连接完成，却因某种原因导致回路故障，当开关操作时或者电磁暂态干扰信号出现时未能抓取到信号，导致测量失败。对电网设备的电磁暂态现象研究和变电站故障分析带来极大影响。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种便携式单脉冲大电流信号发生器，验证电磁暂态测量系统暂态电流测量回路是否存在问题，从而确保实际测量时能够准确采集到暂态电流数据。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种便携式单脉冲大电流信号发生器，包括主回路和控制回路；
所述主回路包括逆变器DC-AC、整流桥U、限流电阻R、电容器、接触器KM、电压检测装置、继电器KJ1和继电器KJ2；
所述逆变器DC-AC输入端与电源连接，整流桥U的正极与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端连接并联的继电器KJ1的一组常开触点和继电器KJ2的一组常开触点，继电器KJ1常开触点和继电器KJ2常开触点并接后通过接触器KM常开触点与主回路的输出端+TB1连接，继电器KJ1的常开触点和继电器KJ2的常开触点并接后和放电电路串联在主回路上，主回路的输出端连接电流传感器MT，电压检测装置连接在主回路上，用于检测电容器的电压；
所述控制回路包括手/自动选择开关SA2、继电器KJ3、自动充电按钮SB1和手动充电按钮SB2；
手动模式时，手/自动选择开关SA2切换至手动位置，电流通过手/自动选择开关SA2、手动充电按钮SB2、接触器KM常闭触点KM、继电器线圈KJ2形成回路，继电器KJ2吸合，继电器KJ2常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容器充电；
自动模式时，手/自动选择开关SA2切换至自动位置，电流通过手/自动选择开关SA2、自动充电按钮SB1、继电器KJ3的常闭触点、接触器KM的常闭触点和继电器KJ1线圈形成回路，继电器KJ1吸合，继电器KJ1常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容充电。
优选的，述电容器包括至少一个电容。
优选的，所述电容器包括并联的电容C1和电容C2，电容C1和电容C2的一端通过选择开关SA1与主回路连接。
优选的，所述电容C2采用外接方式连接。
优选的，所述电容C1和电容C2的电容值不相同。
优选的，所述电压检测装置包括并联的电压继电器KV和直流电压表PV。
优选的，所述继电器KJ3还并联有放电按钮SB3；
手动模式时，操作放电按钮SB3，电流通过放电按钮SB3、继电器KJ1、KJ2的常闭触点和接触器KM的线圈形成回路，接触器KM吸合，其常开触点闭合，电容通过接触器KM常开触点形成回路短路放电；
自动模式时，电流经过继电器KJ3常开触点、继电器KJ1常闭触点、继电器KJ2常闭触点、接触器KM线圈形成回路，接触器KM得电吸合，电容通过接触器KM常开触点短路放电。
优选的，所述电源为充电电池组GB。
优选的，所述便携式单脉冲大电流信号发生器为箱式结构，所述逆变器DC-AC、限流电阻R、整流桥U、继电器KJ1、继电器KJ2、继电器KJ3、接触器KM和电容器设置在箱体内部；
所述电压继电器KV、指针式直流电压表PV、自动充电按钮SB1和手动充电按钮SB2、放电按钮SB3、选择开关SA1、手/自动选择开关SA2安装在箱体内的面板上。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提供的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，利用逆变器DC-AC将电源的直流电压转换为交流电，再通过整流桥U和限流电阻R给电容器充电，当电容器充电到所需电压值后，停止充电，将电容器通过接触器KM短路放电，产生一个大电流脉冲放电信号输出，输出电流的大小可以通过控制电容C1两端的电压进行控制，该电压值可从电压检测装置读出，即可验证电磁暂态测量系统暂态电流测量回路是否存在问题，从而确保实际测量时能够准确采集到暂态电流数据。采用电容器充电和短路放电来产生单脉冲大电流信号，与现有通过调压、变压器产生大电流的大电流发生器相比具有成本底、操作便捷、性能可靠、且无需交流市电源供电等优点。
附图说明
图1为本实用新型单脉冲大电流信号发生器的电路图；
图2为本实用新型单脉冲大电流信号发生器的电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
参阅图1和2，一种便携式单脉冲大电流信号发生器，包括电源、主回路和控制电路。
主回路包括逆变器DC-AC、整流桥U、限流电阻R、选择开关SA1、接触器KM、电容C1、电容C2、其中电容C2为外接电容，电压继电器KV和直流电压表PV。
电源通过逆变器DC-AC与整流桥U连接，整流桥U的正极与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端连接并联的继电器KJ1的一组常开触点和继电器KJ2的一组常开触点，继电器KJ1常开触点和继电器KJ2常开触点并接后通过接触器KM常开触点与输出端+TB1（连接被测的电流传感器MT）连接，继电器KJ1触点和继电器KJ2触点与接触器KM触点之间并联选择开关SA1的公共端；
整流桥U的负极上连接电容C1一端和外接电容C2的输入端端-TB2，-TB2与输出端-TB1并联（-TB1连接被测电流传感器MT的另一端）连接，电容C1一端和外接电容C2的另一输入端+TB2与选择开关SA1的两个选择端连接，电压继电器KV和直流电压表PV分别并联在电容两端，电压继电器KV和直流电压表PV的正极节点位于继电器KJ1与选择开关SA1之间。
控制电路包括手/自动选择开关SA2、继电器KJ3、KJ2、KJ1、自动充电按钮SB1、手动充电按钮SB2、放电按钮SB3、指示灯HL1、指示灯HL2、指示灯HL3、指示灯HL4。
电压继电器KV和直流电压表PV分别为数字电压继电器KV和指针式直流电压表PV，数字电压继电器KV选用直流0-999V可调型；逆变器选用直流12V转交流220V，300W正弦波逆变器；电容选用耐压450V，3300µF电容器；通过改变限流电阻的阻值大小可以改变电容的充电速度，本例限流电阻选取20W，5KΩ电阻器；电源开关QS为指示灯HL1的船型开关；接触器为分断能力18KW、63A接触器。
该便携式单脉冲大电流信号发生器采用箱式结构，包括箱体，逆变器DC-AC、限流电阻R、整流桥U、继电器KJ1、KJ2、KJ3、接触器KM、电容C1固定在箱体内的安装板上，数字电压继电器KV；指针式直流电压表PV；自动充电按钮SB1、手动充电按钮SB2、放电按钮SB3；指示灯HL1、HL2、HL3、HL4；选择开关SA1、手/自动选择开关SA2、插座XS、电源开关QS、接线端子TB1、TB2安装在箱体内的面板上，面板通过螺丝固定在箱体上部，充电电池组GB使用时通过电源插孔与便携式单脉冲大电流信号发生器相连接供电。
本发明的一种便携式单脉冲大电流信号发生器工作原理是：利用逆变器DC-AC将充电电池组GB的12V直流电压转换为220V交流电，再通过整流桥U和限流电阻R给电容C1充电，当电容C1充电到所需电压值后，停止充电，将电容C1通过接触器KM短路放电。产生一个大电流脉冲放电信号输出，输出电流的大小可以通过控制电容C1两端的电压进行控制，该电压值可从指针式直流电压表PV读出，该单脉冲大电流信号发生器最大可输出1800A的电流脉冲。
为了改变输出的大电流脉冲的陡度或者改变可输出的最大电流值，通过选择开关SA1和一对接线端子TB2，在接线端子TB2之间外接一个不同于电容C1值的电容C2，再将选择开关SA1拨动到选择外接电容位置，即可改变输出的大电流脉冲的陡度和幅值。
该便携式单脉冲大电流信号发生器包括手动操作模式和自动操作模式，通过控制电路的手/自动选择开关SA2进行切换操作。
首先按照电磁暂态测量的要求搭建好测量电路，按照电流传感器要求用导线穿过电流传感器MT，再将导线两端连接到输出接线端子TB1的正负两端。然后连接电源，将可充电电池组GB的插头插入信号发生器面板上的电源插孔，打开电源开关QS，电源指示灯HL1亮起。
如果采用内置电容C1，将选择开关SA1拨动到“内置”位置，使选择选择开关SA1与电容C1连接；如采用外置电容C2，将电容两端分别连接到接线端子TB2两端，选择开关SA1拨动到“外置”位置。
手动操作模式的过程如下：
将手/自动选择开关SA2拨动到“手动”位置，自动运行按钮SB1由于选择开关断开而失效，按下手动充电按钮SB2，电流通过手/自动选择开关SA2、手动充电按钮SB2、接触器KM常闭触点KM、继电器线圈KJ2形成回路，继电器KJ2吸合，继电器KJ2常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容充电，手动充电指示灯HL3点亮，充电电压可以从电压表读出。
此时，由于继电器KJ2吸合，继电器KJ2常闭触点断开，放电按钮SB3失效，达到充电与放电回路互锁的目的。
当电容充电到所需电压值时松开手动充电按钮SB2，继电器KJ2失电分开，继电器KJ2常开触点断开，停止给电容充电，手动充电指示灯HL3熄灭。继电器KJ2常闭触点闭合，放电按钮SB3有效，按下放电按钮SB3，电流通过放电按钮SB3、继电器KJ1、KJ2的常闭触点和接触器KM的线圈形成回路，接触器KM吸合，KM常开触点闭合，电容通过KM常开触点形成回路短路放电，形成大电流脉冲。放电指示灯HL4点亮。同时，KM常闭触点断开，充电手动充电按钮SB2失效，形成充电、放电互锁防止误操作，放电完成后松开放电按钮SB3，接触器KM失电分开。
自动操作模式的过程如下：
由于手动充放电不能很准确的控制充电的电压，导致多次操作后，每次输出的脉冲电流幅值相差较大，因此该便携式单脉冲大电流信号发生器设置了自动操作。
将手/自动选择开关SA2拨动到“自动”位置，充电手动充电按钮SB2，继电器KJ2由于手/自动选择开关SA2断开失效，设置数字电压继电器KV的动作电压，按说明书按动面板上数字电压继电器KV的调整按钮设置需要的电压值。此时由于电容的电压小于设置的电压值，数字电压继电器KV不吸合。
然后按下自动充电按钮SB1后松开按钮，当自动运行按钮SB1被按下时，电流通过手/自动选择开关SA2、自动充电按钮SB1、继电器KJ3的常闭触点、接触器KM的常闭触点和继电器KJ1线圈形成回路，继电器KJ1吸合，继电器KJ1常开触点闭合，自动运行按钮SB1被短接，松开自动充电按钮继电器KJ1自保吸合，继电器KJ1常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容充电，指示灯HL2点亮，继电器KJ1常闭触点断开，运行放电按钮SB3失效，接触器KM与继电器KJ1互锁。
当电容两端的电压达到数字电压继电器KV的设定值时，数字电压继电器KV吸合，常开触点KV闭合，电流通过手/自动选择开关SA2、常开触点KV、继电器线圈KJ3形成回路，继电器KJ3吸合，继电器KJ3常闭触点断开，继电器KJ1失电分开，与放电按钮SB3并联的继电器KJ3常开触点闭合，电流经过继电器KJ3常开触点、继电器KJ1常闭触点、继电器KJ2常闭触点和接触器KM线圈形成回路，接触器KM得电吸合，电容通过放电主回路中的接触器KM常开触点短路放电，同时放电指示灯HL4点亮。当接触器KM吸合时，与继电器KJ1串联的接触器KM常闭触点断开，自动充电按钮SB1失效，实现电气互锁保护，当电容经过短路放电后，两端电压低于数字电压继电器KV的设定值，数字电压继电器KV释放，与继电器KJ3串联的数字电压继电器KV常开触点断开，继电器KJ3失电释放。与继电器KJ1线圈串联的继电器KJ3常闭触点闭合，与放电按钮SB3并联的继电器KJ3常开触点分开，接触器KM失电释放。与继电器KJ1串联的接触器KM常闭触点闭合，放电指示灯HL4由于接触器KM常开触点断开熄灭。至此完成一次自动充电-放电循环。
上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，包括主回路和控制回路；
所述主回路包括逆变器DC-AC、整流桥U、限流电阻R、电容器、接触器KM、电压检测装置、继电器KJ1和继电器KJ2；
所述逆变器DC-AC输入端与电源连接，逆变器输出端与整流桥U输入端连接，整流桥U的正极与限流电阻R的一端连接，限流电阻R的另一端连接并联的继电器KJ1的一组常开触点和继电器KJ2的一组常开触点，继电器KJ1常开触点和继电器KJ2常开触点并接后通过接触器KM常开触点与主回路的输出端+TB1连接，继电器KJ1的常开触点和继电器KJ2的常开触点并接后和放电电路串联在主回路上，主回路的输出端连接电流传感器MT，电压检测装置连接在主回路上，用于检测电容器的电压；
所述控制回路包括手/自动选择开关SA2、继电器KJ3、自动充电按钮SB1和手动充电按钮SB2；
手动模式时，手/自动选择开关SA2切换至手动位置，电流通过手/自动选择开关SA2、手动充电按钮SB2、接触器KM常闭触点、继电器KJ2线圈形成回路，继电器KJ2吸合，继电器KJ2常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容器充电；
自动模式时，手/自动选择开关SA2切换至自动位置，电流通过手/自动选择开关SA2、自动充电按钮SB1、继电器KJ3的常闭触点、接触器KM的常闭触点和继电器KJ1线圈形成回路，继电器KJ1吸合，继电器KJ1常开触点闭合，电流通过整流桥U、限流电阻R给电容充电。
2.根据权利要求1所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电容器包括至少一个电容。
3.根据权利要求1所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电容器包括并联的电容C1和电容C2，电容C1和电容C2的一端通过选择开关SA1与主回路连接。
4.根据权利要求3所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电容C2采用外接方式连接。
5.根据权利要求3所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电容C1和电容C2的电容值不相同。
6.根据权利要求1所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电压检测装置包括并联的电压继电器KV和直流电压表PV。
7.根据权利要求1所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述继电器KJ3还并联有放电按钮SB3；
手动模式时，操作放电按钮SB3，电流通过放电按钮SB3、继电器KJ1、KJ2的常闭触点和接触器KM的线圈形成回路，接触器KM吸合，其常开触点闭合，电容通过接触器KM常开触点形成回路短路放电；
自动模式时，电流经过继电器KJ3常开触点、继电器KJ1常闭触点、继电器KJ2常闭触点、接触器KM线圈形成回路，接触器KM得电吸合，电容通过接触器KM常开触点短路放电。
8.根据权利要求1所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述电源为充电电池组GB。
9.根据权利要求6所述的一种便携式单脉冲大电流信号发生器，其特征在于，所述便携式单脉冲大电流信号发生器为箱式结构，所述逆变器DC-AC、限流电阻R、整流桥U、继电器KJ1、继电器KJ2、继电器KJ3、接触器KM和电容器设置在箱体内部；
所述电压继电器KV、指针式直流电压表PV、自动充电按钮SB1和手动充电按钮SB2、放电按钮SB3、选择开关SA1、手/自动选择开关SA2安装在箱体内的面板上。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113473830A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 重庆大学 | 一种基于参数感知的智能投切电磁制造装置 |
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- 2020-07-14 CN CN202021383079.8U patent/CN213581318U/zh active Active
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