CN2313285Y - 断路器、重合闸仿真仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够等效代替现场断路器或重合闸对电力系统继电保护作整组试验的断路器、重合闸仿真仪,它由操作机构驱动部分和压力状态仿真电路、本体位置状态仿真电路、本机重合闸仿真电路和电源及自保护电路联接而成。能够完全模拟断路器的分合闸线圈阻值、压力状态、分合速度、不同期性能及重合闸功能,从而全面、详尽地验证被试保护和控制电路。分相或三相跳合时可灯光显示,并输出多组大容量触点,出现异常会自动切断电源和有关回路,且无须改动保护及控制电路接线即可直接接入。既可用于现场调试,亦可用于实验室模拟演练。

Description

断路器、重合闸仿真仪

本实用新型是一种能够等效替代现场断路器或重合闸对电力系统继电保护作整组配合试验的断路器、重合闸仿真仪器。

一般高压输电线路的保护多重配置，在做整组模拟联动试验时，由保护、重合闸操作箱直接控制现场断路器频繁动作数百次，引起触头磨损、机构损伤、弹簧疲劳、密封失效、压力降低、电驱动元件老化等试验折旧，并使试验程序烦琐、费时费工，增加劳动成本。另外，对那些单独退出校验的保护，由于相应的现场重合闸和断路器都在运行而不能做整组联动试验，尤其是不能模拟验证重合到故障线路的整组性能。为了克服上述矛盾，目前一般采取三种方法：一是仍然直接控制现场断路器，但以减少试验项目即牺牲试验项目完备性为代价，使某些隐蔽性故障不能发现和消除，给保护留下隐患；二是利用灯泡或万用表等非专用仪器代替现场断路器来显示和测量保护、控制装置发出的分合指令等，费力费时且不直观准确；三是专利89208586X中提供了一种模拟断路器以代替现场断路器，该技术不其备防跳、分合时间和压力状态的模拟功能，因此未能完全逼真地模拟被代替的现场断路器。而且没有模拟重合闸功能，因此不可能对单独退出校验的保护做重合于故障的模拟试验。加之其电路设计确定了它必须使用双线圈磁保持继电器、直流电流继电器等故障率高、控制能力差的器件，因而经不起整组试验指令的频繁冲击。如果长时间接受指令而不响应，则由于其不具备自保护电路，反而会损伤自身和被试保护控制回路。

本实用新型的目的在于提供一种用于保护--重合闸--操作箱控制电路做整组配合联动试验或保护整组单独联动试验的断路器或重合闸仿真仪器，使整组模拟试验迅速、准确、可靠、详尽和完备，从而全面验证和改善保护对系统故障的反应能力。

本实用新型的目的可通过如下方案来实现：

本实用新型由5个功能电路模块组成，其中模块1为断路器操作机构驱动部分仿真电路；模块2为断路器操作机构压力状态仿真电路；模块3为断路器本体位置状态仿真电路；模块4为本机重合闸仿真电路；模块5为电源及保护电路。这5个功能电路之间建立了如图一所示的逻辑关系：模块1接收保护及控制电路指令F、H，并将指令传给模块3使之变位，同时把F传给模块4使之启动，模块3变位后将位置状态Z反馈到模块1和模块4，模块4启动延时后即将重合脉冲提供给模块3使之变位。模块2把模拟的压力状态信号YBS输给相应模块和被试操作箱以完成压力闭锁功能。

模块1具有电路结构相同的A、B、C三相操作机构驱动部分仿真电路，每相相互独立，均含有合闸指令接收回路7A、7B、7C和分闸指令接收回路37A、37B、37C。对于具有选相能力的保护，还设置了一个保护单独试验时接收三相分闸指令的回路33S。上述回路均由快速小型中间继电器、与之并联的断路器分合闸线圈模拟电阻(50-450欧)以及模块3输出的状态触点串接而成。在合闸状态时，模块1只能接收分闸指令F，在分闸状态时只能接收合闸指令H，并将此指令送到模块3使之变位。另外模块1还模拟了根据需要不同断路器的分合闸线圈或电磁铁的阻值，可在50-450欧内调整，使被试控制电路内的继电器元件和回路能够正确指示和工作。

模块2可模拟4种机构压力状态，即压力正常值、压力降低到重合闭锁值、合闸闭锁值、跳闸闭锁值。具有三条压力异常启动回路，由小型密封继电器及压力模拟切换开关构成。在人工将压力状态切换到某一个状态时，相应的压力启动回路和比此压力高的压力启动回路启动，对应的继电器动作，输出压力状态信号YBS去模块3和4，闭锁各相有关电路，同时去启动或释放被试操作箱内的压力监视元件，从而断开或闭锁相应的远方指令发出回路。

模块3具有与模块1对应的A、B、C三相位置状态电路，各相相同且独立，都具有分闸指令延时电路、合闸指令延时电路，防跳及状态触发记忆电路以及位置状态显示电路。其中：分合闸指令延时回路由交流双延时时间元件和指令提供触点串联构成；防跳及状态触发记忆电路由状态交流接触器、小型大功率中间继电器及逻辑控制触点构成；状态显示电路主要由发光二极管、分压电阻以及状态接触器触点构成。模块3只接收并优先响应由模块1或按钮提供的与当前状态相反的指令，经过相应的可在0-500毫秒间调整的时延后即触发状态变位并记忆。变位后的位置状态Z触点将断开模块1与当前状态相同的指令接收回路，并接通相反指令接收回路。模块如果有不合逻辑的现象，它将输出异常信号YC到模块5。

模块4模拟现场重合闸装置，当对一套保护单独做整组模拟联动试验时，模块4方被启用。它具有启动延时电路、一次脉冲电路、整组复位电路和闭锁电路。其中启动延时电路由双延时时间元件和控制触点串联而成；一次脉冲电路由充放电电容、执行元件和触发控制触点构成；自复位电路和闭锁电路主要由触点控制构成。当它接收到模块1输出的分闸指令时，启动及延时电路接通，经预定(0-5S)延时后触发一次合闸脉冲电路，从而发出合自动重合脉冲H去触发模块3变位，同时给被试保护输入重合信号。

模块5主要由大功率控制元件和控制触点构成。用于控制被试保护的220V直流电源和与此独立的220V交流电源进入本断路器、重合闸仿真仪，当没有220V交流电源或即使有但模块3有异常信号YC时，该模块自动切断本断路器、重合闸仿真仪与被试保护、控制装置的直流电源和独立的交流电源，一可执行自保护，二可防止损坏被试控制和保护装置。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

全面逼真地模拟了分相控制的三相断路器机构的驱动电路和压力状态，因而可与被代替断路器的控制电路等效匹配，可直接接入操作箱的相应端子，无须改动控制电路接线；本体位置状态电路本身具有防跳和时延调整功能，只能接收并优先响应与当前状态相反的指令，且可完全模拟断路器的分合速度及不同期性能；设置了本机重合闸电路，使没有重合闸断路器配合的保护也可容易地进行保护--重合闸--断路器的整组联动试验，以验证其后加速性能。对于那些只发三跳指令的母线、失灵保护的整组试验，可把它当作三台断路器使用。由于其功能完善、模拟逼真，因此可充分验证保护、重合闸、自动控制装置及回路的整组性能。加之其性能可靠、成本低廉、体积小巧、通用性强，因而使用方便实施容易，也适用于保护自动装置的教学演示、模拟演练等场合。

附图为本实用新型原理图，其中

图1：功能电路模块方框图

图2：断路器操作机构驱动部分仿真电路图

图3：断路器本体位置状态仿真电路和电源及保护电路图

图4：断路器操作机构压力状态仿真电路及本机一次重合

闸仿真电路图

本实用新型还将通过实施例，并结合附图作进一步详述：

实施例：

断路器操作机构驱动部分仿真电路见图2，包括三个电路结构相同的A、B、C三相分相指令接收回路和一个直接由单独检修的保护发出的三跳指令接收回路，其中：

A相分闸指令接收回路37A由模块3中的状态执行元件2DLA的常开触点2DLA-3与快速小型直流中间继电路TQJA线圈串接，断路器模拟电阻(50-450欧)经QKF波段开关切换，与TQJA并联后与B、C相及三跳指令接收回路的一端连为38’，经过DYJ3触点之后到38，再经操作箱跳闸压力闭锁触点连到控制电源的负端2。合闸状态时该回路接通，以期待分闸指令。当37A接收到分闸指令时，该回路由模拟电阻确定分闸电流，同时TQJA动作向其它模块发出相应的指令脉冲。

A相合闸指令接收回路7A由2DLA的常闭触点2DLA-2、快速中间继电路HQJA、波段开关QKH和模拟电阻1-4RHA组成。模拟电阻(50-450欧)切换后与HQJA并联，再与2DLA-2串联，回路一端7A用于接收合闸指令，另一端2’与其它两相连接后经DYJ2触点接至控制电源负端2。模块3在分闸状态时该回路接通，以待合闸指令。当7A接收到合闸指令，该回路由模拟电阻确定合闸电流，并启动HQJA向其它模块发出合闸脉冲。

三跳指令接收电路33S由常开触点2DLA-1、2DLB-1、2DLC-1并联后与小型快速中间继电路TQJS串接而成，一端为38’，一端为指令接收端33S。合闸状态时该回路接通以接收三跳指令，启动TQJS发出三跳分闸脉冲。

断路器本体位置状态仿真电路见图3，包括三相独立且结构相同的电路，其中每相包括分闸指令时延电路、合闸指令时延电路、状态触发记忆及防跳电路、分闸状态指示电路和合闸状态指示电路。其中：

合闸指令时延电路A21由HANA、HQJA-1、2ZHJ-1触点并联之后串入交流双延时继电器TAH线圈构成。当某一个触点闭合，TAH启动，延时之后去触发状态变位。其延时范围在0--500毫秒。

分闸指令时延电路A41由FANA、TQJA-1、TQJS-1触点并联后串入交流双延时继电器线圈TAF回路构成，其中的一个触点闭合则TAF启动，延时后去触发状态变位。其延时范围在0-500毫秒。

防跳及状态触发记忆电路A21′、A41′由110V交流接触器1DLA、2DLA、小型快速交流中间继电路器TJA及控制触点构成。当1、2DLA得电时表示在合闸状态，失电时表示在分闸状态，1DLA、2BLA串接以增加触点数量。1DLA-3触点按在TJA之前，TJA-3触点串接在1DLA、2DLA之前。A21与A41′两点跨接了TJA-1触点保证了该回路的防跳功能，使之不能同时接收响应分合闸指令，只能优先响应与当前状态相反的指令。1、2DLA由TAH1触点启动并由并联的1DLA-5触点保持记忆。触点TAH1与HZBSJ、TAF1与TZBSJ分别串联，将使状态触发受到相应的模拟压力状态触点闭锁。

合闸显示电路由分压电阻RHD与红色发光二极管HD串接后并在1、2DLA线圈上，分闸显示电路由绿色发光二极管LD、分压电阻RLD及常闭触点1DLA-4串联后接在～L′和～N之间。合闸状态时1DLA、2DLA两滑带电，HD燃亮，指示合闸状态，同时1DLA-4打开，LD熄灭。在分闸状态时，1DLA、2DLA失电，HD熄灭，同时1DLA-4接通，LD燃亮，指示分闸状态。

断路器机构压力状态仿真电路见图4，包括压力横拟波段开关QKY和三个压力闭锁回路BS1、BS2、BS3构成。每条回路含有继电器TZBSJ、HZBSJ、CHBSJ和相应的分压电阻，二极管1Z、2Z正向跨接于BS1-BS2和BS2-BS3,QKY-4是正常压力位置，QKY-1、2、3分别是跳闸闭锁值、合闸闭锁值、重合闸闭锁值。每个继电器动作时其一对触点接入对应的模块闭锁电路，另一对常开和常闭串接后一端接1NK1-3和1RD，另一端接1NK4-6和2RD，中间43、25、27引出输入被试操作箱相应端子，1NK打开，LD是双极双位钮子开关，用于根据控制电路接线方式来选择43、25、27信号究竟使操作箱压力监视线圈被短接或断开。1RD、2RD系快速熔断器，用于防止由切换不当发生短路时的保护。

本机一次重合闸仿真电路见图4，包括启动保持延时电路、一次脉冲电路、整组复归电路和闭锁电路。双延时继电器TZH及串接在其线圈回路的4R、TQJA-2等触点的并联电路和2NK1-3构成了启动保持延时电路；电容C、中间继电器1ZHJ、2ZHJ，氖灯ND、电阻5R、6R、7R、1DLA、B、C-2串联触点等构成了一次脉冲电路。并接在40和2间的CHBSJ触点、2NK6-4以及由保护输入的触点和6R构成闭锁电路。TZH2触点并接TZH线圈、ZHJ-1触点又串联于TZH的自保持回路中构成了两级复位电路。当三相仿真状态在合闸位置，且2NK1-3投入后，电源将通过2NK1-3、1DLA、B、C-2和5R向C充电，15-25秒后氖灯燃亮，说明C上电能能够驱动1、2ZHJ动作一次。此时如果有分闸脉冲，启动保护延时电路就动作计时，其触点TZH1将电容电能释放到1、2ZHJ上使之动作发出重合脉冲，同时ZHJ-1断开将TZH复归，如不能复归则由TZH2复位。当压力异常或保护输入闭锁信号时，40和2被接通，C上所充电能通过6R很快放电、使重合闸闭锁。TZH1的时延范围在0-5秒内，TZH2二倍于TZH1。

电源及保护电路见图3。本实用新型的模块3和其它模块使用的电源独立。当模块3长时间接收到指令，各时间继电器的第二级延时打开的动开触点TAH2、TBH2、TCH2、TAF2、TBF2、TCF2的串联电路将打开，从而使DYJ接触式交流中间继电器失电，切除两组独立电源。若AC220V消失，本身就是异常，DYJ失电，随即切除直流电源1、2和38。

Claims (7)

1、一种断路器、重合闸仿真仪，其特征在于：

(1)具有5个关联的电路模块；其中模块1是断路器操作机构驱动部分仿真电路(1)，模块2是断路器操作机构压力状态仿真电路(2)，模块3是断路器本体位置状态仿真电路(3)，模块4是本机重合闸仿真电路(4)，模块5是电源及保护电路(5)；

(2)模块1包括三条相同且相互独立的合闸指令接收回路7A、7B、7C；分闸指令接收回路37A、37B、37C和一个三跳指令接收回路33S；其中合闸指令接收回路7A、7B、7C负端相连成一个公共端，分闸指令接收回路37A、37B、37C和三跳指令接收回路33S负端相连成另一个公共端；这些接收回路与被试保护装置或控制电路的对应指令端子相连；分、合闸及三跳指令接收回路分别是由分、合闸及三跳指令接收元件和模块3中状态执行元件的输出进行“逻辑与”构成；这些接收回路接收的电位跃变分合指令经指令接收元件转换后接至模块3和模块4；

(3)模块2包括压力状态闭锁启动回路和压力状态触点输出回路，其中闭锁重合闸、合闸、分闸启动电路分别与切换开关相联，在闭锁分闸启动回路和闭锁合闸启动回路，及闭锁合闸启动回路和闭锁重合闸启动回路的始端分别正向跨接了二极管；这些启动回路执行元件的输出分别接入模块3和模块4，其另一组执行元件的输出分别通过27、25、43外引；

(4)模块3包括三套相同的电路，每套电路由合闸指令时延电路、分闸指令时延电路、状态触发记忆、跳闸重动防跳电路连接而成；模块1、模块4或本机分合按组的分合指令通过“逻辑或”后分别接入指令延时电路，时延电路中的双延时时间元件的第一级输出与模块2的启动回路执行元件的输出信号构成“禁止门逻辑”后，分别接入跳闸重动防跳电路和状态触发记忆电路，第二级延时输出接入模块5；其状态触发记忆电路的状态执行元件的输出分别反馈至模块1和模块4；

(5)模块4包括启动延时电路、一次脉冲电路、复位电路和闭锁电路；由模块1来的分相或三相分闸指令“逻辑或”连接后接入启动延时电路，由模块3来的分相合闸状态执行元件的输出信号“逻辑与”连接后接入一次脉冲电路的充电回路；模块2来的闭锁信号接入闭锁电路；一次脉冲电路的执行元件输出后分别接启动延时电路的自保持电路形成复位环节和模块3的指令延时电路；

(6)模块5是由模块3中的各相分合指令时延第二级输出信号“逻辑或非”连接后接入电源控制元件的启动电路，控制元件输出分别接入电源回路；

2、根据权利要求1所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于所述的模块电路均可选用典型电路。

3、根据权利要求1所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于所述的模块1各回路的接收转换元件上并接了至少2位的波段切换开关与电阻串联的电路，而且其分、合指令接收电路接入了模块3输出的合、分状态执行元件。

4、根据权利要求1所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于模块1的分合闸指令接收回路的两个公共负端接入了模块5的控制元件输出后分别引出为38和2。

5、根据权利要求1所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于模块3的状态触发电路接入了由模块2压力闭锁信号与分合时延指令构成的禁止逻辑电路。

6、根据权利要求1所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于模块4中启动延时电路、闭锁电路中接入控制选通或闭锁的双稳元件。

7、根据权利要求1、3所述的断路器、重合闸仿真仪，其特征在于所述的接收转换元件上并联的模拟电阻为50-450欧姆。

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