專利名稱：一種fcl線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電氣測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于限制過電流或過電壓而不切斷電路的緊急保護(hù)電路裝置的仿真測試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長距離、大容量和高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。短路故障是危及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行最為常見的故障之一。
近年來，隨著我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷加強(qiáng)，短路電流水平不斷攀升。許多地區(qū)特別是沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)電網(wǎng)的短路電流水平已經(jīng)逼近甚至超過其開關(guān)遮斷容量，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來較大壓力，并已成為電網(wǎng)發(fā)展的主要瓶頸之一。為了保持穩(wěn)定輸電，快速短路故障保護(hù)是非常重要的。一般的機(jī)械斷路器切斷短路電流需要兩個或更多的周波，包括繼電保護(hù)的動作時間，而與斷路器一起使用的快速電流限制裝置能縮短故障保護(hù)時間。串聯(lián)諧振型故障電流限制器(Fault Current Limiter, FCL)原理如圖I所示，其主要由電抗器L、電容器C及快速旁路開關(guān)K (可采用如晶閘管、火花間隙、快速機(jī)械開關(guān)等類型的開關(guān)或其組合)組成。其中，電抗器L的工頻感抗與電容器C的容抗大小相同。正常工作條件下，開關(guān)K處于打開狀態(tài)(晶閘管處于阻斷狀態(tài))，電容C和電感L處于工頻串聯(lián)諧振狀態(tài)，總的阻抗為零。當(dāng)檢測到故障后，開關(guān)K迅速閉合(晶閘管快速導(dǎo)通)，電容被旁路，相當(dāng)于在線路中接入電感L從而起到限流作用。除了上述一次設(shè)備以外，短路故障檢測診斷及觸發(fā)控制系統(tǒng)也是故障電流限制器的重要組成部分。測量控制保護(hù)系統(tǒng)是對故障電流限制器主設(shè)備進(jìn)行自動測量、控制和保護(hù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)完成對FCL裝置的主要電氣量和運行狀態(tài)的測量、對運行狀態(tài)的控制、對主設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)。測量控制保護(hù)系統(tǒng)按雙重化原則進(jìn)行冗余配置，并具有對自身和對外接口回路的自檢和自診斷功能。這兩套系統(tǒng)配置相同、獨立運行、互為熱冗余備用。每套系統(tǒng)包括完整的測量、控制、保護(hù)、監(jiān)視、信號設(shè)備，均可以獨立啟動、運行和退出。因此，當(dāng)測量控制保護(hù)系統(tǒng)中的一套因故障退出，另一套系統(tǒng)仍能保證FCL裝置的正常投入、運行和退出。在FCL裝置的研究或設(shè)計階段，必須對上述系統(tǒng)進(jìn)行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結(jié)果，對研究或設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行驗證或作為修改的依據(jù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，其可真實地模擬反映FCL裝置的FCL線路電流斜率保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為FCL裝置的研究或設(shè)計提供驗證平臺的技術(shù)問題。[0011]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，包括第一至第三電流比較器，第一至第三電流斜率比較器和一組邏輯判斷電路，其特征在于所述的第一至第三電流比較器的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流信號輸入端;所述的第一至第三電流斜率比較器的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流斜率信號輸入端；所述的第一至第三電流比較器的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流設(shè)定值輸入端；所述的第一至第三電流斜率比較器的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流斜率設(shè)定值輸入端;所述的邏輯判斷電路包括第一至第三與門電路和一個或門電路；所述的第一電流比較器和第一電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第一與門電路的一個輸入端；所述的第二電流比較器和第二電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第二與門電路的一個輸入端；所述的第三電流比較器和第三電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第三與門電路的一個輸入端；所述的第一至第三與門電路的輸出端，分別連接到或門電路的一個輸入端；所述的或門電路的輸出端構(gòu)成所述FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的輸出端。本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置還設(shè)有仿真控制開關(guān)；第一至第三與門電路的一個輸入端，并聯(lián)連接到所述仿真控制開關(guān)的一端，所述的仿真控制開關(guān)的另一端連接外部仿真控制信號。本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的一種更好的技術(shù)方案，其特征在于所述的電流比較器和電流斜率比較器是集成比較器電路；所述的與門電路及或門電路是邏輯集成電路。本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的一種改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述的電流比較器、電流斜率比較器、與門電路及或門電路是單片微處理器內(nèi)部的可編程邏輯模塊。本實用新型的有益效果是I.可真實地模擬、反映FCL裝置的線路電流斜率保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；2.整個仿真裝置邏輯關(guān)系簡潔，動作可靠，易于實現(xiàn)；3.具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點，既可以在真實環(huán)境以實際元件實現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計算機(jī)軟件來實現(xiàn)。

圖I是串聯(lián)諧振型故障電流限制器的工作原理圖；圖2是本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的主電路圖；[0032]圖3是本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的邏輯關(guān)系示意圖；以上圖中的各部件的標(biāo)號11-13是第一至第三電流比較器，21-23是第一至第三電流斜率比較器，31-33是第一至第三與門電路，41是或門電路。
具體實施方式
為了能更好地理解本實用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2是本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的主電路圖，包括第一至第三電流比較器11-13，第一至第三電流斜率比較器21-23和一組邏輯判斷電路，第一至第三電流比較器11-13的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流信號輸入端Ia，Ib和Ic ;第一至第三電流斜率比較器21-23的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流斜率信號輸入端dla，dlb和die ;第一至第三電流比較器11-13的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流設(shè)定值輸 入端Iset ;第一至第三電流斜率比較器21-23的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流斜率設(shè)定值輸入端diset ;所述的邏輯判斷電路，包括第一至第三與門電路31-33和三輸入端或門電路41 ;第一電流比較器11和第一電流斜率比較器21的輸出端，分別連接到第一與門電路31的一個輸入端；第二電流比較器12和第二電流斜率比較器22的輸出端，分別連接到第二與門電路32的一個輸入端；第三電流比較器13和第三電流斜率比較器23的輸出端，分別連接到第三與門電路33的一個輸入端；第一至第三與門電路31-33的輸出端，分別連接到或門電路41的一個輸入端；或門電路41的輸出端構(gòu)成本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的輸出端Lout。在圖2所示的本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置中，還設(shè)有仿真控制開關(guān)K，第一至第三與門電路31-33各取一個輸入端，并聯(lián)連接后連接到所述仿真控制開關(guān)K的一端，仿真控制開關(guān)K的另一端連接外部仿真控制信號。本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置可以采用實際電路元件實現(xiàn)，例如，第一至第三電流比較器11-13和第一至第三電流斜率比較器21-23可以采用雙比較器集成電路MC393 ;第一至第三與門電路31-33可采用3輸入端三與門集成電路7411 ;或門電路41可以采用3輸入端三或門集成電路4075。圖3中，給出了本裝置的邏輯關(guān)系示意圖，很明顯，用實際電子元件(真實環(huán)境)來實現(xiàn)或以計算機(jī)軟件(虛擬環(huán)境)來均可實現(xiàn)其邏輯關(guān)系或邏輯功能，也就是說，本實用新型的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，還可以使用單片微處理器編程模擬實現(xiàn)，或者，按照圖3所示的邏輯結(jié)構(gòu)，在虛擬環(huán)境中以計算機(jī)軟件模擬來實現(xiàn)。由于本實用新型可真實地模擬、反映FCL裝置的線路電流斜率保護(hù)動作情況，在真實環(huán)境(以實際元件來實現(xiàn))或虛擬環(huán)境(以計算機(jī)軟件來實現(xiàn))中均可實現(xiàn)，為FCL裝置保護(hù)系統(tǒng)提供了線路電流斜率保護(hù)動作的觸發(fā)判據(jù)，并可仿真其動作結(jié)果。因此，本實用新型可廣泛用于FCL裝置保護(hù)系統(tǒng)的研究、設(shè)計、制造領(lǐng)域。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質(zhì)精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，包括第一至第三電流比較器，第一至第三電流斜率比較器和一組邏輯判斷電路，其特征在于 所述的第一至第三電流比較器的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流信號輸入 端; 所述的第一至第三電流斜率比較器的同相輸入端，分別連接到A、B、C三相電流斜率信號輸入端； 所述的第一至第三電流比較器的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流設(shè)定值輸入端； 所述的第一至第三電流斜率比較器的反相輸入端，并聯(lián)連接到電流斜率設(shè)定值輸入端; 所述的邏輯判斷電路包括第一至第三與門電路和一個或門電路； 所述的第一電流比較器和第一電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第一與門電路的一個輸入端； 所述的第二電流比較器和第二電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第二與門電路的一個輸入端； 所述的第三電流比較器和第三電流斜率比較器的輸出端，分別連接到第三與門電路的一個輸入端； 所述的第一至第三與門電路的輸出端，分別連接到或門電路的一個輸入端； 所述的或門電路的輸出端構(gòu)成所述FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置還設(shè)有仿真控制開關(guān)；第一至第三與門電路的一個輸入端，并聯(lián)連接到所述仿真控制開關(guān)的一端，所述的仿真控制開關(guān)的另一端連接外部仿真控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的電流比較器和電流斜率比較器是集成比較器電路；所述的與門電路及或門電路是邏輯集成電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的電流比較器、電流斜率比較器、與門電路及或門電路是單片微處理器內(nèi)部的可編程邏輯模塊。
專利摘要一種FCL線路電流斜率保護(hù)仿真裝置，屬于電氣測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于限制過電流或過電壓而不切斷電路的緊急保護(hù)電路裝置的仿真測試裝置，包括第一至第三電流比較器，第一至第三電流斜率比較器和一組邏輯判斷電路，電流比較器和電流斜率比較器的同相輸入端，分別連接到電流信號輸入端和電流斜率信號輸入端，電流比較器和電流斜率比較器的輸出端，連接到與門電路及或門電路組成的邏輯判斷電路。該裝置可真實地模擬、反映FCL裝置的線路電流斜率保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點，既可以在真實環(huán)境以實際元件實現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計算機(jī)軟件來實現(xiàn)。
文檔編號G01R31/28GK202548287SQ20122013444
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者馮煜堯, 崔勇, 張旭航, 方陳, 楊增輝 申請人:上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司