專利名稱：一種fcl串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣測(cè)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(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長(zhǎng)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(gè)或更多的周波，包括繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)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(shí)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(cè)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(cè)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(cè)量控制保護(hù)系統(tǒng)是對(duì)故障電流限制器主設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、控制和保護(hù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)完成對(duì)FCL裝置的主要電氣量和運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)量、對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的控制、對(duì)主設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)。測(cè)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(duì)自身和對(duì)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(dú)立運(yùn)行、互為熱冗余備用。每套系統(tǒng)包括完整的測(cè)量、控制、保護(hù)、監(jiān)視、信號(hào)設(shè)備，均可以獨(dú)立啟動(dòng)、運(yùn)行和退出。因此，當(dāng)測(cè)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(yùn)行和退出。在FCL裝置的研究或設(shè)計(jì)階段，必須對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)和仿真，并參照試驗(yàn)和仿真結(jié)果，對(duì)研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證或作為修改的依據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，其可真實(shí)地模擬反映FCL裝置的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為FCL裝置的研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺(tái)的技術(shù)問題。[0011]本實(shí)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串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，包括第一至第三與門和第一或門電路，其特征在于所述的第一至第三與門的一個(gè)輸入端，分別連接到A、B、C三相反時(shí)限動(dòng)作條件信號(hào)輸入端；所述的第一至第三與門的輸出端，分別連接到第一或門電路的一個(gè)輸入端；所述的第一至或門電路的輸出端，構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的保護(hù)輸出端。本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于還包括告警輸出單元，所述的告警輸出單元包括第一至第三電流比較器，第四至第六與門，第二或門電路和一個(gè)延時(shí)器；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三相電容器電流信號(hào)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)連接到保護(hù)電流值輸入端；所述的第一至第三電流比較器的輸出端，分別對(duì)應(yīng)連接到第四至第六與門電路的一個(gè)輸入端；所述的第四至第六與門電路的輸出端，分別連接到第二或門電路的一個(gè)輸入端；所述的第二或門電路的輸出端連接到延時(shí)器的輸入端；所述延時(shí)器的延時(shí)輸出端，構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的告警輸出端。本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(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串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置還設(shè)有仿真控制開關(guān)；第一至第六與門電路的一個(gè)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(hào)。本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(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是集成比較器電路；所述的與門電路及或門電路和延時(shí)器是邏輯集成電路。本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(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、與門電路及或門電路和延時(shí)器是單片微處理器內(nèi)部的可編程邏輯模塊。本實(shí)用新型的有益效果是I.可真實(shí)地模擬、反映FCL裝置的串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；2.整個(gè)仿真裝置邏輯關(guān)系簡(jiǎn)潔，動(dòng)作可靠，易于實(shí)現(xiàn)；3.具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，既可以在真實(shí)環(huán)境以實(shí)際元件實(shí)現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)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(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的主電路圖；圖3是本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(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(hào)11-13是第一至第三電流比較器，21-23是第一至第三與門，31-33是第四至第六與門電路，41-42是第一至第二或門電路。
具體實(shí)施方式
為了能更好地理解本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2是本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的主電路圖，包括第一至第三與門21-23和第一或門電路41，第一至第三與門21-23的一個(gè)輸入端，分別連接到A、B、C三相反時(shí)限動(dòng)作條件信號(hào)輸入端Pa、Pb和Pc ;第一至第三與門的輸出端21-23，分別連接到第一或門電路41的一個(gè)輸入端；第一至或門電路41的輸出端,構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的保護(hù)輸出端Lout。 在圖2所示的本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的實(shí)施例中，還包括告警輸出單元，所述的告警輸出單元包括第一至第三電流比較器11-13，第四至第六與門31-33，第二或門電路42和延時(shí)器51 ;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三相電容器電流信號(hào)輸入端Ia、Ib和Ic ;第一至第三電流比較器11-13的反相輸入端，并聯(lián)連接到保護(hù)電流值輸入端Ipset ;第一至第三電流比較器11-13的輸出端，分別對(duì)應(yīng)連接到第四至第六與門電路31-33的一個(gè)輸入端；第四至第六與門電路31-33的輸出端，分別連接到第二或門電路42的一個(gè)輸入端；第二或門電路42的輸出端連接到延時(shí)器51的輸入端；延時(shí)器51的延時(shí)輸出端,構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的告警輸出端Aout。在圖I所示的本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置中，還設(shè)有仿真控制開關(guān)K，第一至第六與門電路21-23和31-33各取一個(gè)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(hào)。本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置可以采用實(shí)際電路元件實(shí)現(xiàn)，例如，第一至第三電流比較器11-13可以采用雙比較器集成電路MC393 ;第一至第六與門電路21-23和31-33可采用2輸入端四與門集成電路7408 ;第一至第二或門電路41-42可以采用3輸入端三或門集成電路4075，延時(shí)器51可以采用任何集成電路延時(shí)器。圖3中，給出了本裝置的邏輯關(guān)系示意圖，很明顯，用實(shí)際電子元件(真實(shí)環(huán)境)來實(shí)現(xiàn)或以計(jì)算機(jī)軟件(虛擬環(huán)境)來均可實(shí)現(xiàn)其邏輯關(guān)系或邏輯功能，也就是說，本實(shí)用新型的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，還可以使用單片微處理器編程模擬實(shí)現(xiàn)，或者，按照?qǐng)D3所示的邏輯結(jié)構(gòu)，在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件模擬來實(shí)現(xiàn)。由于本實(shí)用新型可真實(shí)地模擬、反映FCL裝置的串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作情況，在真實(shí)環(huán)境(以實(shí)際元件來實(shí)現(xiàn))或虛擬環(huán)境(以計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn))中均可實(shí)現(xiàn)，為FCL裝置保護(hù)系統(tǒng)提供了串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作的觸發(fā)判據(jù)，并可仿真其動(dòng)作結(jié)果。因此，本實(shí)用新型可廣泛用于FCL裝置保護(hù)系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、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(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何基于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將落在本實(shí)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串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，包括第一至第三與門和第一或門電路，其特征在于 所述的第一至第三與門的一個(gè)輸入端，分別連接到A、B、C三相反時(shí)限動(dòng)作條件信號(hào)輸入端; 所述的第一至第三與門的輸出端，分別連接到第一或門電路的一個(gè)輸入端； 所述的第一至或門電路的輸出端，構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的保護(hù)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，其特征在于還包括告警輸出單元，所述的告警輸出單元包括第一至第三電流比較器，第四至第六與門，第二或門電路和一個(gè)延時(shí)器；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三相電容器電流信號(hào)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)連接到保護(hù)電流值輸入端；所述的第一至第三電流比較器的輸出端，分別對(duì)應(yīng)連接到第四至第六與門電路的一個(gè)輸入端；所述的第四至第六與門電路的輸出端，分別連接到第二或門電路的一個(gè)輸入端；所述的第二或門電路的輸出端連接到延時(shí)器的輸入端；所述延時(shí)器的延時(shí)輸出端，構(gòu)成所述FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置的告警輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置還設(shè)有仿真控制開關(guān)；第一至第六與門電路的一個(gè)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(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的電流比較器是集成比較器電路；所述的與門電路及或門電路是數(shù)字邏輯集成電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的FCL串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的電流比較器、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串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)仿真裝置，屬于電氣測(cè)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(cè)試裝置，包括第一至第三電流比較器，第一至第三與門和一組邏輯判斷電路，電流比較器和與門的一個(gè)輸入端，分別連接到電流信號(hào)輸入端和反時(shí)限動(dòng)作條件信號(hào)輸入端，電流比較器和與門的輸出端，連接到與門電路及第一至第二或門電路組成的邏輯判斷電路。該裝置可真實(shí)地模擬、反映FCL裝置的串聯(lián)電容過負(fù)荷保護(hù)情況，為FCL裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，既可以在真實(shí)環(huán)境以實(shí)際元件實(shí)現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202548237SQ20122013526
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司