專利名稱：Fcl串聯(lián)電容mov過電流觸發(fā)gap保護(hù)仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電性能的測(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(guó)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(guó)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，快速排除短路故障保護(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。在FCL裝置中，在電容兩端并接有可控火花間隙(業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱為GAP)。可控火花間隙(GAP)，是電容器組的過電壓保護(hù)裝置。在FCL裝置中，通常還在線路中連接有金屬氧化物壓敏電阻(Metal oxidevaristor, MOV),其上端接線路,下端接地。金屬氧化物壓敏電阻(業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱為MOV)，以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)加在電阻兩端的電壓小于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻呈高阻狀態(tài)，如果并聯(lián)在電路上，該閥片呈斷路狀態(tài)；當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓大于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻就會(huì)擊穿，呈現(xiàn)低阻值，甚至接近短路狀態(tài)。壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復(fù)的，當(dāng)高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后，它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。當(dāng)電力線被雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電力線上的類電壓被鉗制在安全范圍內(nèi)。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FCL裝置的重要組成部分。測(cè)量控制保護(hù)系統(tǒng)是對(duì)FCL裝置主設(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。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)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種FCLFCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其可真實(shí)地模擬、反映FCL裝置FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)的動(dòng)作情況，為其測(cè)量控制保護(hù)系統(tǒng)的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，對(duì)故障電流限制器的研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺(tái)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的仿真裝置由第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊、一個(gè)邏·輯“或”模塊和“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)構(gòu)成；其中，所述第一至第三電流比較模塊的第I輸入端依次與MOV的三相電流瞬時(shí)值信號(hào)分別對(duì)應(yīng)連接，所述第一至第三電流比較模塊的第2輸入端與MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)連接，所述第一至第三電流比較模塊的輸出端依次與第一至第三邏輯“與”模塊的第一輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述第一至第三邏輯“與”模塊的第二輸入端與“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)連接；所述第一至第三邏輯“與”模塊的輸出端與邏輯“或”模塊的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述邏輯“或”模塊的輸出端輸出MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)動(dòng)作結(jié)果。其述的第一至第三電流比較模塊是比較電路。其所述的邏輯“與”模塊是與門電路。其所述的邏輯“或”模塊是或門電路。進(jìn)一步的，所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由分立電子元件構(gòu)成的模塊電路。或者，所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由集成電路器件構(gòu)成的模塊電路。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I.可實(shí)時(shí)、真實(shí)地模擬、反映FCL裝置FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)的動(dòng)作情況，為其測(cè)量控制保護(hù)系統(tǒng)提供相應(yīng)保護(hù)邏輯的啟動(dòng)判別邏輯或觸發(fā)判據(jù)并可仿真其動(dòng)作結(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.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)，具有跨平臺(tái)、易于實(shí)現(xiàn)和良好的再現(xiàn)性。

圖I是故障電流限制器的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型各構(gòu)成部分的連接關(guān)系示意圖；圖3是本裝置的邏輯關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖1中，F(xiàn)CL裝置主要由電抗器L、電容器C及快速旁路開關(guān)K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。圖2中，本仿真裝置由第一至第三電流比較模塊1 3、第一至第三邏輯“與”模塊4 6、一個(gè)邏輯“或”模塊7和“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)K構(gòu)成.其中，所述第一至第三電流比較模塊的第I輸入端依次與MOV的三相電流瞬時(shí)值信號(hào)分別對(duì)應(yīng)連接，所述第一至第三電流比較模塊的第2輸入端與MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)連接，所述第一至第三電流比較模塊的輸出端依次與第一至第三邏輯“與”模塊的第一輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述第一至第三邏輯“與”模塊的第二輸入端與“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)連接；所述第一至第三邏輯“與”模塊的輸出端與邏輯“或”模塊的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述邏輯“或”模塊的輸出端輸出MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)動(dòng)作結(jié)果。其述的第一至第三電流比較模塊是比較電路。其所述的邏輯“與”模塊是與門電路。其所述的邏輯“或”模塊是或門電路。進(jìn)一步的，所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由分立電子元件構(gòu)成的模塊電路?；蛘撸龅牡谝恢恋谌娏鞅容^模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由集成電路器件構(gòu)成的模塊電路。或者，所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為軟件模擬功能電路構(gòu)成的模塊電路。圖中的la、lb、Ic為MOV的三相電流瞬時(shí)值，Iset為MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)定值。具體的，上述的電流比較電路可以采用雙比較器集成電路MC393或與之功能相同的集成電路來實(shí)現(xiàn)，與門電路可以采用3輸入端三與門集成電路7411來實(shí)現(xiàn)，或門電路可以采用3輸入端三或門集成電路4075來實(shí)現(xiàn)。由于構(gòu)成上述各個(gè)功能電路的具體電路均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，完全可以采用各種分立元件、集成電路或計(jì)算機(jī)軟件中對(duì)應(yīng)功能的模擬電路來構(gòu)建上述各功能電路，故其具體的線路圖在此不再進(jìn)行描述。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。故本裝置具有跨平臺(tái)、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)和良好的再現(xiàn)性。由于本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地模擬、反映FCL裝置FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP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)提供了保護(hù)動(dòng)作的觸發(fā)判據(jù)，并可仿真其動(dòng)作結(jié)果。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。
權(quán)利要求1.ー種FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是 所述的仿真裝置由第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊、一個(gè)邏輯“或”模塊和“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)構(gòu)成；其中， 所述第一至第三電流比較模塊的第I輸入端依次與MOV的三相電流瞬時(shí)值信號(hào)分別對(duì)應(yīng)連接，所述第一至第三電流比較模塊的第2輸入端與MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)連接，所述第一至第三電流比較模塊的輸出端依次與 第一至第三邏輯“與”模塊的第一輸入端對(duì)應(yīng)連接; 所述第一至第三邏輯“與”模塊的第二輸入端與“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)連接； 所述第一至第三邏輯“與”模塊的輸出端與邏輯“或”模塊的三個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接； 所述邏輯“或”模塊的輸出端輸出MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)動(dòng)作結(jié)果。
2.按照權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的第一至第三電流比較模塊是比較電路。
3.按照權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的邏輯“與”模塊是與門電路。
4.按照權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的邏輯“或”模塊是或門電路。
5.按照權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由分立電子元件構(gòu)成的模塊電路。
6.按照權(quán)利要求I所述的FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，其特征是所述的第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊和邏輯“或”模塊為由集成電路器件構(gòu)成的模塊電路。
專利摘要一種FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)仿真裝置，屬測(cè)試領(lǐng)域。包括第一至第三電流比較模塊、第一至第三邏輯“與”模塊、一個(gè)邏輯“或”模塊和“MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)軟壓板”開關(guān)。其可真實(shí)地模擬FCL串聯(lián)電容MOV過電流觸發(fā)GAP保護(hù)動(dòng)作情況，在真實(shí)環(huán)境或虛擬環(huán)境中均可方便地實(shí)現(xiàn)，可廣泛用于FCL裝置保護(hù)系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202649330SQ20122013536
公開日2013年1月2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)明者楊增輝, 張旭航, 馮煜堯, 崔勇, 方陳 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