一種帶故障模擬功能的模擬斷路器及其模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬斷路器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶故障模擬功能的模擬斷路器及其模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器是電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，目前，電力行業(yè)繼電保護(hù)定檢的重心已經(jīng)由“驗(yàn)功能”向“驗(yàn)回路”轉(zhuǎn)變，斷路器回路，作為一切繼電保護(hù)動(dòng)作的最終唯一出口，在整個(gè)繼電保護(hù)的回路中占據(jù)著最重要的位置，任何的繼電保護(hù)定檢，莫不以傳動(dòng)和整組試驗(yàn)為最終結(jié)束步驟，“跳”還是“不跳”，成為定檢盛宴的最后一道菜。
[0003]很多單位建立了繼電保護(hù)培訓(xùn)室，大型的培訓(xùn)基地，有的擁有真實(shí)的斷路器作為跳閘的出口，而小型培訓(xùn)室一般沒(méi)有真實(shí)斷路器，或者采用模擬斷路器，甚至有時(shí)沒(méi)有出口回路，只做保護(hù)裝置功能上的驗(yàn)證試驗(yàn)。
[0004]作為機(jī)械設(shè)備的斷路器，存在氣壓、油壓、機(jī)械故障、延時(shí)回路、接點(diǎn)回路異常等影響二次回路的因素，這些因素對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作邏輯具有較大的影響，而目前商品模擬斷路器一般不具備完善的故障模擬功能。
[0005]在保護(hù)不正確動(dòng)作，需要驗(yàn)證斷路器對(duì)其影響，而現(xiàn)場(chǎng)斷路器無(wú)法按要求模擬故障的時(shí)候，模擬斷路器就可以發(fā)揮它的作用了。比如，保護(hù)三跳出口，操作箱有個(gè)燈不亮，需要驗(yàn)證斷路器三相不同步到什么程度才會(huì)出現(xiàn)的時(shí)候，就可以通過(guò)模擬斷路器來(lái)驗(yàn)證。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外均有模擬斷路器成品出售，主流產(chǎn)品均已從繼電器式過(guò)渡到了單片機(jī)控制。
[0007]現(xiàn)有的模擬斷路器以模擬斷路器正確動(dòng)作為主要目的，而無(wú)法模擬斷路器在故障狀態(tài)下的情況，如斷路器低氣壓閉鎖重合閘、低氣壓閉鎖分合閘、控制回路斷線、拒動(dòng)、偷跳、三相不一致、三相不同期、本體繼電器損壞等故障情況。
[0008]目前，市面上模擬斷路器主要用于電力系統(tǒng)斷電保護(hù)裝置或成套繼電保護(hù)屏的整組試驗(yàn)，可真實(shí)地模擬斷路器的跳合閘。在整組試驗(yàn)時(shí)模擬高壓斷路器的跳閘及合閘，以避免由于重復(fù)的整組試驗(yàn)造成斷路器反復(fù)分合帶來(lái)的不良影響。其主要作用是模擬斷路器在正常狀態(tài)下的動(dòng)作邏輯。市面上目前未見(jiàn)具有完善故障模擬功能的模擬斷路器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種帶故障模擬功能的模擬斷路器，其通過(guò)分閘主電路、合閘主電路、輸入電路、主控器以及輸出電路的配合，輸入電路從分閘主電路或合閘主電路檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)主控器處理，經(jīng)過(guò)輸出電路將信號(hào)再返回給相應(yīng)的分閘主電路或合閘主電路從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)配置來(lái)模擬斷路器的正常、非正常動(dòng)作及故障，同時(shí)輸出多付輔助觸點(diǎn)及信號(hào)接點(diǎn)供繼電保護(hù)裝置及測(cè)控裝置使用。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0011]首先進(jìn)行項(xiàng)目分解、資料收集，對(duì)市場(chǎng)上商品模擬斷路器進(jìn)行功能解析，吸收各產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)；梳理斷路器正常動(dòng)作及故障狀態(tài)的邏輯，模擬斷路器的硬件連接，保護(hù)機(jī)制等，進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，分析達(dá)到功能要求所需的軟硬件方案，繪制模擬斷路器原理圖等。模擬斷路器跳合閘回路由真實(shí)的跳合閘電阻、相關(guān)的檢測(cè)及故障模擬回路組成；出口回路由繼電器控制，所有輸入輸出回路均通過(guò)光隔隔離，以提高裝置的抗干擾能力及可靠性。
[0012]最后，根據(jù)裝置的實(shí)際情況，將裝置安裝進(jìn)合適的設(shè)備箱，配備相應(yīng)的線材，說(shuō)明書等，形成一臺(tái)便攜的帶故障模擬功能的智能模擬斷路器。
[0013]具體地，一種帶故障模擬功能的模擬斷路器，其包括:
[0014]合閘主電路，用于模擬斷路器的合閘動(dòng)作；
[0015]分閘主電路，用于模擬斷路器的分閘動(dòng)作；
[0016]以及輸入電路、輸出電路和主控器；
[0017]其中，所述輸入電路的輸出端通過(guò)主控器連接于輸出電路的輸入端，在所述輸出電路中包括結(jié)構(gòu)相同的第一輸出電路和第二輸出電路，其中第一輸出電路和第二輸出電路中分別設(shè)置有第一固態(tài)繼電器和第二固態(tài)繼電器，在所述合閘主電路中設(shè)置有一與第一固態(tài)繼電器相對(duì)應(yīng)的第一輔助觸點(diǎn)，在分閘主電路中設(shè)置有一與第二固態(tài)繼電器相對(duì)應(yīng)的第二輔助觸點(diǎn)；
[0018]所述合閘主電路進(jìn)一步包括電阻R7、R8和R9、合閘電阻選擇開(kāi)關(guān)以及與一跳位監(jiān)視繼電器相對(duì)應(yīng)的第三輔助觸點(diǎn)；所述合閘電阻選擇開(kāi)關(guān)包括第一動(dòng)觸點(diǎn)以及與該第一動(dòng)觸點(diǎn)相配合的第一靜觸點(diǎn)、第二靜觸點(diǎn)和第三靜觸點(diǎn)；所述電阻R7的一端連接至第一動(dòng)觸點(diǎn)，另一端依次經(jīng)電阻R8、電阻R9、第一輔助觸點(diǎn)和第三輔助觸點(diǎn)連接至跳位監(jiān)視端；所述第一動(dòng)觸點(diǎn)連接至合閘主電路公共端，第一靜觸點(diǎn)連接于電阻R8和電阻R9之間，第二靜觸點(diǎn)連接于電阻R7和電阻R8之間，第三靜觸點(diǎn)懸空，第一輔助觸點(diǎn)和第三輔助觸點(diǎn)之間的引線分成兩路，一路作為合閘主電路輸入端，另一路連接至輸入電路；
[0019]所述分閘主電路進(jìn)一步包括電阻R10、R11和R12、以及分閘電阻選擇開(kāi)關(guān)；所述分閘電阻選擇開(kāi)關(guān)包括第二動(dòng)觸點(diǎn)以及與該第二動(dòng)觸點(diǎn)相配合的第四靜觸點(diǎn)、第五靜觸點(diǎn)和第六靜觸點(diǎn)；所述電阻R10的一端連接至第二動(dòng)觸點(diǎn)，另一端依次經(jīng)電阻R11、電阻R12連接至第二輔助觸點(diǎn)的一端，第二輔助觸點(diǎn)的另一端分成兩路，一路作為分閘主電路輸入端，另一路連接至輸入電路；所述第二動(dòng)觸點(diǎn)連接至分閘主電路公共端，第四靜觸點(diǎn)連接于電阻R11和電阻R12之間，第五靜觸點(diǎn)連接于電阻R10和電阻R11之間，第六靜觸點(diǎn)懸空。
[0020]所述輸入電路包括電阻R1、電阻R2、電容C1、光電隔離芯片U6、二極管D1以及第一緩沖門電路，其中，所述輸入電路的輸入端連接至光電隔離芯片U 6的發(fā)光二極管，光電隔離芯片U6的光敏三極管的集電極連接至電壓源，光電隔離芯片U6的光敏三極管的發(fā)射極通過(guò)第一緩沖門電路與主控器的輸入端相連，電阻R1的一端接地，另一端連接于光電隔尚芯片U6的光敏三極管的發(fā)射極和第一緩沖門電路之間，電阻R2與光電隔尚芯片U6的發(fā)光二極管串聯(lián)，電容C1和二極管D1均并接于光電隔離芯片U6的發(fā)光二極管的兩端。
[0021]所述輸出電路包括第二緩沖門電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、以及光電隔離電路，所述第二緩沖門電路的輸入端作為輸出電路的輸入端連接于主控器的輸出端，對(duì)于第一輸出電路，第二緩沖門電路的輸出端經(jīng)光電隔離電路再通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接于第一固態(tài)繼電器；對(duì)于第二輸出電路，第二緩沖門電路的輸出端經(jīng)光電隔離電路再通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接于第二固態(tài)繼電器。
[0022]所述光電隔離電路包括光電隔離芯片U2和光電隔離芯片U3，第二緩沖門電路的輸出端通過(guò)電阻R3與光電隔離芯片U2的發(fā)光二極管的負(fù)極以及光電隔離芯片U3的發(fā)光二極管的正極分別連接，光電隔尚芯片U2的發(fā)光二極管的正極以及光電隔尚芯片U3的發(fā)光二極管的負(fù)極均接地，光電隔離芯片U2的光敏三極管和光電隔離芯片U3的光敏三極管均連接于繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端。
[0023]所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括二極管D2、電阻R4、NPN三極管Q1、電阻R5、電阻R6 ;其中，電阻R5和電阻R6串聯(lián)后一端接地，另一端與光電隔離芯片U2的光敏三極管的發(fā)射極以及光電隔離芯片U3的光敏三極管的發(fā)射極均相連，NPN三極管Q1的基極連接于電阻R5和電阻R6之間，NPN三極管Q1的發(fā)射極接地；對(duì)于第一輸出電路，電阻R4和二極管D2并接于第一固態(tài)繼電器的兩端，第一固態(tài)繼電器與電壓源連接的一端與光電隔離芯片U2的光敏三極管的集電極以及光電隔離芯片U3的光敏三極管的集電極均相連，第一固態(tài)繼電器的另一端連接至NPN三極管Q1的集電極；對(duì)于第二輸出電路，電阻R4和二極管D2并接于第二固態(tài)繼電器的兩端，第二固態(tài)繼電器與電壓源連接的一端與光電隔離芯片U2的光敏三極管的集電極以及光電隔離芯片U3的光敏三極管的集電極均相連，第二固態(tài)繼電器的另一端連接至NPN三極管Q1的集電極。
[0024]所述模擬斷路器進(jìn)一步包括輸入輸出接口，所述輸出電路包括與第一輸出電路和第二輸出電路結(jié)構(gòu)相同的第三輸出電路，在該第三輸出電路中設(shè)置有一第三固態(tài)繼電器，所述輸入輸出接口上連接有與該第三固態(tài)繼電器相對(duì)應(yīng)的第四輔助觸點(diǎn)；所述輸入輸出接口的輸入端通過(guò)輸入電路經(jīng)主控器連接至輸出電路；或者所述輸入輸出接口的輸入端通過(guò)合閘主電路或分閘主電路后，再通過(guò)輸入電路經(jīng)主控器連接至輸出電路。
[0025]以上輸出電路的結(jié)構(gòu)可以看出，輸出電路的個(gè)數(shù)與相關(guān)模擬功能的輸入信號(hào)(例如合閘主電路的外部合閘脈沖、分閘主電路的外部分閘脈沖以及輸入輸出接