配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),包括模擬電源模塊,模擬變電站系統(tǒng)和模擬線路系統(tǒng);其中,模擬電源模塊為本測試系統(tǒng)提供電力,模擬變電站系統(tǒng)模擬實(shí)際配電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài),配置不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),模擬中性點(diǎn)不接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的單相接地故障,模擬線路系統(tǒng)模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路,實(shí)現(xiàn)分界開關(guān)控制裝置在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和不接地方式下的單相接地故障判別、定位和隔離功能。本發(fā)明在低電壓等級(jí)上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的試驗(yàn)回路,為分界開關(guān)技術(shù)的深入研究提供了方便有效的驗(yàn)證手段,也為分界開關(guān)控制裝置的測試提供了有效平臺(tái)。
【專利說明】配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬與測試【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能配電網(wǎng)自動(dòng)化是智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要的一環(huán),它將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集于一體,對(duì)配電網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制,是改進(jìn)供電質(zhì)量、提高供電可靠性、擴(kuò)大供電能力、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段,同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。
[0003]配電網(wǎng)分界開關(guān)是用于線路分支線路或用戶線路,具有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障判別和隔離功能的一種智能開關(guān)設(shè)備(一體化設(shè)計(jì)的開關(guān)及終端設(shè)備),是智能配電網(wǎng)的重要組成部分,主要安裝于線路分界點(diǎn),除了實(shí)現(xiàn)故障線路的快速定位并切除故障區(qū)域,提高供電可靠性外,還有利于責(zé)任界定。所以有必要給配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置提供便捷有效的研究、測試與檢驗(yàn)手段,同時(shí)為分界開關(guān)控制器的研究開發(fā)與生產(chǎn)調(diào)試提供必要的驗(yàn)證環(huán)境。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),通過在低壓環(huán)境中模擬實(shí)際配電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài),配置不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),模擬中性點(diǎn)不接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的單相接地故障,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的試驗(yàn)回路,從而能夠驗(yàn)證分界開關(guān)控制裝置在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和不接地方式下的單相接地故障判別、定位和隔離功能,為分界開關(guān)技術(shù)的深入研究提供了方便有效的驗(yàn)證手段,也為分界開關(guān)控制器的測試提供了有效
Tno
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),包括模擬電源模塊,模擬變電站系統(tǒng)和模擬線路系統(tǒng);
[0007]所述模擬電源模塊由交流三相380V電源、三相調(diào)壓器和隔離變壓器組成,所述交流電源依次連接三相調(diào)壓器、隔離變壓器后接入低壓母線;
[0008]所述模擬線路系統(tǒng)由線路單元模塊與分界開關(guān)模塊組成;其中,
[0009]線路單元模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路;線路單元模塊采用T型等值回路,每個(gè)線路單元模塊均為三相模型,每一相都由對(duì)地電容C和對(duì)地電阻R并聯(lián)組成,模擬IA的電容電流,I條線路由I個(gè)線路單元模塊或者多個(gè)線路單元模塊相互串聯(lián)配置而成;
[0010]分界開關(guān)模塊由開關(guān)本體和控制裝置兩部分組成,用于控制線路單相接地故障的投切,并自動(dòng)隔離故障區(qū)域;
[0011]所述模擬變電站系統(tǒng)包括中性點(diǎn)接地方式選擇模塊、消弧一次設(shè)備模塊、不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊、接地故障模塊、模擬量測量模塊、監(jiān)控與錄波模塊;其中,[0012]中性點(diǎn)接地方式選擇模塊用于實(shí)現(xiàn)接地方式的選擇,所述接地方式包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地兩種接地方式;接地方式的選擇通過投切消弧一次設(shè)備模塊實(shí)現(xiàn);
[0013]消弧一次設(shè)備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),阻尼電阻及其控制機(jī)構(gòu),所述消弧線圈一端接入模擬電源系統(tǒng)的隔離變壓器YO側(cè)的中性點(diǎn),另一端與阻尼電阻串聯(lián)后接地;
[0014]不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個(gè)不同容量的對(duì)地電容組成,電容之間并聯(lián)連接,一端連接某一相母線,另一端接地;
[0015]接地故障模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同的接地故障;
[0016]模擬量測量模塊提供監(jiān)控和錄波模塊和分界開關(guān)模塊的控制裝置所需的模擬量,主要由電壓測量元件和電流測量元件組成,電壓測量元件與每個(gè)線路單元模塊并聯(lián),電流測量元件與每個(gè)線路單元模塊串聯(lián),各測量元件均與監(jiān)控和錄波模塊相連接,并根據(jù)控制裝置的實(shí)際接口接入控制裝置;
[0017]監(jiān)控和錄波模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控測試系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并記錄工作波形,監(jiān)控和錄波模塊與模擬量測量模塊相連接,記錄各個(gè)模擬量的波形數(shù)據(jù),并監(jiān)視每條線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。
[0018]前述的測試系統(tǒng)有2段母線,每段最多5條線路。
[0019]前述的模擬電源系統(tǒng)的三相調(diào)壓器由三個(gè)220V/20A單相調(diào)壓器組成,Y/Y接線,隔離變壓器的變比為400V/400V,A /YO接線。
[0020]前述的分界開關(guān)模塊的開關(guān)本體主要由交流繼電器J、零序交流互感器、交流空氣開關(guān)KG組成,交流繼電器J同時(shí)投切三相線路與地線,模擬分界開關(guān)操作機(jī)構(gòu),零序交流互感器用來測量線路的零序電流,交流空氣開關(guān)KG用來控制單相接地故障的投切;控制裝置即為被測設(shè)備,根據(jù)線路零序電流的變化特征,識(shí)別出線路的單相接地故障,從而控制交流繼電器J的開合,達(dá)到隔離故障區(qū)域的目的。
[0021]前述的接地故障模塊中接地故障類型包括金屬性接地、弧光接地和電阻接地,其中
[0022]金屬性接地采用金屬線作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地;
[0023]電阻接地采用電阻作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地,電阻阻值的調(diào)節(jié)范圍IOQ?640 Q ;
[0024]弧光接地采用一根將空氣間隙兩端短接的熔絲作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地;
[0025]前述的模擬量測量模塊所測得的模擬量具體包括三相母線電壓、中性點(diǎn)零序電壓、中性點(diǎn)零序電流、每條線路的零序電流、每條線路的相電流、接地點(diǎn)電流。
[0026]通過采用上述技術(shù)手段,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)在交流三相380V電壓等級(jí)下模擬實(shí)際配電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài);(2)在模擬配電網(wǎng)中融入的分界開關(guān)模塊,滿足分界開關(guān)控制裝置的測試需求;(3)可以根據(jù)需求配置線路的數(shù)量和容量;(4)可以在線路上模擬各種類型的接地故障;(5)可以調(diào)整三相電壓的不平衡度;(6)集成數(shù)字式監(jiān)控和錄波設(shè)備,實(shí)時(shí)有效地監(jiān)控低壓試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài);(7)本發(fā)明為分界開關(guān)控制器的各項(xiàng)功能測試提供了有效平臺(tái),為分界開關(guān)控制技術(shù)及單相接地故障定位技術(shù)的研究提供了有效保證,并具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖2為本發(fā)明的線路單元模塊等值回路圖;
[0029]圖3為本發(fā)明的分界開關(guān)模塊結(jié)構(gòu)圖;
[0030]圖4為本發(fā)明的無分支線路的組網(wǎng)方案;
[0031]圖5為本發(fā)明的有分支線路的組網(wǎng)方案。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]如圖1所示,配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),包括模擬電源模塊,模擬變電站系統(tǒng)和模擬線路系統(tǒng);其中
[0034]模擬電源模塊由交流三相380V電源、三相調(diào)壓器和隔離變壓器組成,交流電源依次連接三相調(diào)壓器、隔離變壓器后接入低壓母線;三相調(diào)壓器由三個(gè)220V/20A單相調(diào)壓器組成,Y/Y接線,能夠在0?250V范圍內(nèi)手動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié)相電壓,一方面能夠精確控制試驗(yàn)系統(tǒng)的電壓等級(jí),另一方面可以避免直接上電對(duì)設(shè)備帶來的沖擊,增加了低壓試驗(yàn)系統(tǒng)的安全性,隔離變壓器的變比為400V/400V,A /YO接線,避免試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)外部電網(wǎng)造成影響。
[0035]模擬變電站系統(tǒng)包括中性點(diǎn)接地方式選擇模塊、消弧一次設(shè)備模塊、不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊、接地故障模塊、模擬量測量模塊、監(jiān)控與錄波模塊;其中
[0036]中性點(diǎn)接地方式選擇模塊用于實(shí)現(xiàn)接地方式的選擇,接地方式包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地兩種接地方式;接地方式的選擇通過投切消弧一次設(shè)備模塊實(shí)現(xiàn);
[0037]消弧一次設(shè)備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),阻尼電阻及其控制機(jī)構(gòu),消弧線圈一端接入模擬電源系統(tǒng)的隔離變壓器YO側(cè)的中性點(diǎn),另一端與阻尼電阻串聯(lián)后接地;消弧線圈的類型為目前應(yīng)用最為廣泛的調(diào)匝式,輸出電流調(diào)節(jié)范圍為IA?15A,可以進(jìn)行遙控操作,實(shí)現(xiàn)消弧線圈的自動(dòng)運(yùn)行方式,阻尼電阻與消弧線圈串聯(lián)工作,避免諧振電壓帶來的影響,阻值0?50 Q可調(diào),功率500W,并配置投切繼電器,同樣可以進(jìn)行遙控操作;
[0038]不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個(gè)不同容量的對(duì)地電容組成,電容之間并聯(lián)連接,一端連接某一相母線,另一端接地,根據(jù)不平衡電壓的要求,在母線的某一相上增加不平衡電容,通過改變不平衡電容參數(shù)達(dá)到調(diào)節(jié)三相電壓不平衡的目的,不平衡度在0.5%?15%范圍內(nèi)可調(diào);
[0039]接地故障模塊可以模擬實(shí)際配電網(wǎng)中可能發(fā)生的金屬性接地、弧光接地和電阻接地等不同類型的接地故障,接地故障模塊可以根據(jù)試驗(yàn)要求靈活地選擇連接位置,一端連接接地故障點(diǎn),另一端接地;對(duì)于三種接地故障,金屬性接地試驗(yàn)可用足夠截面的金屬線直接接地,電阻接地試驗(yàn)可用足夠容量的電阻接地,阻值調(diào)節(jié)范圍IOQ?640Q,弧光接地試驗(yàn)可通過一根將空氣間隙兩端短接的熔絲接地,空氣間隙的兩極由足夠截面的金屬線組成,進(jìn)行接地試驗(yàn)時(shí)能形成穩(wěn)定電弧并且熔絲能被融化;[0040]模擬量測量模塊提供監(jiān)控和錄波模塊和分界開關(guān)模塊的控制裝置所需的模擬量,主要由電壓測量元件和電流測量元件組成,可以根據(jù)試驗(yàn)需求選擇不同的元件配置,電壓測量元件與每個(gè)線路單元模塊并聯(lián),電流測量元件與每個(gè)線路單元模塊串聯(lián);模擬量測量模塊所測得的模擬量具體包括三相母線電壓、中性點(diǎn)零序電壓、中性點(diǎn)零序電流、每條線路的零序電流、每條線路的相電流、接地點(diǎn)電流等,各模擬量均接入監(jiān)控和錄波模塊,同時(shí)可以有選擇性地接入被測裝置,有選擇性是根據(jù)控制裝置的實(shí)際接口選擇,一般必選的是三相中其中的兩相母線電壓和每條線路的零序電流,其它的為選配;
[0041]監(jiān)控與錄波模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)控低壓測試系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并可以記錄工作波形,該模塊與模擬量測量模塊相連接,監(jiān)控部分可以監(jiān)視低壓測試系統(tǒng)中的每個(gè)模擬量的運(yùn)行數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi),采樣精度0.5%,每通道采樣率12.8kb/s,支持24路電壓通道和70路電流通道,能夠識(shí)別過壓、失壓、過流、斷線等運(yùn)行故障,并能實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)等控制功能,同時(shí)能夠監(jiān)視中性點(diǎn)位移電壓、消弧線圈補(bǔ)償狀態(tài)、阻尼電阻投切狀態(tài)、故障信息等運(yùn)行狀態(tài);錄波部分能夠記錄各相對(duì)地電壓、中性點(diǎn)零序電壓、各線路相電流和零序電流、接地殘流等波形數(shù)據(jù),每路錄波可實(shí)現(xiàn)256點(diǎn)/周波,能夠記錄一萬次以上的錄波數(shù)據(jù),并能方便地查詢錄波波形,每次錄波能夠記錄故障發(fā)生前50周波、故障發(fā)生后450個(gè)周波、故障消失前10個(gè)周波和故障消失后40個(gè)周波的波形數(shù)據(jù)。
[0042]模擬線路系統(tǒng)由線路單元模塊與分界開關(guān)模塊組成;其中
[0043]線路單元模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路;線路單元模塊設(shè)計(jì)如圖2所示,采用T型等值回路,能夠模擬IA的電容電流,I條線路由I個(gè)線路單元模塊或者多個(gè)線路單元模塊相互串聯(lián)配置成測試所需的各類不同數(shù)量、不同容量的線路,本發(fā)明的測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2段母線,每段最多5條線路,至少能夠模擬13A的電容電流,其中,每條線路均為三相模型,每一相都由對(duì)地電容C和對(duì)地電阻R并聯(lián)組成,根據(jù)配電網(wǎng)單相接地運(yùn)行特征和歐姆定律,可以計(jì)算出每相對(duì)地電容C的容值為:
【權(quán)利要求】
1.配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),包括模擬電源模塊,模擬變電站系統(tǒng)和模擬線路系統(tǒng); 所述模擬電源模塊由交流三相380V電源、三相調(diào)壓器和隔離變壓器組成,所述交流電源依次連接三相調(diào)壓器、隔離變壓器后接入低壓母線; 所述模擬線路系統(tǒng)由線路單元模塊與分界開關(guān)模塊組成;其中, 線路單元模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路;線路單元模塊采用T型等值回路,每個(gè)線路單元模塊均為三相模型,每一相都由對(duì)地電容C和對(duì)地電阻R并聯(lián)組成,模擬IA的電容電流,I條線路由I個(gè)線路單元模塊或者多個(gè)線路單元模塊相互串聯(lián)配置而成; 分界開關(guān)模塊由開關(guān)本體和控制裝置兩部分組成,用于控制線路單相接地故障的投切,并自動(dòng)隔離故障區(qū)域; 所述模擬變電站系統(tǒng)包括中性點(diǎn)接地方式選擇模塊、消弧一次設(shè)備模塊、不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊、接地故障模塊、模擬量測量模塊、監(jiān)控與錄波模塊;其中, 中性點(diǎn)接地方式選擇模塊用于實(shí)現(xiàn)接地方式的選擇,所述接地方式包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地兩種接地方式;接地方式的選擇通過投切消弧一次設(shè)備模塊實(shí)現(xiàn); 消弧一次設(shè)備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),阻尼電阻及其控制機(jī)構(gòu),所述消弧線圈一端接入模擬電源系統(tǒng)的隔離變壓器YO側(cè)的中性點(diǎn),另一端與阻尼電阻串聯(lián)后接地; 不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個(gè)不同容量的對(duì)地電容組成,電容之間并聯(lián)連接,一端連接某一相母線,另一端接地; 接地故障模塊用于模擬實(shí)際配電網(wǎng)中不同的接地故障; 模擬量測量模塊提供監(jiān)控和錄波模塊和分界開關(guān)模塊的控制裝置所需的模擬量,主要由電壓測量元件和電流測量元件組成,電壓測量元件與每個(gè)線路單元模塊并聯(lián),電流測量元件與每個(gè)線路單元模塊串聯(lián),各測量元件均與監(jiān)控和錄波模塊相連接,并根據(jù)控制裝置的實(shí)際接口接入控制裝置; 監(jiān)控和錄波模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控測試系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并記錄工作波形,監(jiān)控和錄波模塊與模擬量測量模塊相連接,記錄各個(gè)模擬量的波形數(shù)據(jù),并監(jiān)視每條線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),其特征在于,所述測試系統(tǒng)有2段母線,每段最多5條線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),其特征在于,所述模擬電源系統(tǒng)的三相調(diào)壓器由三個(gè)220V/20A單相調(diào)壓器組成,Y/Y接線,隔離變壓器的變比為 400V/400V,A /YO 接線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),其特征在于,所述分界開關(guān)模塊的開關(guān)本體主要由交流繼電器J、零序交流互感器、交流空氣開關(guān)KG組成,交流繼電器J同時(shí)投切三相線路與地線,模擬分界開關(guān)操作機(jī)構(gòu),零序交流互感器用來測量三相線路的零序電流,交流空氣開關(guān)KG用來控制單相接地故障的投切;控制裝置即為被測設(shè)備,根據(jù)線路零序電流的變化特征,識(shí)別出線路的單相接地故障,從而控制交流繼電器J的開合,達(dá)到隔離故障區(qū)域的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),其特征在于,所述接地故障模塊中接地故障類型包括金屬性接地、弧光接地和電阻接地,其中 金屬性接地采用金屬線作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地; 電阻接地采用電阻作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地,電阻阻值的調(diào)節(jié)范圍10 Q~640 Q ; 弧光接地采用一根將空氣間隙兩端短接的熔絲作為模擬元件,一端連接接地故障點(diǎn),一端直接接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關(guān)控制裝置的測試系統(tǒng),其特征在于,所述模擬量測量模塊所測得的模擬量具體包括三相母線電壓、中性點(diǎn)零序電壓、中性點(diǎn)零序電流、每條線路的零序電 流、每條線路的相電流、接地點(diǎn)電流。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103605357SQ201310589165
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】夏磊, 楊銳, 姜鐵衛(wèi), 曾俊, 孫建東, 周俊, 張藝瓊, 夏燕東 申請(qǐng)人:國電南瑞科技股份有限公司