本實用新型屬于仿真教學設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置。

背景技術(shù)：

目前，發(fā)電廠和變電站使用的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。其中，一次設(shè)備是指直接用于生產(chǎn)、輸送、分配電能的電氣設(shè)備。二次設(shè)備則是對一次設(shè)備進行監(jiān)測、調(diào)節(jié)、控制和保護的電氣設(shè)備。其中電力系統(tǒng)繼電保護是二次回路中最為重要的組成部分，由于其內(nèi)容的相對獨立性及重要性，因此，在電力系統(tǒng)的教學工作中，通常將電力系統(tǒng)繼電保護從二次回路中拿出來獨立設(shè)課。

隨著國家電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，電力系統(tǒng)的發(fā)展對“應(yīng)用型”高級技術(shù)人才的需求也日益迫切。目前，電氣類專業(yè)普遍開設(shè)《電力系統(tǒng)繼電保護》和《發(fā)電廠及變電站二次回路》等涉及電力系統(tǒng)二次部分的課程。該教學體系的順利開展需要有相應(yīng)的實驗教學環(huán)境與之相配套，以便為學生提供必要的動手操作機會。

隨著我國高校各項建設(shè)工作的大力推進，各高校對繼電保護及二次回路實驗裝置的需求越來越大。但高校的需求與該類實驗設(shè)備的開發(fā)現(xiàn)狀還存在較大脫節(jié)。目前國內(nèi)二次回路實驗裝置存在的問題主要表現(xiàn)為:(1)二次回路實驗內(nèi)容未能很好的與繼電保護相對獨立，二者未能有效結(jié)合；(2)實驗原理及過程過于簡單，實驗設(shè)備通用性差，所做實驗數(shù)量有限，無法完成較復雜的二次回路實驗。許多高校不具備良好的二次回路實驗條件。(3)實驗裝置都是以整體設(shè)備的模式開發(fā)的，所有實驗內(nèi)容都放在一個實驗操作屏或?qū)嶒灢僮髋_上，由于實驗操作屏臺體積龐大，各項實驗只能在實驗室中進行，無法將實驗設(shè)備帶入課堂實現(xiàn)理論教學與實踐教學實時結(jié)合。(4)實驗裝置基本上都是基于380/220V強電的，由于實驗室使用頻繁，人員集中且流動性大，情況復雜，實驗室存在觸電隱患。這一系列原因的存在，影響了學生學習繼電保護和二次回路相關(guān)課程的效率和積極性。因此有必要根據(jù)實際教學需求和課程設(shè)置，開發(fā)符合專業(yè)特點的實驗設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述的傳統(tǒng)的二次回路實驗裝置所存在的技術(shù)問題，提出一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且能夠準確展示實驗效果、安全可靠的基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為，本實用新型提供一種基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置，包括裝置本體以及可拆卸設(shè)置在裝置本體內(nèi)的二次回路實驗機構(gòu)，所述裝置本體內(nèi)設(shè)置有與二次回路實驗機構(gòu)電性連接的插口，所述裝置本體與36V電壓電源連接，所述二次回路實驗機構(gòu)包括可分開獨立實驗的繼電保護實驗?zāi)K、斷路器控制實驗?zāi)K以及事故信號實驗?zāi)K。

作為優(yōu)選，所述繼電保護實驗?zāi)K包括電流超過整定值由中間繼電器KM2、電流繼電器KA1-KA3以及電阻R1組成的電流I段回路以及電流低于整定值由中間繼電器KM2、電流繼電器KA1-KA3以及電阻R1-R2組成的電流II段回路，所述電流I段回路以及電流II段回路均連接有相應(yīng)的指示燈。

作為優(yōu)選，所述斷路器控制實驗?zāi)K包括由控制開關(guān)不同閘位、觸點與時間繼電器KT4、中間繼電器KC2、時間繼電器KT3、中間繼電器KCT和信號燈GN之間以及與時間繼電器KT3、中間繼電器KC1、時間繼電器KT4、中間繼電器KCC以及信號燈RN組成的回路，所述時間繼電器KT3、KT4均為包括一對延時常開觸點和一對瞬時常閉觸點的時間繼電器。

作為優(yōu)選，所述控制開關(guān)為LW2-Z型控制開關(guān)。

作為優(yōu)選，所述事故信號實驗?zāi)K包括由控制開關(guān)不同閘位、觸點與沖擊繼電器K、中間繼電器KC3和開關(guān)SB4之間以及與沖擊繼電器K、時間繼電器KT5、中間繼電器KC3和SB4之間形成用于觸發(fā)和停止HAU音響信號報警的回路，所述控制開關(guān)為LW2-Z型控制開關(guān)，所述沖擊繼電器為ZC-23型沖擊繼電器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果在于，

1、本實用新型通過提供一種基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置，利用合理設(shè)計電路及裝置結(jié)構(gòu)，將電力系統(tǒng)繼電保護實驗和發(fā)電廠及變電站二次回路實驗進行了有效地融合，同時，整個裝置采用模塊化設(shè)計，使每個實驗?zāi)K可單獨完成相關(guān)實驗以外，各實驗?zāi)K聯(lián)合起來還可完成繼電保護和二次回路的綜合實驗，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙，采用36V電源作為實驗電源，有效的解決了傳統(tǒng)實驗裝備的不足。

2、本實用新型所提供的裝置采用抽屜式便攜結(jié)構(gòu)，每個實驗?zāi)K所用的元器件放置在同一抽屜結(jié)構(gòu)上，抽屜結(jié)構(gòu)便于攜帶，使實驗設(shè)備能輕松走進課堂。增強了理論教學的直觀性，便于學生更好的理解書本知識。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例1所提供的基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1提供的繼電保護實驗?zāi)K的線路圖；

圖3為實施例1提供的斷路器控制實驗?zāi)K的線路圖；

圖4為實施例1提供的事故信號實驗?zāi)K的線路圖；

以上各圖中，1、裝置本體；2、繼電保護實驗?zāi)K；3、斷路器控制實驗?zāi)K；4、事故信號實驗?zāi)K。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型并不限于下面公開說明書的具體實施例的限制。

實施例1，如圖1所示，本實施例提供一種基于36V電壓的繼電保護與二次回路便攜式仿真裝置，包括裝置本體1以及可拆卸設(shè)置在裝置本體內(nèi)的二次回路實驗機構(gòu)，在本實施例中，裝置本體1為柜體，在裝置本體1上設(shè)置有孔洞(圖中未顯示)，用于盛放二次回路實驗機構(gòu)，在本實施例中，二次回路實驗機構(gòu)包括可分開獨立實驗的繼電保護實驗?zāi)K2、斷路器控制實驗?zāi)K3以及事故信號實驗?zāi)K4，在本實施例中，所表述的可分開獨立實驗是指三個實驗?zāi)K可以進行單獨的實驗，也可以組合起來進行綜合的實驗，具體的說，每個實驗?zāi)K均設(shè)置在一個抽屜內(nèi)，在抽屜的外表面設(shè)置有各種用于觀察和顯示各種實驗結(jié)果和信息的儀表和指示燈，當需要單獨使用的時候，可以將每個實驗?zāi)K單獨的抽拉出來，進行單獨的實驗，比如，需要去教室進行實驗的時候，可以將實驗?zāi)K抽拉出來，帶去教室進行實驗即可，當需要進行綜合實驗時，將各個實驗?zāi)K插在裝置本體上即可，在本實施例中，各個實驗?zāi)K與裝置本體之間以及各個實驗?zāi)K之間均通過航空插口實現(xiàn)電性連接。在本實施例中，裝置本體1與36V電壓電源連接，考慮到傳統(tǒng)的實驗電路在連接36V電源可能存在的問題，在本實施例中，還專門針對36V電源設(shè)計了相關(guān)的電路，以形成繼電保護實驗?zāi)K、斷路器控制實驗?zāi)K以及事故信號實驗?zāi)K。

具體說，如圖2所示，圖2為所設(shè)計的繼電保護實驗?zāi)K電路圖。其中，KA1、KA2、KA3分別為電流I段、電流II段、電流III段的電流繼電器，其中KA1的整定值大于KA2，KA2的整定值大于KA3；SB1和SB2為自鎖式按鈕，KM1、KM2為中間繼電器，KT1、KT2為時間繼電器，整定時設(shè)置KT2延時長于KT1；HL1、HL2、HL3分別是用來表示電流I段回路、電流II段、電流III段動作的信號燈；KM1、KM2為中間繼電器；R1、R2、R3為電阻；1#電源為36V直流電源。(KA1的整定值設(shè)為2.2A，KA2的整定值設(shè)為1.5A，KA3的整定值設(shè)為1A；R1的阻值為12Ω、功率≥200W，R2的阻值為8Ω、功率≥50W，R3的阻值為30Ω、功率≥50W。)

具體工作時，繼電保護實驗?zāi)K電路中電源端為36V交流電源，負載端為R1、R2、R3電阻，當實驗?zāi)M電流過載時，即SB1閉合，KM2、KA1、KA2、KA3、R1構(gòu)成電流I段回路，由于電流超過KA1的整定值2.2A，故電流I段故障指示燈HL1亮，從而起到電流保護警示作用。同理，當模擬電流II段、電流III段故障電流過載保護，SB2閉合，KM2、KA1、KA2、KA3、R1、R2構(gòu)成電流II段回路，由于KT1和KT2有延時作用，故可實現(xiàn)HL2、HL3分別亮，從而模擬表示I、II、III段電流保護過程。

更為具體的說，當SB1和SB2未被按下時，所有電阻串入回路，電流較小，電流繼電器不啟動，當按下SB1或SB2時電阻被切除，電流增大，電流繼電器啟動。

按下SB1；電阻R2、R3被切除電流增大，電流繼電器KA1、KA2、KA3常開觸點閉合，分別使得KM1、KT1、KT2線圈得電。因KT1、KT2有延時，所以HL1燈亮，即形成了電流I段回路，表示電流I段動作，同時KM2得電，其常閉觸點斷開，切斷交流回路，模擬斷路器跳閘。

當電流保護I段的KA1因故障而無法動作時，KA2經(jīng)KT1延時后動作，點亮HL2，表示II段動作，同時使KM2得電斷開電路，模擬斷路器跳閘。

當按下SB2，電阻R3被切除，電流也增大，但達不到KA1的啟動電流，KA2和KA3啟動，使得KT1和KT2線圈得電，因KT1的延時少于KT2，因此KT1觸點線閉合，點亮HL2，即形成了電流II段回路，表示II段動作，同時使KM2得電，常閉觸點斷開電路，模擬斷路器跳閘。

當電流保護II段因故障無法動作時，KA3經(jīng)KT2延時后動作點亮HL3，表示III段后備保護動作，同時使KM2得電斷開電路，模擬斷路器跳閘。由此，繼電保護實驗?zāi)K可獨立完成繼電保護實驗。

如圖3所示，圖3為斷路器控制實驗?zāi)K的電路圖，在圖中SA為LW2-Z型控制開關(guān)，PC、C、CD、PT、T、TD分別表示控制開關(guān)SA的預(yù)備合閘位、合閘位、合閘后位、預(yù)備跳閘位、跳閘位、跳閘后位，5-8、6-7、11-10、9-10、14-15、16-13為SA的觸點，虛線下方的黑點，表示SA手柄在相應(yīng)位置時，此處的觸點處于閉合狀態(tài)；KT3、KT4為由一對延時常開觸點和一對瞬時常閉觸點的時間繼電器；KC1、KC2、KCC、KCT為中間繼電器；RD為紅色信號燈；GN為綠色信號燈；2#電源為36V直流電源；M100+為36V閃光電源，由閃光繼電器實現(xiàn)。

工作時，當SA旋轉(zhuǎn)至(T)合閘位時，首先SA的6-7觸點與KT4構(gòu)成回路，進而使KT4、KC2、KT3構(gòu)成回路，從而再與KC2、KCT構(gòu)成回路，最終使SA的11-10觸點與KCT、GN構(gòu)成回路。當SA旋轉(zhuǎn)至(C)合閘位時，首先SA的5-8觸點與KT3構(gòu)成回路，進而使KT3、KC1、KT4構(gòu)成回路，從而再與KC1、KCC構(gòu)成回路，最終使SA 16-13觸點與KCC、RN構(gòu)成回路。

更為具體的說，手動跳閘：將SA旋轉(zhuǎn)至(T)合閘位，6-7觸點對閉合，KT4得電，觸點經(jīng)延時閉合，KC2得電，觸點閉合，一對觸點自保持，另一對觸點使得KCT得電，KCT得電后觸點閉合，此時若SA手柄已自動復歸至“跳閘后位(11-10閉合)”，則GN發(fā)平光，模擬斷路器手動跳閘。手動合閘：將SA旋轉(zhuǎn)至(C)合閘位，5-8觸點對閉合，KT3得電，觸點經(jīng)延時閉合，KC1得電，觸點閉合，一對觸點自保持，另一對觸點使得KCC得電，KCC得電后觸點閉合，此時若SA手柄已至“合閘后位”(16-13閉合)，則RD發(fā)平光，模擬斷路器手動合閘。由此，斷路器控制實驗?zāi)K可獨立完成斷路器控制實驗。

圖4為事故信號實驗?zāi)K，在圖中標注為K的虛線框部分為ZC-23型沖擊繼電器，KCT為圖2中的中間繼電器KCT的常開觸點；SA與圖2中的SA為同一SA，也可以單獨設(shè)置，在本實施例中，為了解決成本，使用同一SA。此處用的是其1-3，19-17觸點對；R4為電阻；SB3、SB4為自復歸式按鈕；KC3為中間繼電器；KT5為時間繼電器；HAU為蜂鳴器；3#電源為36V直流電源。

具體工作時，當SB3時閉合，8-16端子間的線圈與SB3構(gòu)成回路，通過線圈電壓放大，此時，U相當于是脈沖變流器，SB3按下時，U的一次側(cè)產(chǎn)生一個從無到有的電流，從而在U的二次側(cè)感應(yīng)出一個尖峰脈沖電流，此脈沖電流使KRD動作，使得KRD與V2構(gòu)成回路，從而1-9端子間KRD、2-10端子間KC、KC3、SB4構(gòu)成回路，既而6-14端子間KC與HAU構(gòu)成回路，觸發(fā)HAU音響信號報警。同理，當5-13端子間的觸點閉合，與KT5構(gòu)成回路，從而KT5與KC3構(gòu)成回路，既而使得1-9端子間KRD、2-10端子間KC、KC3、SB4回路中KC3斷開，使得停止HAU音響信號報警。

更為具體的說，圖中的SB3用來模擬故障發(fā)生。當將SB3按下時，模擬故障發(fā)生，ZC-23型沖擊繼電器的8-16端子間的線圈得電，從而啟動KRD，使KC啟動。KC啟動后6-14，5-13觸點間的KC觸點閉合。6-14觸點閉合后，HAU得電發(fā)出音響信號報警，提示故障發(fā)生；5-13觸點閉合后KT5得電，KT5觸點延時閉合使KC3得電。KC3的常閉觸點斷開，使得ZC-23型沖擊繼電器KC失電，蜂鳴器失電音響信號停止。由此模擬了音響信號的啟動和自動復歸。音響信號響起后，在KT5延時未達到前若手動按下SB4，可模擬音響信號的手動復歸。(其中電阻R4的阻值為30Ω、功率≥50W。)由此，事故信號實驗?zāi)K可獨立完成事故信號實驗。

當需要進行綜合實驗時，在三個實驗?zāi)K中，相互關(guān)聯(lián)的元件包括KM2、KCT、SA等。其中，圖2中KM2的一對常開觸點接在圖3中；圖3中SA的一部分觸點接在圖4中；圖3中KCT的一對常開觸點接在圖4中。通過這些相互關(guān)聯(lián)的元件，使得三個實驗?zāi)K除了能獨立完成各自的實驗外還可組合起來完成綜合實驗。

三個模塊組合后的綜合實驗過程為：當圖3中的SA轉(zhuǎn)至“合閘位置”時，KCC得電觸點閉合，且RD發(fā)平光。當SA復歸至“合閘后位置”時，圖3中SA的9-10、16-13觸點對以及圖4中SA的1-3，19-17觸點對均處在閉合位置。此時，若在圖2中，通過SB1或SB2設(shè)置故障，圖2中的KM2得電演示保護動作，同時圖3中KM2常開觸點閉合，KT4得電，最終使KCT得電，KCT觸點閉合，綠色信號燈發(fā)閃光，模擬斷路器自動跳閘。除此之外，在圖4中，由于SA的1-3，19-17觸點對已處在閉合位置，同時因為圖3中的KCT已得電，使得圖4中KCT的常開觸點閉合。圖4中的ZC-23型沖擊繼電器的8-16端子間的線圈得電，從而啟動KRD，使KC啟動。KC啟動后6-14，5-13觸點間的KC觸點閉合。6-14觸點閉合后，HAU得電發(fā)出警報，5-13觸點閉合后KT5得電，KT5觸點延時閉合KC3得電。KC3的常閉觸點斷開，使得ZC-23型沖擊繼電器KC失電，報警信號停止。由此實現(xiàn)了音響信號的啟動和自動復歸。報警信號響起后，在KT5延時未達到前若手動按下SB4，可實現(xiàn)報警信號的手動復歸。由此實現(xiàn)了實驗?zāi)K聯(lián)合后的綜合實驗。

在整個實驗中，為了方便的單獨實驗和綜合進行實驗，在本實施例中，采用航空插座的方式進行連接，具體的說，整個仿真裝置中有4個連接插座(航空插座)。假設(shè)分別表示為LJ1、LJ2、LJ3以及LJ4。其中圖2中KM2的一對常開觸點連接在第1個連接插座LJ1上，LJ1通過一條連接線連接在圖3中的第2個連接插座LJ2上，第2個連接插座LJ2并聯(lián)在圖3中控制開關(guān)SA的6-7觸點對的兩側(cè)，圖3中控制開關(guān)SA的1-3、17-19觸點與中間繼電器KCT的另一對常開觸點串聯(lián)后與第3個連接插座LJ3連接，LJ3通過連接線連接在圖4中的第4個連接插座LJ4上，第4個連接插座LJ4并聯(lián)在圖4中按鈕SB3的兩端。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。