配電網(wǎng)分界開關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)模擬實際配電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，配置不同的網(wǎng)絡結構，模擬中性點不接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的單相接地故障，模擬線路系統(tǒng)模擬實際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路，實現(xiàn)分界開關控制裝置在中性點經(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)明在低電壓等級上實現(xiàn)閉環(huán)的試驗回路，為分界開關技術的深入研究提供了方便有效的驗證手段，也為分界開關控制裝置的測試提供了有效平臺。
【專利說明】配電網(wǎng)分界開關控制裝置的測試系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于配電網(wǎng)動態(tài)模擬與測試【技術領域】，尤其涉及配電網(wǎng)分界開關控制裝置的測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]智能配電網(wǎng)自動化是智能電網(wǎng)建設中的重要的一環(huán)，它將現(xiàn)代計算機技術、通信網(wǎng)絡技術集于一體，對配電網(wǎng)上的設備進行遠方實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)及控制，是改進供電質(zhì)量、提高供電可靠性、擴大供電能力、實現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟運行的重要手段，同時也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎之一。
[0003]配電網(wǎng)分界開關是用于線路分支線路或用戶線路，具有自動實現(xiàn)故障判別和隔離功能的一種智能開關設備(一體化設計的開關及終端設備)，是智能配電網(wǎng)的重要組成部分，主要安裝于線路分界點，除了實現(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，還有利于責任界定。所以有必要給配電網(wǎng)分界開關控制裝置提供便捷有效的研究、測試與檢驗手段，同時為分界開關控制器的研究開發(fā)與生產(chǎn)調(diào)試提供必要的驗證環(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)分界開關控制裝置的測試系統(tǒng)，通過在低壓環(huán)境中模擬實際配電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，配置不同的網(wǎng)絡結構，模擬中性點不接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的單相接地故障，實現(xiàn)閉環(huán)的試驗回路，從而能夠驗證分界開關控制裝置在中性點經(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，為分界開關技術的深入研究提供了方便有效的驗證手段，也為分界開關控制器的測試提供了有效
Tno
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0006]配電網(wǎng)分界開關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模塊組成；其中，
[0009]線路單元模塊用于模擬實際配電網(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，每個線路單元模塊均為三相模型，每一相都由對地電容C和對地電阻R并聯(lián)組成，模擬IA的電容電流，I條線路由I個線路單元模塊或者多個線路單元模塊相互串聯(lián)配置而成；
[0010]分界開關模塊由開關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，并自動隔離故障區(qū)域；
[0011]所述模擬變電站系統(tǒng)包括中性點接地方式選擇模塊、消弧一次設備模塊、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]中性點接地方式選擇模塊用于實現(xiàn)接地方式的選擇，所述接地方式包括中性點不接地和中性點經(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備模塊實現(xiàn)；
[0013]消弧一次設備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機構，阻尼電阻及其控制機構，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，另一端與阻尼電阻串聯(lián)后接地；
[0014]不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實際運行狀態(tài)，不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個不同容量的對地電容組成，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線路單元模塊并聯(lián)，電流測量元件與每個線路單元模塊串聯(lián)，各測量元件均與監(jiān)控和錄波模塊相連接，并根據(jù)控制裝置的實際接口接入控制裝置；
[0017]監(jiān)控和錄波模塊用于實時監(jiān)控測試系統(tǒng)的運行狀態(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，記錄各個模擬量的波形數(shù)據(jù)，并監(jiān)視每條線路的運行數(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]前述的分界開關模塊的開關本體主要由交流繼電器J、零序交流互感器、交流空氣開關KG組成，交流繼電器J同時投切三相線路與地線，模擬分界開關操作機構，零序交流互感器用來測量線路的零序電流，交流空氣開關KG用來控制單相接地故障的投切；控制裝置即為被測設備，根據(jù)線路零序電流的變化特征，識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，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，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，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、中性點零序電壓、中性點零序電流、每條線路的零序電流、每條線路的相電流、接地點電流。
[0026]通過采用上述技術手段，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:(I)在交流三相380V電壓等級下模擬實際配電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)；(2)在模擬配電網(wǎng)中融入的分界開關模塊，滿足分界開關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)控和錄波設備，實時有效地監(jiān)控低壓試驗系統(tǒng)的運行狀態(tài)；(7)本發(fā)明為分界開關控制器的各項功能測試提供了有效平臺，為分界開關控制技術及單相接地故障定位技術的研究提供了有效保證，并具有一定的應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的配電網(wǎng)分界開關控制裝置的測試系統(tǒng)的結構示意圖；
[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)明的分界開關模塊結構圖；
[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。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0033]如圖1所示，配電網(wǎng)分界開關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)手動無級調(diào)節(jié)相電壓，一方面能夠精確控制試驗系統(tǒng)的電壓等級，另一方面可以避免直接上電對設備帶來的沖擊，增加了低壓試驗系統(tǒng)的安全性，隔離變壓器的變比為400V/400V，A /YO接線，避免試驗項目對外部電網(wǎng)造成影響。
[0035]模擬變電站系統(tǒng)包括中性點接地方式選擇模塊、消弧一次設備模塊、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]中性點接地方式選擇模塊用于實現(xiàn)接地方式的選擇，接地方式包括中性點不接地和中性點經(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備模塊實現(xiàn)；
[0037]消弧一次設備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機構，阻尼電阻及其控制機構，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，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，可以進行遙控操作，實現(xiàn)消弧線圈的自動運行方式，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，同樣可以進行遙控操作；
[0038]不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實際運行狀態(tài)，不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個不同容量的對地電容組成，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)試驗要求靈活地選擇連接位置，一端連接接地故障點，另一端接地；對于三種接地故障，金屬性接地試驗可用足夠截面的金屬線直接接地，電阻接地試驗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，進行接地試驗時能形成穩(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)試驗需求選擇不同的元件配置，電壓測量元件與每個線路單元模塊并聯(lián)，電流測量元件與每個線路單元模塊串聯(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、中性點零序電壓、中性點零序電流、每條線路的零序電流、每條線路的相電流、接地點電流等，各模擬量均接入監(jiān)控和錄波模塊，同時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時監(jiān)控低壓測試系統(tǒng)的運行狀態(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)中的每個模擬量的運行數(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，能夠識別過壓、失壓、過流、斷線等運行故障，并能實現(xiàn)跳閘保護等控制功能，同時能夠監(jiān)視中性點位移電壓、消弧線圈補償狀態(tài)、阻尼電阻投切狀態(tài)、故障信息等運行狀態(tài)；錄波部分能夠記錄各相對地電壓、中性點零序電壓、各線路相電流和零序電流、接地殘流等波形數(shù)據(jù)，每路錄波可實現(xiàn)256點/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個周波、故障消失前10個周波和故障消失后40個周波的波形數(shù)據(jù)。
[0042]模擬線路系統(tǒng)由線路單元模塊與分界開關模塊組成；其中
[0043]線路單元模塊用于模擬實際配電網(wǎng)中不同數(shù)量、不同容量的線路；線路單元模塊設計如圖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個線路單元模塊或者多個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)設計為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，每一相都由對地電容C和對地電阻R并聯(lián)組成，根據(jù)配電網(wǎng)單相接地運行特征和歐姆定律，可以計算出每相對地電容C的容值為:
【權利要求】
1.配電網(wǎng)分界開關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模塊組成；其中， 線路單元模塊用于模擬實際配電網(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，每個線路單元模塊均為三相模型，每一相都由對地電容C和對地電阻R并聯(lián)組成，模擬IA的電容電流，I條線路由I個線路單元模塊或者多個線路單元模塊相互串聯(lián)配置而成； 分界開關模塊由開關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，并自動隔離故障區(qū)域； 所述模擬變電站系統(tǒng)包括中性點接地方式選擇模塊、消弧一次設備模塊、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， 中性點接地方式選擇模塊用于實現(xiàn)接地方式的選擇，所述接地方式包括中性點不接地和中性點經(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備模塊實現(xiàn)； 消弧一次設備模塊包括消弧線圈及其調(diào)節(jié)機構，阻尼電阻及其控制機構，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，另一端與阻尼電阻串聯(lián)后接地； 不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊用于模擬實際配電網(wǎng)中三相電壓不平衡的實際運行狀態(tài)，不平衡電壓調(diào)節(jié)模塊由三個不同容量的對地電容組成，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線路單元模塊并聯(lián)，電流測量元件與每個線路單元模塊串聯(lián)，各測量元件均與監(jiān)控和錄波模塊相連接，并根據(jù)控制裝置的實際接口接入控制裝置； 監(jiān)控和錄波模塊用于實時監(jiān)控測試系統(tǒng)的運行狀態(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，記錄各個模擬量的波形數(shù)據(jù)，并監(jiān)視每條線路的運行數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關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)權利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關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)權利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關控制裝置的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述分界開關模塊的開關本體主要由交流繼電器J、零序交流互感器、交流空氣開關KG組成，交流繼電器J同時投切三相線路與地線，模擬分界開關操作機構，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KG用來控制單相接地故障的投切；控制裝置即為被測設備，根據(jù)線路零序電流的變化特征，識別出線路的單相接地故障，從而控制交流繼電器J的開合，達到隔離故障區(qū)域的目的。
5.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關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，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，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，一端直接接地。
6.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)分界開關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、中性點零序電壓、中性點零序電流、每條線路的零序電 流、每條線路的相電流、接地點電流。
【文檔編號】G05B23/02GK103605357SQ201310589165
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日: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 申請人:國電南瑞科技股份有限公司