配电网故障模拟系统的制作方法

1.本实用新型涉及配电网技术领域，具体地说是一种配电网故障模拟系统。


背景技术：

2.在配电网的正常运行中，随着用电负荷的变化，系统中各电气参量也会随着变化，为保证电力系统的正常运行，需要对各节点处的电气参量进行监测，而在电力系统发生故障后，各节点的电气参量也会发生较大波动，也需要对各节点处的电气参量进行监测。为了了解配电网各个节点的电流、电压特征，现有技术中出现了一些配电网故障模拟系统，如授权公告号为cn208654241u的中国实用新型专利中公开了一种配电网故障模拟装置，其可实现三相短路故障、两相短路故障、金属性单相接地故障、容性接地故障、感性接地故障、阻性接地故障等多种故障类型，又如授权公告号为cn204679588u的中国实用新型专利公开了一种高压配电线路接地故障模拟台，其采用空心铜管、熔断器、小型断路器等实现故障模拟，并用四个不同阻值的电阻分别模拟金属接地、低阻接地、中阻接地和高阻接地等四种不同类型配电线路故障。但配电网故障通常包括瞬时故障、永久故障等情形，不同故障情形处理方式不同，需分别模拟处理。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种配电网故障模拟系统，能够模拟电网故障并迅速获取故障记录，并在尽可能短的时间内自动判断并切除故障所在区段，恢复对非故障区段的正常供电，从而大幅度减少故障影响的停电范围和停电时间。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种配电网故障模拟系统，包括依次设于三相电路上的一级开关系统、二级开关系统和三级开关系统，且一级开关系统和二级开关系统之间的三相电路引出第一三相支路，所述第一三相支路上依次设有第一分支开关系统和第二分支开关系统，二级开关系统和三级开关系统之间的三相电路引出第二三相支路，所述第二三相支路上设有第三分支开关系统；
6.所述一级开关系统、二级开关系统和三级开关系统结构相同，均包括开关、相间模拟负载、模拟故障接触器、瞬时故障模拟按钮、永久故障模拟按钮、模拟结束按钮和多个电路，其中模拟故障接触器包括接触器第一触点、接触器第二触点和接触器线圈，瞬时故障模拟按钮包括两个常开触点和两个常闭触点，所述开关和相间模拟负载均设于三相电路上，第一电路两端与三相电路中的b相电路连接，第二电路两端与三相电路中的c相电路连接，第一电路上设有模拟结束按钮、接触器第二触点、瞬时故障模拟按钮的第一常闭触点和第一常开触点，第二电路上设有瞬时故障模拟按钮的第二常闭触点和第二常开触点，并且第一常闭触点和第一常开触点之间的第一电路通过一个中间线路与第二常闭触点和第二常开触点之间的第二电路连接，接触器线圈设于所述中间线路上，永久故障模拟按钮与所述模拟结束按钮和接触器第二触点并联，三相电路中的a相电路和c相电路间通过第三电路连
接，所述第三电路上设有接触器第一触点和电阻。
7.所述第一分支开关系统和第二分支开关系统结构相同，均包括分支开关、分支负载、容性接地系统、分支模拟故障接触器和多个电路，其中分支模拟故障接触器包括第一分支接触器触点、分支接触器线圈和第二分支接触器触点，分支开关和分支负载设于所述第一三相支路上，第五电路一端与b相电路相连，另一端与c相电路相连，所述第五电路上设有分支模拟结束按钮、第二分支接触器触点和分支接触器线圈，分支故障模拟按钮与所述分支模拟结束按钮和第二分支接触器触点并联，容性接地系统中的各个电容一侧与第一三相支路中的对应相电路连接，另一侧与地线连接，任一电容电路上并联有第七电路，所述第七电路上设有第一分支接触器触点。
8.所述第三分支开关系统包括设于所述第二三相支路上的第三分支开关和第三分支负载。
9.所述一级开关系统与隔离变压器连接，且一级开关系统与隔离变压器之间的线路上设有空气开关。
10.本实用新型的优点与积极效果为：
11.1、本实用新型在正常情况下，实时监视开关的状态和馈线电流、电压，实现开关的远方合、分闸操作，当模拟电网故障时，能够迅速获取故障记录，并在尽可能短的时间内自动判断并切除故障所在区段，恢复对非故障区段的供电，从而大幅度减少故障影响的停电范围和停电时间。
12.2、本实用新型中的故障点f1、f2、f3可以模拟短路故障，故障点f4、f5模拟接地故障，并且故障点f1、f2、f3既可以模拟瞬时故障，也可以模拟永久故障，使用灵活，充分模拟要求。
附图说明
13.图1为本实用新型的配电线路示意图，
14.图2为图1中的一级开关系统按下瞬时故障模拟按钮的示意图，
15.图3为图2中的一级开关系统松开瞬时故障模拟按钮的示意图，
16.图4为图3中的一级开关系统按下永久故障模拟按钮的示意图，
17.图5为图4中的一级开关系统松开永久故障模拟按钮的示意图，
18.图6为图1中的二级开关系统示意图，
19.图7为图1中的三级开关系统和第三分支开关系统示意图，
20.图8为图1中的第一分支开关系统示意图，
21.图9为图1中的第二分支开关系统示意图，
22.图10为本实用新型整体布局示意图，
23.图11为本实用新型的监控系统拓扑图。
24.其中，1为相间负载，2为模拟故障接触器，201为接触器第一触点，202为接触器线圈，203为接触器第二触点，3为开关，4为电阻，5为瞬时故障模拟按钮，501为第二常开触点，502为第一常开触点，503为第一常闭触点，504为第二常闭触点，6为永久故障模拟按钮，7为模拟结束按钮，8为第一电路，9为第四电路，10为第二电路，11为第三电路，12为容性接地系统，13为第五电路，14为第六电路，15为第七电路，16为分支负载，17为分支模拟故障接触
器，171为第一分支接触器触点，172为分支接触器线圈，173为第二分支接触器触点，18为分支故障模拟按钮，19为分支模拟结束按钮，20为分支开关。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
26.如图1～9所示，本实用新型包括依次设于三相电路上的一级开关系统、二级开关系统和三级开关系统，且一级开关系统和二级开关系统之间的三相电路引出第一三相支路，所述第一三相支路上依次设有第一分支开关系统和第二分支开关系统，二级开关系统和三级开关系统之间的三相电路引出第二三相支路，所述第二三相支路上设有第三分支开关系统。
27.如图2～7所示，所述一级开关系统、二级开关系统和三级开关系统结构相同，均包括开关3、相间模拟负载1、模拟故障接触器2、瞬时故障模拟按钮5、永久故障模拟按钮6、模拟结束按钮7、第一电路8、第二电路10、第三电路11和第四电路9，其中模拟故障接触器2包括接触器第一触点201、接触器第二触点203和接触器线圈202，瞬时故障模拟按钮5包括两个常开触点和两个常闭触点，所述开关3和相间模拟负载1均设于三相电路上，所述第一电路8两端与三相电路中的b相电路连接，所述第二电路10两端与三相电路中的c相电路连接，且第二电路10设于第一电路8两端之间，所述开关3和相间模拟负载1设于第二电路10两端之间，所述第一电路8上依次设有模拟结束按钮7、接触器第二触点203、瞬时故障模拟按钮的第一常闭触点503和第一常开触点502，所述第二电路10上依次设有瞬时故障模拟按钮的第二常闭触点504和第二常开触点501，并且第一常闭触点503和第一常开触点502之间的第一电路8通过一个中间线路与第二常闭触点504和第二常开触点501之间的第二电路10连接，接触器线圈202设于所述中间线路上，三相电路中的a相电路和c相电路间通过第三电路11连接，所述第三电路11上设有接触器第一触点201和电阻4，第四电路9两端与第一电路8连接，且第四电路9上设有永久故障模拟按钮6与第一电路8上的模拟结束按钮7和接触器第二触点203并联。
28.如图1所示，当各级开关系统工作时，f1、f2、f3点模拟短路故障，其包括瞬时故障模拟和永久故障模拟情况，下面以一级开关系统为例进行说明。
29.瞬时故障模拟时，如图2～3所示，按下一级开关系统的瞬时故障模拟按钮sb1时，sb1的第一常开触点502和第二常开触点501闭合，sb1的第一常闭触点503和第二常闭触点504则打开，此时图2右侧粗线所示线路连通，接触器线圈202得电后，接触器第一触点201闭合使第三电路11连通，f1点发生短路故障，所述电阻r1的作用是改变线路状态电流，如果a相和c相直接连通为真实短路，会损害设备，接入电阻r1后，模拟相间短路故障同时也使故障电流在可控范围内，不至于损坏设备。一级开关系统检测到短路电流后，经过设定时间后开关3跳闸，接触器线圈202失电，接触器第一触点201断开，松开sb1，即f1点短路故障解除，同时一级开关经过设定延时时间后进行重合闸，因为是瞬时故障，所以重合闸成功，恢复供电。
30.永久故障模拟时，如图4～5所示，按下一级开关系统的永久故障模拟按钮sb6，第四电路9连通并使接触器线圈202得电，接触器第一触点201闭合，发生短路故障，一级开关系统检测到短路电流后，经过设定时间后开关3跳闸，与此同时接触器第二触点203闭合，使
图4左侧粗线所示线路连通，接触器线圈202始终保持通电状态，即接触器第一触点201始终处于闭合状态，短路故障始终存在，一级开关3经过设定时间延时后进行重合闸，因为是永久故障，重合闸后开关3再次跳闸，经过三次重合闸失败后，二级开关、三级开关、第一分支开关、第二分支开关、第三分支开关经过设定时间延时后失压跳闸，隔离一级开关以后的故障区域。如图5所示，当按下一级开关系统的模拟结束按钮sb9时，左侧回路断开，接触器线圈202失电，接触器第一触点201和接触器第二触点202断开，解除永久故障。
31.如图8～9所示，所述第一分支开关系统和第二分支开关系统结构相同，均包括分支开关20、分支负载16、容性接地系统12、分支模拟故障接触器17、第五电路13、第六电路14和第七电路15，其中所述分支模拟故障接触器17包括第一分支接触器触点171、分支接触器线圈172和第二分支接触器触点173，分支开关20和分支负载16设于第一三相支路上，第五电路13一端与b相电路相连，另一端与c相电路相连，第五电路上依次设有分支模拟结束按钮19、第二分支接触器触点173、分支接触器线圈172，第六电路14两端与第五电路13相连，且第六电路14上设有分支故障模拟按钮18与所述分支模拟结束按钮19和第二分支接触器触点173并联，容性接地系统12包括三个并联电容，且各个电容一侧与第一三相支路中的对应相电路连接，另一侧与地线连接，任一电容电路上并联有第七支路15，所述第七支路15上设有第一分支接触器触点171。
32.第一分支开关系统和第二分支开关系统工作时，f4、f5点模拟接地故障，下面以第一分支开关系统为例进行说明。
33.故障模拟时，如图8所示，按下第一分支开关系统的分支故障模拟按钮sb4，第一分支开关系统的分支接触器线圈172得电，第一分支接触器触点171闭合，也即容性接地系统12中的电容c1被短接，f4点发生小电流接地故障，第一分支开关系统、第二分支开关系统同时检测到二次零序电流(正常三相电容平衡，c1短接，三相不平衡发生零序电流故障)，第二分支开关系统通过零序电压判断为界外故障，第二分支开关系统不发生动作，同时第一分支开关系统延时后分支开关20跳闸，隔离第一分支开关系统后面的故障区域，按下分支模拟结束按钮sb12时，f4点的小电流接地故障解除。
34.如图7所示，第三分支开关系统包括设于第二三相支路上的第三分支开关和第三分支负载。所述三级开关系统和第三分支开关系统模拟预付费计量。
35.如图10所示，一级开关系统与隔离变压器连接，且一级开关系统与隔离变压器之间的线路上设有一个型号为3p
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30a的空气开关做保护隔离变压器用，本实用新型的监控拓扑系统如图11所示。
36.本实用新型的工作原理为：
37.如图1所示，本实用新型工作时，故障点f1、f2、f3模拟短路故障，故障点f4、f5模拟接地故障，三级开关系统和第三分支开关模拟预付费计量，本实施例中，三级开关系统和第三分支开关的控制箱都放在总控台方便ic卡操作，其余开关的控制器都安置在开关下面的支腿里，所有控制器的电源从一次线上直接取，短路永久故障控制回路和接地故障控制回路电源从开关前端取电，短路瞬时故障控制回路电源从开关后端取电，所有开关的电流信号和电压信号直接从一次线上取，三级开关系统和第三分支开关的互感器为进线端，其他开关的电流信号取出线端。
38.本实用新型具体模拟过程如下：
39.模拟f1点故障：
40.f1点瞬时故障模拟如图2～3所示，按下一级开关系统的瞬时故障模拟按钮sb1后，sb1的第一常开触点502和第二常开触点501闭合，sb1的第一常闭触点503和第二常闭触点504则打开，一级开关系统的模拟故障接触器km1的接触器线圈202通过图2所示右侧回路得电后，接触器第一触点201闭合使第三电路11连通，f1点发生短路故障，一级开关检测到短路电流后，经过5s延时后跳闸，跳闸后km1的接触器线圈202失电，接触器km1断开，松开sb1按钮，即f1点短路故障解除，同时一级开关经过2s延时后进行重合闸，因为是瞬时故障，所以重合闸成功，恢复供电。
41.f1点永久故障模拟如图4～5所示，按下一级开关系统的永久故障模拟按钮sb6后，km1线圈通过左侧回路得电，km1接触器第一触点201闭合，即f1点发生短路故障，一级开关检测到短路电流后经过5s延时后跳闸，跳闸后松开sb6，因km1接触器第一触点201闭合，km1接触器线圈202始终得电，即f1点短路故障始终存在，同时一级开关经过2s延时后进行重合闸，因为是永久故障，重合到故障上再次跳闸，所以经过三次重合闸后，重合失败，二级开关、三级开关、第一分支开关、第二分支开关、第三分支开关经过190s延时后失压跳闸，隔离一级开关以后的故障区域。按下一级开关系统的模拟结束按钮sb9解除f1点永久故障。
42.模拟f2点故障：
43.f2点瞬时故障模拟：如图6所示，和一级开关系统类似，按下二级开关系统的瞬时故障模拟按钮sb2后，sb2的第一常开触点502和第二常开触点501闭合，sb2的第一常闭触点503和第二常闭触点504则打开，左侧回路被隔开，km2接触器线圈202通过右侧回路得电，km2接触器第一触点201闭合，即f2点发生短路故障，一级开关、二级开关同时检测到短路电流，二级开关经过3s延时后先于一级开关跳闸，跳闸后km2接触器线圈202失电，km2接触器第一触点201断开，松开sb2按钮，即f2点短路故障解除，同时二级开关经过2s延时后进行重合闸，因为是瞬时故障，所以重合闸成功，恢复供电。
44.f2点永久故障模拟：如图6所示，按下二级开关系统的永久故障模拟按钮sb7后，km2接触器线圈202通过左侧回路得电，km2接触器第一触点201闭合，即f2点发生短路故障，一级开关、二级开关同时检测到短路电流，二级开关经过3s延时后先于一级开关跳闸，跳闸后松开sb7，因km2接触器第二触点203也闭合，km2接触器线圈202始终得电，即f2点短路故障始终存在，同时二级开关经过2s延时后进行重合闸，因为是永久故障，重合到故障上再次跳闸，所以经过三次重合闸后，重合失败，三级开关、第三分支开关经过190s延时后失压跳闸，隔离二级开关以后的故障区域。按下二级开关系统的模拟结束按钮sb10解除f2点永久故障。
45.模拟f3点故障
46.f3点瞬时故障模拟：如图7所示，按下三级开关系统的瞬时故障模拟按钮sb3后，sb3的第一常开触点502和第二常开触点501闭合，sb3的第一常闭触点503和第二常闭触点504则打开，左侧回路被隔开，km3接触器线圈202通过右侧回路得电，km3接触器第一触点201闭合，即f3点发生短路故障，一级开关、二级开关、三级开关同时检测到短路电流，三级开关经过1s延时先于一级开关、二级开关跳闸，跳闸后km3接触器线圈202失电，km3断开，松开sb3按钮，即f3点短路故障解除，同时三级开关经过2s延时后进行重合闸，因是瞬时故障重合闸成功，恢复供电。
47.f3点永久故障模拟：如图7所示，按下三级开关系统的永久故障模拟按钮sb8后，km3接触器线圈202通过左侧回路得电，km3接触器第一触点201闭合，即f3点发生短路故障，一级开关、二级开关、三级开关同时检测到短路电流，三级开关经过1s延时后先于一级开关、二级开关跳闸，跳闸后松开sb8，因km3接触器第二触点203也闭合，km3接触器线圈202始终得电，即f3点短路故障始终存在，同时三级开关经过2s延时后进行重合闸，因为是永久故障，重合到故障上再次跳闸，所以经过三次重合闸后，重合失败，隔离三级开关以后的故障区域。按下三级开关系统的模拟结束按钮sb11解除f3点永久故障。
48.模拟f4点故障：如图8所示，按下第一分支开关系统的分支故障模拟按钮sb4后，km4分支接触器线圈172得电，km4分支接触器第一触点171闭合，电容器c1被短接，即f4点发生小电流接地故障，第一分支开关、第二分支开关同时检测到二次的零序电流，第二分支开关通过零序电压判断为界外故障，第二分支开关不动作，同时第一分支开关经过5s延时后跳闸，第二分支开关经过30s延时后失压跳闸，隔离第一分支开关以后的故障区域。按下第一分支开关系统的分支模拟结束按钮sb12解除f4点的小电流接地故障。
49.模拟f5点故障：如图9所示，按下第二分支开关系统的分支故障模拟按钮sb5后，km5分支接触器线圈172得电，km5接触器第一触点171闭合，电容器c4被短接，即f5点发生小电流接地故障，第一分支开关、第二分支开关同时检测到二次的零序电流，第二分支开关通过零序电压判断为界内故障，第二分支开关直接跳闸，隔离第二分支开关以后的故障区域。按下第二分支开关系统的分支模拟结束按钮sb13解除f5点的小电流接地故障。
50.本实施例中采用的设备型号规格如下表所示，下表中所示均为市购产品。
51.52.