一种煤矿供配电系统动态模拟电路技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤矿供配电系统动态模拟电路，包括高压供电电路和低压馈电电路，以及用于模拟负载的磁粉制动器和与高压供电电路或低压馈电电路连接的故障模拟电路；高压供电电路与380V市电输电线路连接，低压馈电电路包括降压电路和与降压电路连接的低压馈电支路，以及与降压电路和低压馈电支路均连接的谐波源，磁粉制动器与低压馈电支路连接；高压供电电路包括升压变压器T1、高压供电线路和零序电抗器ARC，降压电路由降压变压器T2构成，故障模拟电路包括渐变性漏电模拟电路和短路模拟电路。本实用新型专利技术具有灵活、动态的建模能力，动态模拟结果的真实性和实用性强，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤矿供配电安全
，具体涉及一种煤矿供配电系统动态模拟电路。
技术介绍
煤矿井下是典型的爆炸性环境，其供电系统普遍采用中性点非有效接地的运行方式。由于矿井用电环境恶劣，工作面供电线路及设备容易发生漏电、接地、短路等故障，由故障所致引的高温、电火花是导致爆炸事故发生的主要火源，一旦发生爆炸，直接威胁全体井下工作人员的生命安全，并造成恶劣的社会影响和重大的经济损失，因此煤矿生产对供电的安全性和可靠性要求很高。应用在井下的各种保护系统经常发生拒动和误动，开发新的矿用继电保护新原理和新技术迫在眉睫，而新原理与新技术的研宄与开发必须借助于得力的试验平台，各种矿用供电新设备在投入使用前也必须进行实验。由于矿井供电系统与地面供电系统的运行特性差异较大，目前还没有一种有效针对矿井供电独特性的动态模拟系统。现有模拟系统主要有两种方式，一种是采用各种商用仿真软件在计算机上搭建矿井供电系统的数值模型，通过求解微分方程来完成模拟和实验，这种仿真模拟环境是在完全理想条件下搭建，实现简单，但与井下实际供电系统的运行状况差异很大，许多具有渐变性特点的故障以及设备的动态物理特性无法模拟，仿真模拟实验结果只能作为对矿井供电系统的初步认识和参考。第二种模拟系统采用380V作为实验电压，实验系统中不包含变压器、互感器、负载等实际设备，模拟实验结果虽然比计算机仿真效果好，但仍与实际情况差距较大。矿井主要采用1kV和3300V的供电电压，而绝缘寿命的长短主要与电压高低有关，电压等级的不同对设备尤其是电缆的绝缘性能影响很大，直接导致对漏电故障的发生与演变规律研宄产生较大误差。对继电保护装置的检验与测试，需综合考虑系统的动态运行状况，要考虑变压器、互感器的饱和特性、负载变化对电气设备的综合影响，这在380V实验系统中是无法实现的。由于真实的矿井动态模拟系统的缺乏，对矿用设备性能的检验最终依靠在井下的实际应用，对矿井供电系统的运行规律和各种故障发生机理的研宄和认识也只能通过仿真软件或者地面低压实验系统进行模拟，因此矿井供电设备故障发生频繁，保护系统动作可靠性不高，煤矿供电安全性无法有效保障就在所难免，爆炸性环境供电安全的基础理论研宄始终处于较薄弱状态。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿供配电系统动态模拟电路，其运行电压与煤矿供配电系统的实际情况完全一致，具有灵活、动态的建模能力，动态模拟结果的真实性和实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种煤矿供配电系统动态模拟电路，其特征在于:包括用于将380V电压变换为1kV电压后输出供电的高压供电电路和用于将高压供电电路输出的1kv电压变换为3300V电压后输出供电的低压馈电电路，以及用于模拟负载的磁粉制动器和与高压供电电路或低压馈电电路连接的故障模拟电路；所述高压供电电路与380V市电输电线路连接，所述低压馈电电路包括用于将1kV电压变换为3300V电压的降压电路和与降压电路连接的低压馈电支路，以及与降压电路和低压馈电支路均连接的谐波源，所述磁粉制动器与低压馈电支路连接；所述高压供电电路包括用于将380V电压变换为1kV电压的升压变压器Tl、高压供电线路和零序电抗器ARC，所述升压变压器Tl为三相双绕组变压器，所述升压变压器Tl的一次侧绕组为三角形接法，所述升压变压器Tl的二次侧绕组为星形接法，所述升压变压器Tl的一次侧绕组通过三相开关Kl与380V市电输电线路连接，所述零序电抗器ARC的一端通过单相开关K2与升压变压器Tl的二次侧绕组的中性点连接，所述高压供电线路由A相高压供电线路、B相高压供电线路和C相高压供电线路组成，所述A相高压供电线路的首端为接线端子a且与升压变压器Tl的二次侧绕组的第一接线端连接，所述B相高压供电线路的首端为接线端子b且与升压变压器Tl的二次侧绕组的第二接线端连接，所述C相高压供电线路的首端为接线端子c且与升压变压器Tl的二次侧绕组的第三接线端连接；所述降压电路由降压变压器T2构成，所述降压变压器T2为三相双绕组变压器，所述降压变压器T2的一次侧绕组为三角形接法，所述降压变压器T2的二次侧绕组为星形接法，所述低压馈电支路的数量为三条且分别为第一低压馈电支路、第二低压馈电支路和第三低压馈电支路，所述降压变压器T2的一次侧绕组的三个接线端分别与所述A相高压供电线路的末端、所述B相高压供电线路的末端和所述C相高压供电线路的末端连接，所述A相高压供电线路的末端、所述B相高压供电线路的末端和所述C相高压供电线路的末端分别为接线端子d、接线端子e和接线端子f，所述谐波源通过依次串联的三相开关K7和三相开关K3与所述降压变压器T2的二次侧绕组的三个接线端连接，所述第一低压馈电支路通过三相开关K4与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第二低压馈电支路通过三相开关K5与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第三低压馈电支路通过三相开关K6与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第一低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子g、接线端子h和接线端子i，所述第二低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子j、接线端子k和接线端子1，所述第三低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子m、接线端子η和接线端子O，所述第一低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子P、接线端子q和接线端子r，所述第二低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子S、接线端子t和接线端子U，所述第三低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子V、接线端子W和接线端子X ；所述故障模拟电路包括渐变性漏电模拟电路和短路模拟电路，所述渐变性漏电模拟电路由单相开关K9和滑动变阻器R16组成，所述滑动变阻器R16的滑动端接地，所述滑动变阻器R16的一个固定端与单相开关K9的一端连接，所述单相开关K9的另一端为渐变性漏电模拟电路的输出端OUTl ;所述短路模拟电路由滑动变阻器R17、单相开关K10、单相开关Kl 1、单相开关K12、单相开关K13和单相开关K14组成，所述滑动变阻器R17的一个固定端通过单相开关K14与单相开关KlO的一端、单相开关Kll的一端、单相开关K12的一端和单相开关K13的一端连接，所述滑动变阻器R17的滑动端和单相开关K13的另一端均接地，所述单相开关KlO的另一端为短路模拟电路的第一输出端0UT2，所述单相开关Kll的另一端为短路模拟电路的第二输出端0UT3，所述单相开关K12的另一端为短路模拟电路的第三输出端0UT4 ;所述渐变性漏电模拟电路的输出端OUTl与接线端子a?c或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子d?f或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子g?i或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子j?I或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子m?ο或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子P?r或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子S?u或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子V?X或其中任意一个、任意两个接线端子连接；所述短路模拟电路的第一输出端0UT2、短路模拟电路的第二输出端0UT3和短路模拟电路的第三输出端0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿供配电系统动态模拟电路，其特征在于：包括用于将380V电压变换为10kV电压后输出供电的高压供电电路(1)和用于将高压供电电路(1)输出的10kV电压变换为3300V电压后输出供电的低压馈电电路(2)，以及用于模拟负载的磁粉制动器(3)和与高压供电电路(1)或低压馈电电路(2)连接的故障模拟电路(4)；所述高压供电电路(1)与380V市电输电线路(5)连接，所述低压馈电电路(2)包括用于将10kV电压变换为3300V电压的降压电路(2‑1)和与降压电路(2‑1)连接的低压馈电支路(2‑2)，以及与降压电路(2‑1)和低压馈电支路(2‑2)均连接的谐波源(2‑3)，所述磁粉制动器(3)与低压馈电支路(2‑2)连接；所述高压供电电路(1)包括用于将380V电压变换为10kV电压的升压变压器T1、高压供电线路和零序电抗器ARC，所述升压变压器T1为三相双绕组变压器，所述升压变压器T1的一次侧绕组为三角形接法，所述升压变压器T1的二次侧绕组为星形接法，所述升压变压器T1的一次侧绕组通过三相开关K1与380V市电输电线路(5)连接，所述零序电抗器ARC的一端通过单相开关K2与升压变压器T1的二次侧绕组的中性点连接，所述高压供电线路由A相高压供电线路、B相高压供电线路和C相高压供电线路组成，所述A相高压供电线路的首端为接线端子a且与升压变压器T1的二次侧绕组的第一接线端连接，所述B相高压供电线路的首端为接线端子b且与升压变压器T1的二次侧绕组的第二接线端连接，所述C相高压供电线路的首端为接线端子c且与升压变压器T1的二次侧绕组的第三接线端连接；所述降压电路(2‑1)由降压变压器T2构成，所述降压变压器T2为三相双绕组变压器，所述降压变压器T2的一次侧绕组为三角形接法，所述降压变压器T2的二次侧绕组为星形接法，所述低压馈电支路(2‑2)的数量为三条且分别为第一低压馈电支路、第二低压馈电支路和第三低压馈电支路，所述降压变压器T2的一次侧绕组的三个接线端分别与所述A相高压供电线路的末端、所述B相高压供电线路的末端和所述C相高压供电线路的末端连接，所述A相高压供电线路的末端、所述B相高压供电线路的末端和所述C相高压供电线路的末端分别为接线端子d、接线端子e和接线端子f，所述谐波源(2‑3)通过依次串联的三相开关K7和三相开关K3与所述降压变压器T2的二次侧绕组的三个接线端连接，所述第一低压馈电支路通过三相开关K4与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第二低压馈电支路通过三相开关K5与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第三低压馈电支路通过三相开关K6与连接三相开关K7和三相开关K3的连接线连接，所述第一低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子g、接线端子h和接线端子i，所述第二低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子j、接线端子k和接线端子l，所述第三低压馈电支路的三相输入端分别为接线端子m、接线端子n和接线端子o，所述第一低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子p、接线端子q和接线端子r，所述第二低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子s、接线端子t和接线端子u，所述第三低压馈电支路的三相输出端分别为接线端子v、接线端子w和接线端子x；所述故障模拟电路(4)包括渐变性漏电模拟电路和短路模拟电路，所述渐变性漏电模拟电路由单相开关K9和滑动变阻器R16组成，所述滑动变阻器R16的滑动端接地，所述滑动变阻器R16的一个固定端与单相开关K9的一端连接，所述单相开关K9的另一端为渐变性漏电模拟电路的输出端OUT1；所述短路模拟电路由滑动变阻器R17、单相开关K10、单相开关K11、单相开关K12、单相开关K13和单相开关K14组成，所述滑动变阻器R17的一个固定端通过单相开关K14与单相开关K10的一端、单相开关K11的一端、单相开关K12的一端和单相开关K13的一端连接，所述滑动变阻器R17的滑动端和单相开关K13的另一端均接地，所述单相开关K10的另一端为短路模拟电路的第一输出端OUT2，所述单相开关K11的另一端为短路模拟电路的第二输出端OUT3，所述单相开关K12的另一端为短路模拟电路的第三输出端OUT4；所述渐变性漏电模拟电路的输出端OUT1与接线端子a～c或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子d～f或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子g～i或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子j～l或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子m～o或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子p～r或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子s～u或其中任意一个、任意两个接线端子，或与接线端子v～x或其中任意一个、任意两个接线端子连接；所述短路模拟电路的第一输出端OUT2、短路模拟电路的第二输出端OUT3...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王清亮，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61