具有故障检测功能的断路器模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种具有故障检测功能的断路器模拟系统，包括平台框架、平台桌面和模块化实验系统，所述模块化实验系统包括多个模块挂件，在平台桌面的上方设置有多根横杆，相邻两根横杆之间用于安装模块挂件，所述模块挂件上均安装有固定卡板，固定卡板安装在两根相邻横杆上的安装卡槽内；所述模块化实验系统包括模拟故障实验模块，模拟故障实验模块的端子MG‑1、MG‑2、MG‑3、MG‑4通过导线连接所需模拟故障试验点对应位置，模拟故障实验模块的端子MG‑5、MG‑6对应连接电源模块的控制电源L、N端子，转换开关MG‑S1转到单相接地位置或相间短路档位，本实用新型专利技术通过改进结构，使得各个模块之间通过接线配合，增强了模块的通用性，有效地降低了设备成本。

【技术实现步骤摘要】
具有故障检测功能的断路器模拟系统
本技术属于学员实训设备
,，具体涉及具有故障检测功能的断路器模拟系统。
技术介绍
随着科学技术的发展，新技术的出现，社会对技术更新开发人才的需求日益增加，对学员动手能力的培养和创新能力的培养重视程度日益显著，同时部分工程技术训练中心的实验设备只是注重动手能力的培养，缺乏创新能力和创新意识的培养，特别是机电类和电类相关教学培训设备。在模拟实验中，断路器正常工作时，要对三段保护等功能进行试验和演示必须通以大电流才能实现正常操作。通常情况下，对断路器的试验和功能演示都采用三段保护操作台进行操作。但是操作台体积庞大，电气连接也不易实现，更不具有可移动性，成本也很高。存在通用性、灵活性不强，各个学科不能相互配合搭配通用、利用率低等问题。同时由于对电力可靠性要求越来越高，线路投入前无法预知所要合闸的送电线路是否存在故障，线路的带故障投入不仅会对系统元件造成不利影响，还可能造成人员伤亡。因此，在供配电系统中，客观上需要断路器具备合闸前预检功能，当其负载侧处于或接近相线间短路或相线接地的状态时，断路器能及时准确地感知，从而能够主动采取预防措施，因此现在的断路器模拟系统，现在市面上的培训设备功能相对单一，缺乏故障模拟功能，或难以对断路器的合分闸操作进行很好的演示。而功能多的学员实训设备种类较多较复杂，成本居高不下，存在通用性、灵活性不强，各个学科不能相互配合搭配通用、利用率低等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供具有故障检测功能的断路器模拟系统，本技术通过改进结构，使得各个模块之间通过接线配合，增强了模块的通用性，操作更加灵活，有效地降低了设备成本，可以让学员在模拟实验中对于断路器的工作原理有更深入的了解，将所掌握的理论知识与实训操作相结合。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：具有故障检测功能的断路器模拟系统，包括平台框架、平台桌面和模块化实验系统，所述模块化实验系统包括多个模块挂件，在平台桌面的上方设置有多根横杆，所述横杆上下端面形成有安装卡槽，相邻两根横杆之间用于安装模块挂件，所述模块挂件上均安装有固定卡板，固定卡板安装在两根相邻横杆上的安装卡槽内；所述模块化实验系统包括模拟故障实验模块，模拟故障实验模块的端子MG-1、MG-2、MG-3、MG-4通过导线连接电源模块主回路的线路A、B、C、N的实验点，模拟故障实验模块的端子MG-5、MG-6对应连接电源模块的控制电源L、N端子，转换开关MG-S1转到单相接地位置，转换开关MG-S1的触点13/14闭合，线圈MG-KM3和线圈MG-KM4吸合，同时接触开关MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，接触开关MG-KM4主触点1/2吸合，点动按下实验按钮MG-K1、或MG-K2、或MG-K3任意一个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的单相接地故障；转换开关MG-S1转到相间短路位置，转换开关MG-S1的触点23/24闭合，线圈MG-KM3吸合，MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，同时按下实验按钮MG-K1、MG-K2和MG-K3中任意两个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的相间短路故障。进一步改进本方案，所述模块化实验系统还包括断路器控制模块和微机保护装置模块，所述电源模块通过导线分别连接断路器控制模块和微机保护装置模块，用于为断路器控制模块和微机保护装置模块提供电源，电源模块主回路电源的一次回路的端子L1、L2、L3、N通过导线分别对应连接断路器控制模块的端子MQF-1、MQF-2、MQF-3、MQF-4，电源模块的控制电源端子L、N通过导线连接断路器控制模块的端子MQF-9、MQF-10，电源模块的控制电源端子L、N还通过导线连接微机保护装置模块的端子CEM2-15、CEM2-16。进一步改进本方案，所述模块化实验系统还包括SCADA监控系统模块,SCADA监控系统模块用于将合闸信号/分闸信号通过以太网通讯传输给微机保护装置模块，微机保护装置模块按照指令输出合闸信号/分闸信号给断路器控制模块，断路器控制模块的KM2合闸动作/分闸动作，状态位监视的对应端子将合位信号或分位信号反馈给微机保护装置模块，微机保护装置模块将合位信号或分位信号反馈给SCADA监控系统模块，SCADA监控系统模块显示合闸操作/分闸操作完成。进一步改进本方案，所述模块化实验系统还包括CT模块和PT模块，所述CT模块和PT模块用于采集电源模块主回路的电量参数，并将采集到的电量参数发送给微机保护装置模块。进一步改进本方案，所述模块化实验系统还包括线路阻抗模块，线路阻抗模块端子XK-4、XK-5、XK-6、XK-8对应连接故障试验模块的端子MG-1、MG-2、MG-3、MG-4，所述线路阻抗模块用于模拟该段线路的阻抗，以更接近模拟真实现场的电量变化及特征。进一步改进本方案，所述线路阻抗模块的端子XK-1、XK-2、XK-3分别依次通过二极管和感抗连接线路阻抗模块的端子XK-4、XK-5、XK-6，线路阻抗模块的端子XK-7通过导线连接端子XK-8。进一步改进本方案，所述模块化实验系统还包括无功测量模块和有功测量模块，无功测量模块用于测量和显示线路运行中的即时的无功功率量，有功测量模块用于测量和显示线路运行中的即时的有功功率量，无功测量模块的端子ULP-4、ULP-5、ULP-6、ULP-8对应连接线路阻抗模块的端子XK-1、XK-2、XK-3、XK-7，无功测量模块的端子ULP-1、ULP-2、ULP-3、ULP-7对应连接有功测量模块的端子UP-4、UP-5、UP-6、UP-8，有功测量模块的端子UP-1、UP-2、UP-3、UP-7对应连接CT模块中的对应端子。进一步改进本方案，微机保护装置模块用于检测到回路中有故障产生，会立即发出指令使断路器控制模块中的模拟断路器跳开，在单相接地故障或相间短路故障发生后，将断路器控制模块中模拟断路器的状态信息和故障报文信息传给SCADA监控系统模块，通过SCADA监控系统模块上的故障显示及故障信息来分析判断故障的发生位置、故障原因。有益效果1、本技术通过改进，断路器模拟试验系统各个模块之间通过接线配合，可以让学员在模拟实验中对于断路器的工作原理有更深入的了解，将所掌握的理论知识与实训操作相结合，本方案不仅具有断路器的合分闸演示实训功能，而且通过转动面板上的故障模式选择转换开关，可选择两种实验方式，可进行单相接地故障实验，主回路会产生单相接地故障或相间短路故障，微机保护装置试验模块检测到回路中有故障产生，会立即发出指令使模拟断路器或者断路器跳开，同时将单相接地故障发生后模拟断路器或者断路器的状态信息和故障报文信息传给SCADA监控系统模块，通过SCADA监控系统模块界面上的故障显示及故障信息来分析判断故障的发生位置、故障原因等，从而锻炼培训人员分析判断、解决故障的能力。2、本技术选配实验模组结构简单，实验模组通过卡接安装方式，安装、拆卸替换方便，互换性强，实训人员通过对监控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有故障检测功能的断路器模拟系统，其特征在于：包括平台框架（1）、平台桌面（2）和模块化实验系统，所述模块化实验系统包括多个模块挂件（10），在平台桌面（2）的上方设置有多根横杆（1-3），所述横杆（1-3）上下端面形成有安装卡槽（131），相邻两根横杆（1-3）之间用于安装模块挂件（10），所述模块挂件（10）上均安装有固定卡板（1-6），固定卡板（1-6）安装在两根相邻横杆（1-3）上的安装卡槽（131）内；所述模块化实验系统包括模拟故障实验模块（107），模拟故障实验模块（107）的端子MG-1、MG-2、MG-3、MG-4通过导线连接电源模块（101）主回路的线路A、B、C、N的实验点，模拟故障实验模块（107）的端子MG-5、MG-6对应连接电源模块（101）的控制电源L、N端子，转换开关MG-S1转到单相接地位置，转换开关MG-S1的触点13/14闭合，线圈MG-KM3和线圈MG-KM4吸合，同时接触开关MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，接触开关MG-KM4主触点1/2吸合，点动按下实验按钮MG-K1、或MG-K2、或MG-K3任意一个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的单相接地故障；转换开关MG-S1转到相间短路位置，转换开关MG-S1的触点23/24闭合，线圈MG-KM3吸合，MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，同时按下实验按钮MG-K1、MG-K2和MG-K3中任意两个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的相间短路故障。/n...

【技术特征摘要】
1.具有故障检测功能的断路器模拟系统，其特征在于：包括平台框架（1）、平台桌面（2）和模块化实验系统，所述模块化实验系统包括多个模块挂件（10），在平台桌面（2）的上方设置有多根横杆（1-3），所述横杆（1-3）上下端面形成有安装卡槽（131），相邻两根横杆（1-3）之间用于安装模块挂件（10），所述模块挂件（10）上均安装有固定卡板（1-6），固定卡板（1-6）安装在两根相邻横杆（1-3）上的安装卡槽（131）内；所述模块化实验系统包括模拟故障实验模块（107），模拟故障实验模块（107）的端子MG-1、MG-2、MG-3、MG-4通过导线连接电源模块（101）主回路的线路A、B、C、N的实验点，模拟故障实验模块（107）的端子MG-5、MG-6对应连接电源模块（101）的控制电源L、N端子，转换开关MG-S1转到单相接地位置，转换开关MG-S1的触点13/14闭合，线圈MG-KM3和线圈MG-KM4吸合，同时接触开关MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，接触开关MG-KM4主触点1/2吸合，点动按下实验按钮MG-K1、或MG-K2、或MG-K3任意一个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的单相接地故障；转换开关MG-S1转到相间短路位置，转换开关MG-S1的触点23/24闭合，线圈MG-KM3吸合，MG-KM3主触点1/2、3/4、5/6吸合，同时按下实验按钮MG-K1、MG-K2和MG-K3中任意两个，用于模拟主回路中对应线路A、B、C的相间短路故障。


2.根据权利要求1所述的具有故障检测功能的断路器模拟系统，其特征在于：所述模块化实验系统还包括断路器控制模块（102）和微机保护装置模块（103），所述电源模块（101）通过导线分别连接断路器控制模块（102）和微机保护装置模块（103），用于为断路器控制模块（102）和微机保护装置模块（103）提供电源，电源模块（101）主回路电源的一次回路的端子L1、L2、L3、N通过导线分别对应连接断路器控制模块（102）的端子MQF-1、MQF-2、MQF-3、MQF-4，电源模块（101）的控制电源端子L、N通过导线连接断路器控制模块（102）的端子MQF-9、MQF-10，电源模块（101）的控制电源端子L、N还通过导线连接微机保护装置模块（103）的端子CEM2-15、CEM2-16。


3.根据权利要求2所述的具有故障检测功能的断路器模拟系统，其特征在于：所述模块化实验系统还包括SCADA监控系统模块（106）,SCADA监控系统模块（106）用于将合闸信号/分闸信号通过以太网通讯传输给微机保护装置模块（103），微机保护装置模块（103）按照指令输出合闸信号/分闸信号给断路器控制模块（102），断路器控制模块（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯威，高向前，张保生，张帅，韩立业，陈涛，孟魁，钟义杰，
申请(专利权)人：河南盛世恒信科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41