智能网络型模拟断路器装置及变电站仿真一次系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种智能网络型模拟断路器装置。该装置包括嵌入式微处理器及其外围电路、电源电路、输入电路、输出电路，还包括输出继电器，该输出继电器至少包括跳闸接点、合闸接点、辅助接点及机构故障模拟接点，通过继电器的开关组合模拟实现变电站中断路器的多种故障类型。本模拟断路器装置可以模拟一个完整变电站进线、出线、变压器等全部开关、刀闸的动作特性及开入开出接点变化过程，同时可模拟操作机构的多种机构性故障。通过分布式布局和现场控制总线，该模拟断路器装置可以组成基于控制网络的变电站仿真一次系统，从而为实现分布式仿真控制系统奠定了技术基础。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能网络型模拟断路器装置(简称模拟断路器装置)，同时涉及基于该模拟断路器装置实现的变电站仿真一次系统，属于电力系统继电保护仿真

技术介绍
断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备，它的作用包括：(1)根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行；(2)当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。在电力系统继电保护装置的试验研究中，为了避免由于重复的整组试验造成断路器反复分/合带来的不便。人们研究出模拟断路器装置。例如四方电气公司推出的SFD-9型高压断路器模拟装置就是其中典型的一种。该模拟装置采用单片微机作为控制核心，实现模拟高压断路器跳、合闸时间设置、输入信号逻辑控制等功能，从而模拟高压断路器的跳、合闸动作，同时提供一组完全隔离的直流电压输出。模拟断路器装置是继电保护测试系统的配套产品，特别在新建电厂、变电站的高压断路器没调试好或未投直流电源的情况下，使用该装置进行继电保护试验将不受外界因素影响，从而缩短调试时间，提高试验工作效率。电力系统仿真技术可以分为物理模拟和数字仿真两大类。其中，实时数字仿真技术在电力系统试验研究中得到越来越广泛的应用，而计算机技术及分布式控制技术的发展又进一步推动了电力系统仿真技术的深入发展。例如在申请号为200510018766.3的中国专利技术专利申请中，提出了一种数模混合的电力系统实时仿真技术方案。该实时仿真技术方案对外部电网采用数字仿真，对局部电力系统采用物理模拟，将采用数字仿真的部分用等值电压源代替，等值电压源的数值等于数字仿真输出的电压，该等值电压源作为采用物理模拟的部分的边界条件，实现对采用物理模拟的部分的模拟；将采用物理模拟的部分用等值电流源代替，等值电流源的数值等于物理模拟输出的电流，该等值电流源作为采用数字仿真部分的边界条件，从而实现对采用数字仿真部分的模拟。目前，电力系统仿真技术正在发生由集中仿真控制系统向分布式仿真控制系统的转变。分布式仿真控制系统采用MCU(高速精简指令集微处理器)作为内核，是智能化、网络化、自动化的仿真平台系统，是未来技术发展的主流。但是，在模拟断路器领域并没有满足分布式仿真控制系统要求的技术解决方案。
技术实现思路
本技术所要解决的首要技术问题在于提供一种智能网络型模拟断路器装置。本技术所要解决的另外一个技术问题在于提供一种基于上述模拟断路器装置实现的变电站仿真一次系统。-->为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案：一种智能网络型模拟断路器装置，用于实现对变电站中断路器故障的仿真和测试，该装置包括嵌入式微处理器及其外围电路、电源电路、输入电路、输出电路，所述输入电路、所述输出电路和所述电源电路分别连接所述嵌入式微处理器，其特征在于：所述智能网络型模拟断路器装置还包括输出继电器，所述输出继电器与所述嵌入式微处理器进行连接；所述输出继电器至少包括跳闸接点、合闸接点、辅助接点及机构故障模拟接点，通过继电器的开关组合模拟实现变电站中断路器的多种故障类型。其中，所述智能网络型模拟断路器装置还包括通信接口电路，所述通信接口电路由输入接口芯片、两个光电隔离芯片、收发回路及通信端子组成，并与所述嵌入式微处理器连接。所述嵌入式微处理器的外围电路包括复位电路、时钟电路和译码驱动芯片，所述时钟电路连接在所述嵌入式微处理器的XTAL1和XTAL1引脚，所述复位电路连接在所述嵌入式微处理器的/RESET引脚。所述译码驱动芯片为74ALS574。所述智能网络型模拟断路器装置一方面连接变电站的二次回路，另一方面通过网络连接数字仿真系统。一种变电站仿真一次系统，包括多台上述的智能网络型模拟断路器装置，各所述智能网络型模拟断路器装置通过通信接口电路接入现场总线，并与监控服务器、用户工作站和交换机组成的网络进行连接。本技术所提供的模拟断路器装置可以模拟一个完整变电站进线、出线、变压器等全部开关、刀闸的动作特性及开入开出接点变化过程，同时可模拟操作机构的多种机构性故障。通过分布式布局和现场控制总线，该模拟断路器装置可以组成基于控制网络的变电站仿真一次系统，从而为实现分布式仿真控制系统奠定了技术基础。附图说明下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。图1为应用本智能网络型模拟断路器装置的变电站仿真系统的整体结构示意图；图2为模拟断路器装置中嵌入式微处理器及其外围电路的电路原理图；图3为模拟断路器装置中电源电路的电路原理图；图4为模拟断路器装置中通信接口电路的电路原理图；图5为模拟断路器装置中输出继电器的电路原理图；图6为基于模拟断路器装置实现的变电站仿真一次系统的示意图。具体实施方式本技术所提供的模拟断路器装置主要用在电力系统的变电站仿真工作中，用于实现对断路器故障的仿真和测试。如图1所示，一个完整的变电站系统包括与调度自动化系统(厂站端设备)连接的真实远动主机，与该真实远动主机通过网络连接的继电保护及自动装置、测控装置、监控系统，另外还包括变电站设备中的直流系统和交流系统。上-->述的直流系统、交流系统、继电保护及自动装置、测控装置等都接入变电站系统中的二次回路。信号输入输出接口装置作为接口及模拟部分的一部分，一方面连接二次回路，另一方面连接数字仿真系统中的仿真服务器。本模拟断路器装置作为接口及模拟部分的另一部分，一方面与二次回路进行连接，另一方面也接入高速通信网之中，与数字仿真系统连接在一起，共同实现物理模拟与数字仿真相结合的变电站仿真系统。本模拟断路器装置以嵌入式计算机为核心，通过硬件电路和软件技术实现了对输入信号、输出信号及系统的完整控制和管理。它具有真实设备的所有回路、接点，接入设备端子，并与断路器端子箱共同组屏。该模拟断路器装置不但可以模拟断路器的正常操作和动作，而且可以模拟开关拒动、非全相、慢分、辅助接点不对应等各种异常、故障情况，以及刀闸拒动、非全相、辅助接点部队应等各种异常、故障情况。同时，可以为继电保护、自动装置、测控装置等提供硬节点。下面介绍本模拟断路器装置的具体组成和工作原理。本模拟断路器装置包括嵌入式微处理器(MCU)及其外围电路、电源电路、输入电路、输出电路及输出继电器，此外还可以包括通信接口电路等。其中，输入电路和通信接口电路连接嵌入式微处理器，该嵌入式微处理器同时连接输出电路和输出继电器。电源电路分别与嵌入式微处理器、输入电路、输出电路及输出继电器进行连接，为它们提供电源供应。上述嵌入式微处理器的外围电路包括复位电路、时钟电路、译码驱动芯片等；输入电路包括输入接口芯片、光电隔离芯片、输入回路及输入端子，其中输入端子连接至继电保护相关端子上；输出电路包括输出接口芯片、光电隔离芯片、输出回路、输出继电器及输出端子；输出继电器包括跳闸接点、合闸接点、辅助接点及机构故障模拟接点等多组，用于实现各种故障电路组合。下面分别进行详细的说明。图2为嵌入式微处理器及其外围电路的电路原理图。在该实施例之中，嵌入式微处理器可以采用ATMEGA128。晶振和电容C20、C21组成时钟电路，连接在微处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种智能网络型模拟断路器装置，包括嵌入式微处理器及其外围电路、电源电路、输入电路、输出电路，所述输入电路、所述输出电路和所述电源电路分别连接所述嵌入式微处理器，其特征在于：所述智能网络型模拟断路器装置还包括输出继电器，所述输出继电器与所述嵌入式微处理器进行连接；所述输出继电器至少包括跳闸接点、合闸接点、辅助接点及机构故障模拟接点。

【技术特征摘要】
1.一种智能网络型模拟断路器装置，包括嵌入式微处理器及其外围电路、电源电路、输入电路、输出电路，所述输入电路、所述输出电路和所述电源电路分别连接所述嵌入式微处理器，其特征在于：所述智能网络型模拟断路器装置还包括输出继电器，所述输出继电器与所述嵌入式微处理器进行连接；所述输出继电器至少包括跳闸接点、合闸接点、辅助接点及机构故障模拟接点。2.如权利要求1所述的智能网络型模拟断路器装置，其特征在于：所述智能网络型模拟断路器装置还包括通信接口电路，所述通信接口电路由输入接口芯片、两个光电隔离芯片、收发回路及通信端子组成，并与所述嵌入式微处理器连接。3.如权利要求1所述的智能网络型模拟断路器装置，其特征在于：所述嵌入式微处理器的外围电路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯斌，林昌年，魏文辉，姜远，马晓伟，荣垂凯，王兰香，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]