10kV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】10kV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括由真實高低壓開關(guān)柜組成的配電柜系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)，配電柜系統(tǒng)包括真實10kV電壓、10kV電壓互感器、斷路器、信號采集模塊；10kV電壓互感器的二次側(cè)與真實10kV電壓的母線側(cè)相連，所述斷路器的輔助接點與真實10kV電壓的母線側(cè)相連；信號采集模塊的輸入端連接至所述10kV電壓互感器及斷路器的輸出端，信號采集模塊的輸出端連接至所述計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)用于根據(jù)上述電壓信號和斷路器的合/分狀態(tài)信號，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源。本發(fā)明的有益效果：克服了現(xiàn)有軟件仿真系統(tǒng)不能真實操作的弊端；可模擬故障種類較多；可同時實現(xiàn)多個不同真實現(xiàn)場場景控制模式、功能完備、成本低。
【專利說明】IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電裝置的全真接線模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，用于全真IOkV設(shè)備裝置現(xiàn)場運行及故障模擬和操作的技術(shù)培訓(xùn)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的IOkV典型客戶培訓(xùn)系統(tǒng)不能帶電操作，不能與現(xiàn)場真實設(shè)備結(jié)合，這樣就無法真實體現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的各種故障，存在不能真實操作的弊端，不能滿足國家電網(wǎng)公司培訓(xùn)規(guī)范對電力營銷職工技能實訓(xùn)考核的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，真實通電并能顯示運行工況，培訓(xùn)人員能夠現(xiàn)場掌握實際操作訓(xùn)練及故障排除方法。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括由真實高低壓開關(guān)柜組成的配電柜系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)，所述配電柜系統(tǒng)包括真實IOkV電壓、IOkV電壓互感器、斷路器、信號采集模塊；所述IOkV電壓互感器的二次側(cè)與真實IOkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取IOkV母線側(cè)的電壓信號，所述斷路器的輔助接點與真實IOkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取各斷路器輔助接點對應(yīng)位置主接點的合/分狀態(tài)信號；所述信號采集模塊的輸入端連接至所述IOkV電壓互感器及斷路器的輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接至所述計算機控制系統(tǒng)，所述計算機控制系統(tǒng)用于根據(jù)上述電壓信號和斷路器的合/分狀態(tài)信號，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源。
[0005]按上述方案，所述計算機控制系統(tǒng)包括上位PC機、以太網(wǎng)通信控制器、計算機控制器、PLC控制器、接線轉(zhuǎn)換繼電器、虛擬功率電源、模擬回路和故障顯示儀表，所述上位PC機通過以太網(wǎng)通信控制器與計算機控制器通信連接，用于設(shè)置及復(fù)位各模擬故障狀態(tài)；所述PLC控制器的輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的控制端連接，用于將上位PC機設(shè)置的模擬故障狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制并輸出至接線轉(zhuǎn)換繼電器；所述虛擬功率電源輸出所需電壓；所述模擬回路串聯(lián)在虛擬功率電源輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的觸點之間，以實現(xiàn)全真IOkV配電系統(tǒng)的運行與故障模擬；所述故障顯示儀表與接線轉(zhuǎn)換繼電器相接。
[0006]按上述方案，所述的模擬回路包括有斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路、反極性故障模擬回路、反相序故障模擬回路以及電壓絕緣下降故障模擬回路。
[0007]按上述方案，所述的斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路由接線轉(zhuǎn)換繼電器觸點串聯(lián)或并聯(lián)電路構(gòu)成。
[0008]按上述方案，所述的反極性故障模擬回路、反相序模擬回路由交叉連接在模擬回路兩端之間的接線轉(zhuǎn)換繼電器的兩聯(lián)動反向觸點構(gòu)成。[0009]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明由真實IOkV電壓和斷路器的輔助接點組成該培訓(xùn)系統(tǒng)的模擬電流閉環(huán)控制回路，系統(tǒng)采集真實IOkV母線側(cè)的電壓信號，同時依據(jù)系統(tǒng)運行方式，采集各斷路器輔助接點的合/分狀態(tài)信號，上述電壓信號和斷路器的合/分狀態(tài)信號經(jīng)過計算機控制系統(tǒng)設(shè)定并與負(fù)荷終端系統(tǒng)配合，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源，產(chǎn)生對應(yīng)線路的各種模擬電流信號(模擬電流輸出信號可以按照設(shè)定條件變更)，反映回路的工作狀態(tài)，故障顯示儀表實現(xiàn)了斷路器斷合狀態(tài)下的負(fù)荷在線顯示，構(gòu)成該系統(tǒng)對電力系統(tǒng)相關(guān)人員的生產(chǎn)技能的培訓(xùn)考核及系統(tǒng)演示等工作，真實體現(xiàn)IOkV配電裝置全真帶電的運行狀況；設(shè)備技術(shù)要求及安全要求與現(xiàn)場完全保持一致，反映了真實的現(xiàn)場環(huán)境。真實設(shè)備的“五防”功能，保證了設(shè)備與現(xiàn)場一致且設(shè)備真實帶電IOkV時運行和培訓(xùn)人員的安全。
[0010]本發(fā)明除在各配電裝置現(xiàn)場就地顯示外，還可在教師端計算機上集中控制與現(xiàn)實量表用以監(jiān)視功率電源輸出電壓、電流及功率(電能)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
1、本發(fā)明將真實IOkV配電柜系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)、虛負(fù)荷電源加載技術(shù)有機地組合在一起，采集IOkV母線側(cè)的電壓信號和斷路器輔助接點的合/分狀態(tài)信號，通過相關(guān)信號與負(fù)荷終端系統(tǒng)配合(組合控制)，按照培訓(xùn)教師的主觀教學(xué)意愿，通過計算機控制系統(tǒng)虛擬功率電源，提供給系統(tǒng)相應(yīng)狀態(tài)的負(fù)荷功率電流；也可在IOkV電壓存在時，由計算機設(shè)定控制負(fù)荷功率電源進(jìn)行各類故障的設(shè)置，模擬生成相應(yīng)的故障，實現(xiàn)與現(xiàn)場實際設(shè)備運行和真實故障一致的效果；采用真實電壓與模擬電流閉環(huán)的控制系統(tǒng)，保證在全真IOkV電壓情況下能反映和模擬裝置的運行工況，培訓(xùn)方式完全貼近生產(chǎn)實際；克服了現(xiàn)有軟件仿真系統(tǒng)不能真實體現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備，不能真實操作的弊端；
2、本發(fā)明可模擬故障種類較多，實現(xiàn)IOkV配電裝置系統(tǒng)在各種真實設(shè)備、真實環(huán)境、真實電壓下反映配電裝置運行工況并模擬各種故障狀態(tài)，包括短路、斷路等故障狀態(tài)，還可控制實現(xiàn)配電裝置由于錯誤接線產(chǎn)生的電流極性反接、電流相序跨相，電壓三相三線與三相四線轉(zhuǎn)換、電壓極性反接、電壓相序跨相、電壓絕緣下降等大量二次回路錯誤接線的各種運行及故障類型，滿足在高電壓等級下的培訓(xùn)的安全問題；
3、該系統(tǒng)只需在計算機控制系統(tǒng)機中設(shè)置所需設(shè)置故障類型，即可自動實現(xiàn)相應(yīng)故障的設(shè)置及恢復(fù)，具有真實、快速、靈活、隱蔽性好等優(yōu)點；學(xué)員在真實IOkV配電裝置環(huán)境中進(jìn)行用電業(yè)務(wù)檢查、客戶安全檢查、客戶端竣工驗收、客戶端操作與故障排除等技能訓(xùn)練操作，把真實現(xiàn)場不容易出現(xiàn)的各種故障和各種保護動作在培訓(xùn)實訓(xùn)室中完全呈現(xiàn)出來，成為“教、學(xué)、練、考”為一體的多功能技能實訓(xùn)系統(tǒng)；
4、在虛擬功率電源的配合下，利用上位PC機通過以太網(wǎng)通信控制器連接，可同時控制多個不同的故障模擬裝置，裝置的計算機控制系統(tǒng)執(zhí)行元件可選用PLC或其他元件，PLC具有快速度穩(wěn)定的特點可保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，實現(xiàn)真實的現(xiàn)場場景控制模式，設(shè)備真實、環(huán)境真實、功能完備、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明IOkV電壓母線側(cè)電壓信號測量及斷路器合/分信號測量的接線示意圖； 圖3是本發(fā)明計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
圖4(a)、圖4(b)分別是本發(fā)明模擬斷路故障、短路故障的接入狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明所述的IOkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括由真實高低壓開關(guān)柜組成的配電柜系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)，所述配電柜系統(tǒng)包括真實IOkV電壓、IOkV電壓互感器、斷路器、信號采集模塊；所述IOkV電壓互感器的二次側(cè)與真實IOkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取IOkV母線側(cè)的電壓信號，所述斷路器的輔助接點與真實IOkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取各斷路器輔助接點對應(yīng)位置主接點的合/分狀態(tài)信號；所述信號采集模塊的輸入端連接至所述IOkV電壓互感器及斷路器的輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接至所述計算機控制系統(tǒng)，所述計算機控制系統(tǒng)用于根據(jù)上述電壓信號和斷路器的合/分狀態(tài)信號，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源。
[0015]IOkV電壓母線側(cè)的電壓信號由電壓互感器的二次側(cè)獲得，反映系統(tǒng)是否真實帶電；同時按照斷路器輔助接點的位置信號，將上述兩信號進(jìn)行組合控制，經(jīng)計算機控制系統(tǒng)設(shè)定，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源，以及模擬回路的工作狀態(tài)，真實體現(xiàn)IOkV配電裝置的帶電運行狀況。
[0016]對于線路負(fù)荷情況，又可經(jīng)過虛擬功率電源模擬相應(yīng)的負(fù)荷情況，達(dá)到真實IOkV電壓下的各種正常與故障及不正常工作狀態(tài)，實現(xiàn)真實狀態(tài)下的各種運行與故障狀態(tài)的模擬。
[0017]IOkV電壓母線側(cè)電壓信號測量及斷路器合/分信號測量的接線示意圖如圖2所示，該系統(tǒng)IOkV電壓采用真實電源，其配電裝置設(shè)備均按照現(xiàn)場真實配備并接線。其中IOkV電壓可以直接從市電接入，亦可采用升壓變壓器從實驗室將380V電源升壓至IOkV獲得；信號采集模塊測量信號包括兩部分，一部分為從IOkV電源側(cè)電壓互感器測量到的電壓信號，另一部分為從主進(jìn)線斷路器及配電裝置各斷路器獲得的斷路器分/合信號，通過測量信號的組合，提供給計算機控制系統(tǒng)，完成相關(guān)配電裝置的運行及故障設(shè)置。
[0018]所述計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖3所示，包括上位PC機、以太網(wǎng)通信控制器、計算機控制器、PLC控制器、接線轉(zhuǎn)換繼電器、虛擬功率電源、模擬回路和故障顯示儀表，所述上位PC機通過以太網(wǎng)通信控制器與計算機控制器通信連接，用于設(shè)置及復(fù)位各模擬故障狀態(tài)；所述PLC控制器的輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的控制端連接，用于將上位PC機設(shè)置的模擬故障狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制并輸出至接線轉(zhuǎn)換繼電器；所述虛擬功率電源輸出所需電壓；所述模擬回路串聯(lián)在虛擬功率電源輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的觸點之間，以實現(xiàn)全真IOkV配電系統(tǒng)的運行與故障模擬；所述故障顯示儀表與接線轉(zhuǎn)換繼電器相接(與現(xiàn)場完全相同)。
[0019]所述的模擬回路包括有斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路、反極性故障模擬回路、反相序故障模擬回路以及電壓絕緣下降故障模擬回路。
[0020]所述的斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路由接線轉(zhuǎn)換繼電器觸點串聯(lián)或并聯(lián)電路構(gòu)成。如圖4所示為本系統(tǒng)一個實施例的模擬斷路故障、短路故障的接入狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(a)所示為斷路故障模擬，在模擬回路中串入接線轉(zhuǎn)換繼電器常閉觸點，當(dāng)需要設(shè)置回路斷路故障時，計算機控制PLC控制器使接線轉(zhuǎn)換繼電器得電而將該回路斷開。圖4(b)所示為短路故障模擬，在模擬回路中串入接線轉(zhuǎn)換繼電器常開觸點，當(dāng)需要設(shè)置回路短路故障時，PC機控制PLC控制器使接線轉(zhuǎn)換繼電器得電而將該回路短路。
[0021]所述的反極性故障模擬回路、反相序模擬回路由交叉連接在模擬回路兩端之間的接線轉(zhuǎn)換繼電器的兩聯(lián)動反向觸點構(gòu)成。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.1OkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:包括由真實高低壓開關(guān)柜組成的配電柜系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)，所述配電柜系統(tǒng)包括真實1OkV電壓、1OkV電壓互感器、斷路器、信號采集模塊；所述1OkV電壓互感器的二次側(cè)與真實1OkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取1OkV母線側(cè)的電壓信號，所述斷路器的輔助接點與真實1OkV電壓的母線側(cè)相連，用于獲取各斷路器輔助接點對應(yīng)位置主接點的合/分狀態(tài)信號；所述信號采集模塊的輸入端連接至所述1OkV電壓互感器及斷路器的輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接至所述計算機控制系統(tǒng)，所述計算機控制系統(tǒng)用于根據(jù)上述電壓信號和斷路器的合/分狀態(tài)信號，輸出相應(yīng)的虛擬功率電源。
2.按權(quán)利要求1所述的1OkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機控制系統(tǒng)包括上位PC機、以太網(wǎng)通信控制器、計算機控制器、PLC控制器、接線轉(zhuǎn)換繼電器、虛擬功率電源、模擬回路和故障顯示儀表，所述上位PC機通過以太網(wǎng)通信控制器與計算機控制器通信連接，用于設(shè)置及復(fù)位各模擬故障狀態(tài)；所述PLC控制器的輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的控制端連接，用于將上位PC機設(shè)置的模擬故障狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制并輸出至接線轉(zhuǎn)換繼電器；所述虛擬功率電源輸出所需電壓；所述模擬回路串聯(lián)在虛擬功率電源輸出端與接線轉(zhuǎn)換繼電器的觸點之間，以實現(xiàn)全真1OkV配電系統(tǒng)的運行與故障模擬；所述故障顯示儀表與接線轉(zhuǎn)換繼電器相接。
3.按權(quán)利要求2所述的1OkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的模擬回路包括有斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路、反極性故障模擬回路、反相序故障模擬回路以及電壓絕緣下降故障模擬回路。
4.按權(quán)利要求2所述的1OkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的斷路故障模擬回路、短路故障模擬回路由接線轉(zhuǎn)換繼電器觸點串聯(lián)或并聯(lián)電路構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求2所述的1OkV配電裝置真實電壓模擬電流閉環(huán)全真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的反極性故障模擬回路、反相序模擬回路由交叉連接在模擬回路兩端之間的接線轉(zhuǎn)換繼電器的兩聯(lián)動反向觸點構(gòu)成。
【文檔編號】G09B23/18GK103440803SQ201310386767
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】喬新國, 楊巧云, 王濤, 吳萍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院