專利名稱：直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力設備保護領域，具體地，涉及一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)。
背景技術：
直流電源系統(tǒng)是保證電網安全穩(wěn)定運行的重要設備。正常運行時，直流系統(tǒng)為斷路器提供合閘電源，為繼電保護及自動裝置、通訊等提供直流電源；故障時，特別是交流電源中斷的情況下，直流系統(tǒng)為繼電保護及自動裝置、斷路器的合跳閘、事故照明提供安全可靠的直流電源。直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證。但由于直流回路保護設備選擇不當、級差配合不合理，在故障情況下越級動作或 不能正確切除短路故障等原因引發(fā)或擴大的事故。由于發(fā)電廠和變電所直流系統(tǒng)的供電內容多，回路分布廣，在一個直流網絡中往往有許多支路需要設置斷路器或熔斷器來進行保護，并往往分成三至四級串聯(lián)，這就存在著保護電器如何正確選型及上、下級之間選擇性保護的配合問題。所謂選擇性保護是指配電系統(tǒng)中兩個或幾個斷路器或熔斷器之間的電流一時間特性的配合，當在給定范圍內出現(xiàn)過電流故障時，指定在這個范圍動作的斷路器或熔斷器動作，而其他的斷路器或熔斷器不動作，從而將受故障影響的負載數(shù)目保持在最小程度。在直流系統(tǒng)中，因各地供電局對各變電站蓄電池容量的選取、直流屏及測控保護屏供電方式、連接方式和保護重要度等技術要求不同，其分布位置就相應不同，導致導線、導體選取的截面積、長度都不一樣，這些因素的差異，都會使回路電阻值產生變化，電阻值的變化使短路電流值也隨之產生變化，致使每個站的短路電流都不一樣。為滿足級差配合的選擇性要求，主要采取以下三種方法( I) 一種方法是直流系統(tǒng)中饋電屏(或分電屏)上斷路器與測控保護屏上斷路器采用一對一的供電方式，該方式導致的問題是每對斷路器之間都有二根導線，饋電屏(或分電屏)與測控保護屏之間的距離小則十幾米，多則上百米，這又多又長的導線捆在一起，經過多年的運行使用會產生復雜而又混亂問題，如導線與斷路器連接松動；導線的絕緣下降；意外的損傷、咬傷；交織在一起的導線隱藏著多路相互短路或電弧放電著火等危害，將會導致測控保護屏全面失電的重大隱患；(2)另一種方式是盲目加大上級斷路器的額定電流，通過加大上、下級斷路器瞬動整定值的差值來保證選擇性要求，這樣做不僅有可能會造成上級斷路器靈敏度不夠，導致斷路器拒動，且經濟實用性較差；(3)為提高級差配合的選擇性要求，還有一種方式是為了跟上級主/分電屏上的C型脫扣器特性的小型直流斷路器實現(xiàn)選擇性保護，測控保護屏選用B型脫扣特性的小型直流斷路器，此種方式存在著誤動的可能
實用新型內容
[0009]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，以為不同型號的斷路器與斷路器、斷路器與熔斷器的級差配合提供試驗平臺，使其在電力應用中實現(xiàn)安全、實用和精確的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，包括蓄電池、充電柜、控制柜、試驗柜、電阻柜、饋線柜、事故照明柜、通信電源柜和交流配電柜，所述通信電源柜、事故照明柜電連接在交流配電柜上，所述充電柜將交流配電柜的交流電轉換為直流電，并將該直流電儲蓄到蓄電池中，所述蓄電池和充電柜通過選擇開關為試驗柜、饋線柜提供直流電源，所述電阻柜中的滑動電阻調節(jié)試驗柜電路中的電流大小，所述控制柜通過控制開關對試驗柜進行控制，所述饋線柜電連接在蓄電池上。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述蓄電池為兩套。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述試驗柜為斷路器和熔斷器極差配合試驗平臺。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)連接有控制整個系統(tǒng)的計算機。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述電阻柜和試驗柜的電路中連接有多通道錄波儀，該多通道錄波儀分別獲取可調電阻回路和試驗回路的電流波形，用于實時記錄極差配合試驗過程中的電流變化趨勢，為分析直流電源系統(tǒng)保護元件極差配合提供依據(jù)。本實用新型的技術方案通過模擬配電直流系統(tǒng)的實際運行環(huán)境下，常用的不同廠家不同規(guī)格的直流斷路器和熔斷器的分斷特性和它們之間的各種級差配合方案；搭建直流系統(tǒng)級差配合試驗站，通過對直流斷路器和熔斷器在直流短路條件下的大量級差配合試驗，以掌握在電力工程直流電源系統(tǒng)中常用的不同廠家不同型號的國產、進口斷路器和熔斷器在多種組合下的級差配合特性，探討實現(xiàn)直流系統(tǒng)各級保護元件的選擇性動作的條件，為直流系統(tǒng)保護元件的配置推薦合理的具有選擇性保護的方案。以達到在電力應用中實現(xiàn)安全、實用和精確的目的。本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I為本實用新型實施例所述的直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)的電氣結構示意圖。其中1-斷路器試品；2_熔斷器試品。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖I所示，一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，包括蓄電池、充電柜、控制柜、試驗、柜、電阻柜、饋線柜、事故照明柜、通信電源柜和交流配電柜，通信電源柜、事故照明柜電連接在交流配電柜上，充電柜將交流配電柜的交流電轉換為直流電，并將該直流電儲蓄到蓄電池中，蓄電池和充電柜通過選擇開關為試驗柜、饋線柜提供直流電源，電阻柜中的滑動電阻調節(jié)試驗柜電路中的電流大小，控制柜通過控制開關對試驗柜進行控制，饋線柜電連接在蓄電池上。其中，蓄電池為兩套。試驗柜為斷路器和熔斷器極差配合試驗平臺。系統(tǒng)連接有控制整個系統(tǒng)的計算機。電阻柜和試驗柜的電路中連接有多通道錄波儀，該多通道錄波儀分別獲取可調電阻回路和試驗回路的電流波形，用于實時記錄極差配合試驗過程中的電流變化趨勢，為分·析直流電源系統(tǒng)保護元件極差配合提供依據(jù)。直流電源饋電系統(tǒng)采用輻射型供電網絡。即直流系統(tǒng)各級的直流負荷一般由兩路直流電源，在正常情況下一路工作，另一路處于熱備用狀態(tài)；若工作支路出現(xiàn)短路跳閘等異常情況下，備用供電支路能夠自動的投入運行；系統(tǒng)實現(xiàn)事件順序記錄(SOE)功能，詳盡記錄事件名稱、動作時間、事件內容等相關內容，便于進行故障的分析、判斷。系統(tǒng)通訊功能強，可以實現(xiàn)多種規(guī)約、不同通訊介質的通訊，可以實現(xiàn)同其它系統(tǒng)的通訊。直流接地檢測對直流電源系統(tǒng)母線及各級支路的接地支路、接地電阻值、極性等進行實時檢測或顯示，并對故障支路情況進行實時檢測。饋線短路保護裝置由能夠正確區(qū)分交流高壓斷路器合閘回路的沖擊合閘電流和直流系統(tǒng)的短路電流，能夠實現(xiàn)對直流電源系統(tǒng)短路故障的快速識別與有選擇的切除，并能及時調整系統(tǒng)的運行方式，將直流備用電源自動投入。斷路器可實現(xiàn)就地、遠方操作，斷路器控制裝置能正確反映直流系統(tǒng)的短路故障，并快速切除故障支路，投入相應的備用支路，以提高系統(tǒng)的運行可靠性。直流電源饋線的運行方式實現(xiàn)計算機實時監(jiān)控，即能夠實現(xiàn)遠方或就地對直流饋線運行方式的控制，將直流饋線備用電源支路自動投入或切除，對直流系統(tǒng)母線及各支路的狀態(tài)參量進行監(jiān)視。系統(tǒng)配置直流系統(tǒng)自動控制與保護裝置，能監(jiān)測各個回路的負荷電流、接地電流(電阻)，并控制各回路斷路器。還能對整個直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)及運行參數(shù)實施在線監(jiān)測，可以實現(xiàn)“四遙”功能。直流系統(tǒng)合閘電源支路和控制電源支路斷路器采用ABB或同等進口產品，帶電動操作機構，容量按回路參數(shù)配置。操作饋電支路斷路器采用北京人民電器廠帶自動延時分段的直流斷路器；直流系統(tǒng)應具備事故照明自動切換功能。本實用新型還具有接地檢測功能完成直流系統(tǒng)絕緣的自動實時檢測，檢測過程不得造成對直流母線對地電壓的波動?！獦O接地和多極接地選線，并能夠實現(xiàn)饋電支路串線的自動檢測。實現(xiàn)多點接地故障的判別，在畫面中及時顯示和報警，指出接地支路及極性。實現(xiàn)直流系統(tǒng)母線電壓、支路電流等狀態(tài)參數(shù)的實時檢測。[0040]短路保護功能保護裝置具備選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的要求。能夠分級切除同地或異地兩極短路故障，各級短路能實現(xiàn)階段式保護的要求。能夠正確區(qū)分高壓開關尤其是電磁操動機構合閘回路沖擊合閘電流和短路電流。直流支路短路跳閘后，裝置能夠實現(xiàn)該支路重合閘的投退或重合閘時間的整定。對直流系統(tǒng)斷路器狀態(tài)能進行遠方計算機控制，備用電源開關均設軟壓板投退。備用電源支路自動投入功能工作支路直流斷路器保護動作跳閘后，裝置能自動實時調整系統(tǒng)的供電運行方 式，將備用支路自動投入。本實用新型還可以根據(jù)需要在直流母線加裝閃光裝置。裝置能實現(xiàn)數(shù)據(jù)報表的自動生成和事故追憶。本實用新型的軟件可以分為五大功能模塊數(shù)據(jù)庫模塊、線路配置模塊、保護電器選型模塊、保護電器分析校核模塊、結果輸出模塊等。其中保護電器分析校核模塊包括導線/電纜壓降校核、保護電器靈敏度校核、額定電流校核、工作電壓校核及上下級斷路器選擇性保護校核。該軟件采用模塊化設計的理念，方便管理與維護，為以后軟件的升級打下基礎。I、數(shù)據(jù)庫模塊數(shù)據(jù)庫部分是整個系統(tǒng)的基礎，起著為線路布置和元件選型提供基礎數(shù)據(jù)、為校核計算提供準則參數(shù)的作用。庫結構的設計以數(shù)據(jù)庫設計三大范式的要求為準則，并根據(jù)實際需要進行規(guī)劃，確保數(shù)據(jù)庫的增加、修改、刪除及維護簡便易行，可擴展性好；數(shù)據(jù)輸入具有有效性判定。2、線路配置模塊根據(jù)實際直流電源系統(tǒng)的結構，現(xiàn)將線路配置模塊分為4個部分依次為蓄電池、饋電屏、分電屏與測控保護屏。其中，蓄電池模塊中包括蓄電池及出口保護元件、充電裝置及充電回路開關與放電裝置；饋電屏包括饋電屏電纜與饋電屏保護開關；分電屏包括分電屏電纜與分電屏保護開關；測保屏包括測保屏電纜、測保屏保護開關與負載。3、保護電器選型模塊線路配置完畢后，應首先設置負載電流，然后對直流系統(tǒng)中元件進行選型設置，主要包括保護元件選型與導線/電纜選型。4、保護電器分析校核模塊直流電源系統(tǒng)中各元件選擇合理性校核是該軟件的主要功能，主要校核內容包括導線/電纜壓降校核、保護元件靈敏度校核、及上下級保護元件選擇性校核。導線/電纜壓降校核對于導線/電纜壓降分析主要是由于在一般的直流系統(tǒng)中，對于導線/電纜截面大小的選擇不太看重，往往會由于截面選擇過小導致壓降過大，不滿足要求。導線/電纜壓降校核的主要依據(jù)DL /T 5044-2004《電力工程直流系統(tǒng)設計技術規(guī)程》而定。保護元件靈敏度校核保護元件的額定電流規(guī)格應根據(jù)實際直流系統(tǒng)正常工作電流大小選擇，不應過大(易造成拒動)，也不應過小(易造成誤動)。所謂的靈敏度分析，指的是單級保護元級件的校核，即分析當直流系統(tǒng)中出現(xiàn)故障電流時保護元件是否會拒動的判斷。若需校核保護元件的靈敏度，首先要計算直流電源系統(tǒng)中各處的短路電流大小。得到直流電源系統(tǒng)中各處短路電流值后，需確定對于保護元件靈敏度要求最為苛刻的位置，即靈敏度最低的位置，實際分析時，即以此處作為校核保護元件靈敏度是否滿足要求的標準。若保護元件在最苛刻的條件下均能滿足靈敏度要求,則證明此保護元件不存在拒動的可能性。該軟件中分析保護元件靈敏度時，以連接保護元件的導線/電纜的最末端作為判斷標準。這是由于導線/電纜最末端短路電流最小，相對來講保護元件的靈敏度最低，此處為判斷靈敏度的最苛刻的位置。判定靈敏度位置確定后，即可對保護元件靈敏度進行判定，保護元件分為斷路器和熔斷器兩大類，其中斷路器分為兩段保護與三段保護兩類。上下級保護元件選擇性分析校核 該軟件中校核上下級保護元件選擇性時可以引入限流特性，這樣判斷結果與實際情況更加接近。在進行選擇性分析時，也需找到一個系統(tǒng)中條件最為苛刻的位置用于判斷選擇性是否滿足要求，此時的條件最為苛刻的位置指的是短路電流最大的位置，這是由于短路電流越大越容易導致上級保護元件誤動作。因此，選擇性判斷時，取下級開關下部作為最為苛刻條件位置，此處短路電流最大。5、結果輸出模塊校核分析完成后，即可將計算結果輸出，輸出內容主要包括線路配置圖輸出和分析報告輸出。線路配置圖可以為圖片格式，用于直觀顯示整個直流電源系統(tǒng)結構布局、元件選型及級差配合的校核情況；分析報告為Excel格式文件，記錄元件選型信息及校核的評判結論，技術人員可以將這些信息為參考，輔助直流電源系統(tǒng)的設計進程。綜上所述，本實用新型還有以下效果I、交流電源和直流電源分層、屏蔽布線。從而提高數(shù)據(jù)傳輸中的精度；2、小型電器集中裝配在箱體，從而節(jié)約空間、使布線更為合理、整齊美觀；3、數(shù)據(jù)處理方面采用廣度優(yōu)先、深度優(yōu)先、拓撲排序等算法，提高操控精度、提高毫秒級換算時間；4、遙信方面采用⑶T、103規(guī)約。增加了與集控中心其他設備的兼容性；5、末端電流鑒別方面增加三段式保護斷路器，提高了軟硬件的可靠性。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括蓄電池、充電柜、控制柜、試驗柜、電阻柜、饋線柜、事故照明柜、通信電源柜和交流配電柜，所述通信電源柜、事故照明柜電連接在交流配電柜上，所述充電柜將交流配電柜的交流電轉換為直流電，并將該直流電儲蓄到蓄電池中，所述蓄電池和充電柜通過選擇開關為試驗柜、饋線柜提供直流電源，所述電阻柜中的滑動電阻調節(jié)試驗柜電路中的電流大小，所述控制柜通過控制開關對試驗柜進行控制，所述饋線柜電連接在蓄電池上。
2.根據(jù)權利要求I所述的直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池為兩套。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗柜為斷路器和熔斷器極差配合試驗平臺。
4.根據(jù)權利要求3所述的直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)連接有控制整個系統(tǒng)的計算機。
5.根據(jù)權利要求3所述的直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻柜和試驗柜的電路中連接有多通道錄波儀。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電源動態(tài)模擬仿真系統(tǒng)，包括蓄電池、充電柜、控制柜、試驗柜、電阻柜、饋線柜、事故照明柜、通信電源柜和交流配電柜，所述通信電源柜、事故照明柜電連接在交流配電柜上，所述充電柜將交流配電柜的交流電轉換為直流電，并將該直流電儲存到蓄電池中，所述蓄電池和充電柜通過選擇開關為試驗柜、饋線柜提供直流電源，所述電阻柜中的滑動電阻調節(jié)試驗柜電路中的電流大小，所述控制柜通過控制開關對試驗柜進行控制，所述饋線柜電連接在蓄電池上。為直流系統(tǒng)保護元件的配置推薦合理的具有選擇性保護的方案。以達到在電力應用中實現(xiàn)安全、實用和精確的目的。
文檔編號G01R31/327GK202486287SQ20122008314
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權日2012年3月7日
發(fā)明者安亮亮, 崔力心, 張忠元, 張雨晨, 拜潤卿, 智勇, 楊勇, 梁琛, 王維洲, 秦睿, 趙杰, 鄭偉, 馬超 申請人:甘肅瑞特電力科技有限責任公司, 甘肅電力科學研究院