专利名称：Fcl线路低电流保护和监视警告仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量领域，尤其涉及一种用于电性能的测试装置。
背景技术：
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。电力系统的安全稳定运行，是国民经济可持续发展的重要前提。短路故障是危及电力系统安全稳定运行最为常见的故障之一。
近年来，随着我国电网结构的不断加强，短路电流水平不断攀升。许多地区特别是沿海经济发达地区电网的短路电流水平已经逼近甚至超过其开关遮断容量，给电力系统安全稳定运行带来较大压力，并已成为电网发展的主要瓶颈之一。为了保持稳定输电，快速排除短路故障保护是非常重要的。一般的机械断路器切断短路电流需要两个或更多的周波，包括继电保护的动作时间，而与断路器一起使用的快速电流限制装置能缩短故障保护时间。串联谐振型故障电流限制器(Fault Current Limiter, FCL)原理如图I所示,其主要由电抗器L、电容器C及快速旁路开关K (可采用如晶闸管、火花间隙、快速机械开关等类型的开关或其组合)组成。其中，电抗器L的工频感抗与电容器C的容抗大小相同。正常工作条件下，开关K处于打开状态(晶闸管处于阻断状态)，电容C和电感L处于工频串联谐振状态，总的阻抗为零。当检测到故障后，开关K迅速闭合(晶闸管快速导通)，电容被旁路，相当于在线路中接入电感L从而起到限流作用。除了上述一次设备以外，短路故障检测诊断及触发控制系统也是FCL装置的重要组成部分。测量控制保护系统是对FCL装置主设备进行自动测量、控制和保护的系统，该系统完成对FCL装置的主要电气量和运行状态的测量、对运行状态的控制、对主设备的监控和保护。测量控制保护系统按双重化原则进行冗余配置，并具有对自身和对外接口回路的自检和自诊断功能。在FCL装置的研究或设计阶段，必须对上述系统进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证或作为修改的依据。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其可真实地模拟、反映FCL装置GAP延迟触发保护的动作情况，为其测量控制保护系统的研究或设计提供相应的仿真结果，对故障电流限制器的研究或设计提供验证平台。本实用新型的技术方案是提供一种FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的仿真装置由第一至第三电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、一个逻辑“或”模块、一个延时输出模块、“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关构成。[0012]其中，所述第一至第三电流比较模块的第一输入端分别与A、B、C三相的电流信号依次对应连接；所述第一至第三电流比较模块的第二入端与“线路低电流保护设定值”信号连接；所述第一至第三电流比较模块的输出端，分别与第一至第三逻辑“与”模块的第二输入端对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的第一入端与“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的第二入端依次与第一至第三电流比较模块的输出端分别对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的第三入端分别与A、B、C三相的“该相断路器分位有效”信号对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的输出端，分别与逻辑“或”模块的三个输入端对应连接；所述逻辑“或”模块的输出端，与延时输出模块的输入端连接；所述延时输出模块的输出端，输出“线路低电流保护”和“监视警告”逻辑动作结果。其所述的第一至第三电流比 较模块包括比较电路和反相电路。其所述的逻辑“与”模块是三输入端“与”门电路。其所述的逻辑“或”模块是三输入端“或”门电路。其是所述的延时输出模块包括延时电路；所述的延时电路为阻容延时电路、555时基电路或时间继电器。进一步的，所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由分立电子兀件构成的模块电路。或者，所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由集成电路器件构成的模块电路。与现有技术比较，本实用新型的优点是I.可实时、真实地模拟、反映FCL装置线路低电流保护和监视警告的动作情况，为其测量控制保护系统提供相应保护逻辑的启动判别逻辑或触发判据并可仿真其动作结果;2.整个仿真装置逻辑关系简洁，动作可靠，易于实现；3.在真实环境(以实际元件来实现)或虚拟环境(以计算机软件来实现)中均可实现，具有跨平台、易于实现和良好的再现性。
图I是故障电流限制器的原理示意图；图2是本实用新型各构成部分的连接关系示意图；图3是本装置的逻辑关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图I中，FCL装置主要由电抗器L、电容器C及快速旁路开关K组成。其中，电抗器L的工频感抗与电容器C的容抗大小相同。正常工作条件下，开关K处于打开状态(晶闸管处于阻断状态)，电容C和电感L处于工频串联谐振状态，总的阻抗为零。当检测到故障后，开关K迅速闭合(晶闸管快速导通)，电容被旁路，相当于在线路中接入电感L从而起到限流作用。[0029]图2中，本仿真装置由第一至第三电流比较模块I 3、第一至第三逻辑“与”模块4 6、一个逻辑“或”模块7、一个延时输出模块8、“线路低电流保护”及“线路电流监视警告”软压板开关Kl和K2构成；。其中，所述第一至第三电流比较模块的第一输入端分别与A、B、C三相的电流信号依次对应连接；所述第一至第三电流比较模块的第二入端与“线路低电流保护设定值”信号连接。所述第一至第三电流比较模块的输出端，分别与第一至第三逻辑“与”模块的第二输入端对应连接。所述第一至第三逻辑“与”模块的第一入端与“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的第二入端依次与第一至第 三电流比较模块的输出端分别对应连接；所述第一至第三逻辑“与”模块的第三入端分别与A、B、C三相的“该相断路器分位有效”信号对应连接。所述第一至第三逻辑“与”模块的输出端，分别与逻辑“或”模块的三个输入端对
应连接。所述逻辑“或”模块的输出端，与延时输出模块的输入端连接。所述延时输出模块的输出端，输出“线路低电流保护”和“监视警告”逻辑动作结
果O其所述的第一至第三电流比较模块包括比较电路和反相电路。其所述的逻辑“与”模块是三输入端“与”门电路。其所述的逻辑“或”模块是三输入端“或”门电路。其是所述的延时输出模块包括延时电路；所述的延时电路为阻容延时电路、555时基电路或时间继电器。进一步的，所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由分立电子兀件构成的模块电路。或者，所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由集成电路器件构成的模块电路。或者，所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为软件模拟功能电路构成的模块电路。具体的，上述的比较电路可以采用运放集成电路LM324或与之功能相同的集成电路芯片来实现，“与”门电路可以采用与门集成电路7411或与之功能相同的集成电路芯片来实现，“或”门电路可以采用4075或与之功能相同的集成电路芯片来实现，延时电路可以采用阻容延时电路、555集成芯片或延时继电器来实现。图中，la、Ib和Ic分别为A、B、C三相的电流信号，Iset为线路低电流保护定值，FKa, FKb, FKc为A、B、C三相的“该相断路器分位有效”信号。由于构成上述各个功能电路的具体电路均为现有技术，本领域的技术人员，完全可以采用各种分立元件、集成电路或计算机软件中对应功能的模拟电路来构建上述各功能电路，故其具体的线路图在此不再进行描述。图3中，给出了本装置的逻辑关系示意图，很明显，用实际电子元件(真实环境)来实现或以计算机软件(虚拟环境)来均可实现其逻辑关系或逻辑功能。[0048]故本装置具有跨平台、易于实现的特点和良好的再现性。由于本实用新型可实时地、动态地模拟、反映FCL装置的线路低电流保护和监视警告动作情况，在真实环境(以实际元件来实现)或虚拟环境(以计算机软件来实现)中均可实现，为FCL装置保护系统提供了保护动作的触发判据，并可仿真其动作结果。本实用新 型可广泛用于FCL装置保护系统的研究、设计、制造领域。
权利要求1.ー种FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是 所述的仿真装置由第一至第三电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、一个逻辑“或”模块、ー个延时输出模块、“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关构成；其中， 所述第一至第三电流比较模块的第一输入端分别与A、B、C三相的电流信号依次对应连接； 所述第一至第三电流比较模块的第二入端与“线路低电流保护设定值”信号连接； 所述第一至第三电流比较模块的输出端，分别与第一至第三逻辑“与”模块的第二输入端对应连接； 所述第一至第三逻辑“与”模块的第一入端与“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关对应连接； 所述第一至第三逻辑“与”模块的第二入端依次与第一至第三电流比较模块的输出端分别对应连接； 所述第一至第三逻辑“与”模块的第三入端分别与A、B、C三相的“该相断路器分位有效”信号对应连接； 所述第一至第三逻辑“与”模块的输出端，分别与逻辑“或”模块的三个输入端对应连接； 所述逻辑“或”模块的输出端，与延时输出模块的输入端连接； 所述延时输出模块的输出端，输出“线路低电流保护”和“监视警告”逻辑动作結果。
2.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的第一至第三电流比较模块包括比较电路和反相电路。
3.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的逻辑“与”模块是三输入端“与”门电路。
4.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的逻辑“或”模块是三输入端“或”门电路。
5.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的延时输出模块包括延时电路。
6.按照权利要求5所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的延时电路为阻容延时电路、555时基电路或时间继电器。
7.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由分立电子元件构成的模块电路。
8.按照权利要求I所述的FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，其特征是所述的电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、逻辑“或”模块和延时输出模块为由集成电路器件构成的模块电路。
专利摘要一种FCL线路低电流保护和监视警告仿真装置，属测试领域。其所述的仿真装置由第一至第三电流比较模块、第一至第三逻辑“与”模块、一个逻辑“或”模块、一个延时输出模块、“线路低电流保护”和“线路电流监视警告”软压板开关构成。可实时、真实地模拟、反映FCL装置的线路低电流保护保护动作和监视警告情况，为其测量控制保护系统提供相应保护逻辑的启动判别逻辑或触发判据并可仿真其动作结果，在真实环境或虚拟环境中均可方便地实现，具有跨平台、易于实现的特点和良好的再现性。可广泛用于FCL装置保护系统的研究、设计、制造领域。
文档编号G01R31/00GK202649322SQ20122013444
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者杨增辉, 张旭航, 冯煜尧, 崔勇, 方陈 申请人:上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司