低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置制造方法

低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置。該裝置的組成包括：進線柜、電容柜和饋電柜；進線柜包括萬能式斷路器、觸摸屏和可編程邏輯控制器和調整電路；電容柜包括刀開關、控制系統、熱繼電器和補償電容；其中，刀開關與控制系統相連，控制系統與熱繼電器相連，熱繼電器與補償電容相連；饋電柜包括第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載；第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載并聯；本實用新型模擬了實際配電系統的運行情況，最大限度的還原了實際的配電柜，不僅具有四段式保護，還帶有通訊接口，可進行“四遙”，以滿足控制中心的和自動化系統的要求。
【專利說明】低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型的技術方案涉及配電系統正常運行和異常運行的各種工況，具體地說是模擬實際配電系統各種運行工況的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]低壓配電系統擔負著直接向用電設備進行配電的任務，其配電方式直接影響著各個設備的供電可靠性。低壓配電柜廣泛應用于各個場合，其主要作用是將電能分配到各個負荷部分及在電路短路、過載和漏電時進行斷電保護。僅靠課堂教學學生難以對配電系統進行深入理解，需要通過實驗來配合，方能達到較好的教學效果。
[0003]本低壓配電控制系統綜合實驗平臺，用于配合供配電理論進行教學，學習理解無功補償、斷路器整定、過電流保護、過電流可選擇保護、漏電保護和配電系統運行實驗、“三遙”(遙測、遙控、遙信)實驗而設計的實驗設備。主要用于讓同學了解低壓配電系統的實際運行情況。本平臺不僅為本科生的供配電課程提供實驗設備，同時可為教師及研究生開發新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是:提供實際配電系統各種運行工況的模擬實驗裝置，該裝置通過對饋電柜的設置，模擬了配電系統的實際運行情況，能在沒有大電流的情況下，用小電流來模擬實際配電系統運行的各種工況，包括過電流故障、三相不平衡故障、斷相故障、漏電故障和短路故障，并對以上故障進行跳閘保護；可以在線監視負荷的運行情況，及時地對功率因數進行補償；當線路發生故障時，能夠快速并準確地確定故障區段，迅速隔離故障區段并恢復非故障區段供電。該裝置的萬能式斷路器和電流表都帶有開放式通訊接口，可進行“四遙”，以滿足控制中心和自動化控制的要求，是一種操作簡單、測量精度高、供電可靠性高的智能化配電系統模擬實驗裝置。
[0005]本實用新型解決該技術問題所采用的技術方案:
[0006]一種低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，該裝置的組成包括:進線柜、電容柜和饋電柜；
[0007]所述的進線柜的組成包括萬能式斷路器、觸摸屏和可編程邏輯控制器PLC和調整電路；
[0008]所述的電容柜的組成包括刀開關、控制系統、熱繼電器和補償電容；其中，刀開關與控制系統相連，控制系統與熱繼電器相連，熱繼電器與補償電容相連；
[0009]所述的饋電柜的組成包括第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載；第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載并聯；
[0010]進線柜由三相四線電源進線，經過萬能式斷路器通過母排分別與電容柜的刀開關、饋電柜的第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載相連;PLC分別與饋電柜的第一路負載、第二路負載、第三路負載、第四路負載和萬能式斷路器相連；PLC與觸摸屏相連；調整電路分別與第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載相連。
[0011]所述的控制系統的組成包括萬能轉換開關、無功功率補償控制器和接觸器；萬能轉換開關與無功功率補償控制器通過信號線400相連；萬能轉換開關與接觸器通過信號線401相連；無功功率補償控制器與接觸器通過信號線402相連；刀開關與接觸器通過信號線404相連；熱繼電器與接觸器通過信號線403相連。
[0012]所述的第一路負載的組成包括直流電源與三相電流轉換電路、負載電流控制電路、控制繼電器電路、斷路器脫扣電路、負載電流主電路和塑殼式斷路器；塑殼式斷路器與萬能式斷路器通過連接線600相連；塑殼式斷路器與直流電源與三相電流轉換電路通過連接線601相連；塑殼式斷路器與負載電流控制電路通過連接線602相連；塑殼式斷路器與控制繼電器電路通過連接線603相連；塑殼式斷路器與斷路器脫扣電路通過連接線604相連；直流電源與三相電流轉換電路與負載電流控制電路通過連接線605相連；控制繼電器電路與負載電流控制電路通過連接線606相連；負載電流控制電路與負載電流主電路通過連接線607相連；負載電流主電路與斷路器脫扣電路通過連接線608相連；第三路負載、第四路負載與第一路負載連接線路相同，第二路負載除了與第一路負載6上述的連接線路相同外，還包括漏電保護電路67，漏電保護電路67與塑殼式斷路器66通過連接線609相連。
[0013]所述的負載電流主電路包括三相四線電源A、B、C、N,三個單相調壓器Tl、T2、T3，三個雙繞組變壓器T4、T5、T6，電流表Al，電動機保護器MB和三個電流互感器CTa、CTb、CTc ;三相四線電源的A相與單相調壓器Tl的進線端相連，單相調壓器Tl的出線端與雙繞組變壓器T4的進線端相連，雙繞組變壓器T4的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTa與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的B相與單相調壓器T2的進線端相連，單相調壓器T2的出線端與雙繞組變壓器T5的進線端相連，雙繞組變壓器T5的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTb與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的C相與單相調壓器T3的進線端相連，單相調壓器T3的出線端與雙繞組變壓器T6的進線端相連，雙繞組變壓器T6的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTc與三相四線電源的N相形成回路。
[0014]所述的斷路器脫扣電路由三相四線電源的A相、電動機保護器MB常閉觸點、復位按鈕SB3、繼電器KM5和塑殼式斷路器的分勵線圈QFF組成；三相四線電源的A相與電動機保護器MB的常閉觸點相連再串聯復位按鈕SB3、繼電器KM5的線圈與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的A相與繼電器KM5的常閉觸點相連再串聯塑殼斷路器的分勵線圈QFF與三相四線電源的N相形成回路。
[0015]所述的控制繼電器電路由三相四線電源的A相、塑殼斷路器的輔助常閉觸點、繼電器KM1、時間繼電器KM2、繼電器KM3、繼電器KM4和PLC輸出的信號線I+、2+、1-組成；三相四線電源的A相與塑殼式斷路器的輔助常閉觸點輸入端相連，塑殼斷路器的輔助常閉觸點的輸出端與繼電器KMl的線圈串聯，繼電器KMl的線圈與時間繼電器KM2的線圈并聯，繼電器KMl線圈的出線端與三相四線電源的N相相連；PLC輸出的信號線1+與繼電器KM3線圈的輸入端相連，繼電器KM3線圈的輸出端與信號線1-相連；PLC輸出的信號線2+與繼電器KM4線圈的輸入端相連，繼電器KM4線圈的輸出端與信號線1-相連。
[0016]所述的負載電流控制電路包括直流電源線+12V、-12V，繼電器KM1，時間繼電器KM2,繼電器KM3，繼電器KM4，升流按鈕SB1，降流按鈕SB2，6個限位開關SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6，三個直流電動機Ml、M2、M3,信號線0V1、0V2、0V3 ;直流電源線+12V與繼電器KMl常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器KM3常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器KM3的常閉觸點的輸入端相連；繼電器KM3常閉觸點的輸出端與升流按鈕SBl的三個常開觸點輸入端相連，升流按鈕SBl的三個常開觸點輸出端分別與降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器KM3常開觸點輸出端與降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸出端相連；降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸出端分別與限位開關SM1、SM3、SM5相連，直流電源線-12V與繼電器KMl常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器KM4的常閉觸點的輸入端相連；繼電器KM4常閉觸點的輸出端與升流按鈕SBl的三個常閉觸點輸入端相連，升流按鈕SBl的三個常閉觸點輸出端分別與降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸出端與降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸出端相連；降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸出端分別與限位開關SM2、SM4、SM6相連；直流電源線-12V與繼電器KMl常開觸點輸入端相連，繼電器KMl常開觸點輸出端與三個并聯的時間繼電器KM2延時觸點輸入端相連，三個并聯的時間繼電器KM2延時觸點輸出端分別與三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸出端相連，限位開關SM1、SM2與直流電動機Ml輸入端相連，直流電動機Ml輸出端與信號線OVl相連，限位開關SM3、SM4與直流電動機M2輸入端相連，直流電動機M2輸出端與信號線0V2相連，限位開關SM5、SM6與直流電動機M3輸入端相連，直流電動機M3輸出端與信號線0V3相連。
[0017]所述的直流電源與三相電流轉換電路包括三相四線電源的A相，指示燈HW1，變壓器T7，整流橋UR，萬能轉換開關3八，直流電源線+12￥、-12￥，信號線0￥1、0￥2、0￥3，三相四線電源的A相與變壓器T7的輸入端形成回路；三相四線電源的A相與塑殼斷路器的常開觸點、指示燈HWl相連再與三相四線電源的N相形成回路；變壓器T7的輸出端與整流橋UR輸入端相連，整流橋UR輸出端與直流電源線+12V、-12V相連；變壓器T7的輸出信號線OV分別與萬能轉換開關SA的三個輸入端相連，萬能轉換開關SA的輸出端分別與信號線0V1、0V2.0V3 相連。
[0018]所述的調整電路包括四個取樣電阻R1、R2、R3、R4，四個電位器VR1、VR2、VR3、VR4和電流表A2 ;取樣電阻Rl先與電位器VRl相連再與第一路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R2先與電位器VR2相連再與第二路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R3先與電位器VR3相連再與第三路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R4先與電位器VR4相連再與第四路負載的A相電流互感器CTa形成回路；四路負載的A相電流互感器CTa順次相連，形成的兩個公共端與電流表A2相連；四路負載B相的調整電路、C相的調整電路與A相的調整電路相同。
[0019]所述的漏電保護電路包括三相四線電源的A相、塑殼式斷路器的主觸點、電阻R11、電位器VR21、電流表A3和單刀開關SI ;三相四線電源的A相與塑殼式斷路器的主觸點、電阻R11、電位器VR21、電流表A3和單刀開關SI依次串聯。
[0020]上述模擬實際配電系統各種運行工況的實驗裝置，其中所涉及到的電路、元件及其連接方式均是本【技術領域】的普通技術人員所熟知的，所用到的元器件都可以通過商購獲得。
[0021]本實用新型的有益效果是:本實用新型模擬實際配電系統各種運行工況的實驗裝置所具有的突出的實質性特點是:本實用新型模擬了實際配電系統的運行情況，最大限度的還原了實際的配電柜。進線柜和電容柜與實際配電柜基本相同，進線柜所用的是NDW1-2000萬能式斷路器，這款萬能式斷路器在中高端配電系統中占據主流地位。饋電柜包含了四路不同的負載，可以模擬配電系統正常和異常的各種運行狀況，可完成如下實驗:
[0022]I)配電系統認識實驗；
[0023]2)無功補償實驗；
[0024]3)斷路器整定實驗；
[0025]4)配電系統的過電流保護實驗；
[0026]5)配電系統的過電流可選擇保護實驗；
[0027]6)配電系統的漏電保護實驗；
[0028]7)配電系統運行實驗、遙測、遙控、遙信實驗；
[0029]本實用新型模擬實際配電系統各種運行工況的實驗裝置所具有的顯著優點和進步是:該裝置進線柜選用了 NDW1-2000萬能式斷路器，不僅具有四段式保護，還帶有通訊接口，可進行“四遙”，以滿足控制中心的和自動化系統的要求。進線柜中新增了觸摸屏，可以對斷路器參數進行檢測、顯示電路負載電流值、對負載電流進行控制。電容柜可以進行自動補償和手動補償，饋電柜可以用控制按鈕再配合使用萬能轉換開關對負載電流進行控制；采用的保護元件為EKJD-8電動機保護器，利用電動機保護器分斷斷路器，從而為斷路器模擬了一個可調的脫扣器。下列實施例中將進一步證明本實用新型裝置的有益效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0031]圖1是本實用新型實施例實驗裝置框圖。
[0032]圖2是本實用新型實施例電容柜控制系統結構示意圖。
[0033]圖3是本實用新型實施例饋電柜結構示意圖。
[0034]圖4是本實用新型實施例饋電柜負載電流主電路示意圖。
[0035]圖5是本實用新型實施例饋電柜斷路器脫扣電路示意圖。
[0036]圖6是本實用新型實施例饋電柜控制繼電器電路示意圖。
[0037]圖7是本實用新型實施例饋電柜負載電流控制電路示意圖。
[0038]圖8是本實用新型實施例饋電柜直流電源與三相電流轉換電路示意圖。
[0039]圖9是本實用新型實施例進線柜調整電路本意圖。
[0040]圖10是本實用新型實施例饋電柜漏電保護電路示意圖。
[0041]圖11是本實用新型實施例控制負載電流的軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0042]本實用新型的裝置組成如圖1所示，由進線柜、電容柜和饋電柜組成；
[0043]所述的進線柜的組成包括萬能式斷路器(I)、觸摸屏(2)和可編程邏輯控制器(PLC) (11)和調整電路(12)；
[0044]所述的電容柜的組成包括刀開關(3)、控制系統(4)、熱繼電器(5)和補償電容
(10)；[0045]所述的饋電柜的組成包括第一路負載(6)、第二路負載(7)、第三路負載(8)和第四路負載(9);第一路負載(6)、第二路負載(7)、第三路負載(8)和第四路負載(9)并聯；
[0046]進線柜由三相四線電源(A、B、C、N)進線，經過萬能式斷路器(I)通過母排分別與電容柜的刀開關(3)、饋電柜的第一路負載(6)、第二路負載(7)、第三路負載(8)和第四路負載(9)相連；PLC(11)分別與饋電柜的第一路負載(6)、第二路負載(7)、第三路負載(8)、第四路負載(9)、和萬能式斷路器(I)相連；PLC (11)與觸摸屏(2)相連；調整電路(12)分別與第一路負載(6)、第二路負載(7)、第三路負載(8)和第四路負載(9)相連。
[0047]電容柜的刀開關(3)與控制系統(4)相連，控制系統(4)與熱繼電器(5)相連，熱繼電器(5)與補償電容(10)相連；
[0048]本實用新型中，配電系統實驗裝置中進線柜、電容柜和饋電柜所用的型號為MNS型；萬能式斷路器(I)所用的型號為NDW1-2000型；觸摸屏(2)所用的型號為昆侖通態的TPC7062KS/K型；PLC (11)選用的型號為西門子S7-200CN型。萬能式斷路器(I)作為整個系統的總開關，其本身所具有四段式保護等功能可以與饋電柜相配合完成可選擇性保護實驗、過電流實驗、斷路器整定實驗、三相不平衡實驗和斷相等實驗。觸摸屏(2)可以監控整套實驗裝置，當萬能式斷路器(I)和饋電柜四路負載中的塑殼式斷路器(66)合閘時，為說明電路中有電流通過，觸摸屏(2)中的相關線路由綠色變為紅色；當觸摸屏(2)與饋電柜中的四路負載通訊成功時，觸摸屏(2)上顯示“通訊成功”，反之顯示“通訊失敗”;通訊成功時，觸摸屏(2)上顯示三相負載電流的數值，同時觸摸屏(2)上所設置的“升高”和“降低”按鈕可以調節對應負載的三相電流值；PLC (11)用于檢測萬能式斷路器(I)和饋電柜四路負載中塑殼式斷路器的開、關狀態，檢測饋電柜四路負載的電流值并反映到觸摸屏(2)上，接收觸摸屏(2 )中控制按鈕的升降信號并作用于饋電柜中實際電流的升降。電容柜用于無功功率補償，提高配電系統的功率因數。饋電柜能在沒有大電流的情況下，用小電流來模擬實際配電系統運行的各種工況，包括過電流故障、三相不平衡故障、斷相故障、漏電故障和短路故障，并對以上故障進行跳閘保護。
[0049]圖1中所述的控制系統(4)如圖2所示，控制系統(4)的組成包括萬能轉換開關
(41)、無功功率補償控制器(42)和接觸器(43);萬能轉換開關(41)與無功功率補償控制器(42 )通過信號線(400 )相連；萬能轉換開關(41)與接觸器(43 )通過信號線(401)相連；無功功率補償控制器(42)與接觸器(43)通過信號線(402)相連；刀開關(3)與接觸器(43)通過連接線(404)相連；熱繼電器(5)與接觸器(43)通過連接線(403)相連。
[0050]電容柜中選用了指月電氣的JKW系列智能無功功率補償控制器(42)。電容柜的無功功率補償由萬能轉換開關(41)和無功功率補償控制器(42)聯合控制，萬能轉換開關
(41)有八個檔位，分別為自動檔位、停止檔位、手動檔位、2-6檔位，當萬能轉換開關(41)轉到“停止”檔，無功功率補償控制器(42)不工作；當萬能轉換開關(41)轉到“手動”檔，投入第一組電容器，電容柜下方的第一個指示燈亮；當萬能轉換開關(41)轉到“2-6”檔，投入2-6組電容器，電容柜下方相應的指示燈亮。將萬能轉換開關(41)轉到“自動”檔，由無功功率補償控制器(42)控制電容器的投切。
[0051]圖1中所述的第一路負載(6)如圖3所示，第一路負載(6)的組成包括直流電源與三相電流轉換電路(61)、負載電流控制電路(63)、控制繼電器電路(62)、斷路器脫扣電路(65)、負載電流主電路(64)和塑殼式斷路器(66)。塑殼式斷路器(66)與萬能式斷路器(I)通過連接線(600 )相連；塑殼式斷路器(66 )與直流電源與三相電流轉換電路(61)通過連接線(601)相連；塑殼式斷路器(66)與負載電流控制電路(63)通過連接線(602)相連；塑殼式斷路器(66 )與控制繼電器電路(62 )通過連接線(603 )相連；塑殼式斷路器(66 )與斷路器脫扣電路(65 )通過連接線(604 )相連；直流電源與三相電流轉換電路(61)與負載電流控制電路(63)通過連接線(605)相連；控制繼電器電路(62)與負載電流控制電路(63)通過連接線(606)相連；負載電流控制電路(63)與負載電流主電路(64)通過連接線(607)相連；負載電流主電路(64 )與斷路器脫扣電路(65 )通過連接線(608 )相連。
[0052]第三路負載(8)、第四路負載(9)與第一路負載(6)連接線路相同，第二路負載除了與第一路負載(6)上述的連接線路相同外，還包括漏電保護電路(67)，漏電保護電路(67)與塑殼式斷路器(66)通過連接線(609)相連。第一路負載(6)選用的塑殼式斷路器(66)的型號是NDM1-100H/3340P，第二路負載(7)選用的塑殼式斷路器(66)的型號是NDM1L-225H/4430A,第三路負載(8)選用的塑殼式斷路器(66)的型號是NDM1-225H/3340，第四路負載(9)選用的塑殼式斷路器(66)的型號是NDM1-400H/3340。
[0053]饋電柜可以模擬實際的配電系統。
[0054]圖3中所述的負載電流主電路(64)如圖4所示，負載電流主電路(64)包括三相四線電源(A、B、C、N)，三個單相調壓器(Tl、T2、T3)，三個雙繞組變壓器(T4、T5、T6)，電流表(Al)，電動機保護器(MB)和三個電流互感器(CTa、CTb、CTc)。三相四線電源的A相與單相調壓器(Tl)的進線端相連，單相調壓器(Tl)的出線端與雙繞組變壓器(T4)的進線端相連，雙繞組變壓器(T4)的出線端與電流表(Al)相連再穿過電動機保護器(MB)、電流互感器(CTa)形成回路；三相四線電源的B相與單相調壓器(T2)的進線端相連，單相調壓器(T2)的出線端與雙繞組變壓器(T5)的進線端相連，雙繞組變壓器(T5)的出線端與電流表(Al)相連再穿過電動機保護器(MB)、電流互感器(CTb)形成回路；三相四線電源的C相與單相調壓器(T3)的進線端相連，單相調壓器(T3)的出線端與雙繞組變壓器(T6)的進線端相連，雙繞組變壓器(T6)的出線端與電流表(Al)相連再穿過電動機保護器(MB)、電流互感器(CTc)形成回路。
[0055]本實用新型所用的電流表(Al)型號為SFN-A型，變比可調，帶有通訊功能；電動機保護器(MB)所用的型號為EKJD型，具有過載保護、缺相保護和三相電流不平衡保護；電流互感器(CTa、CTb、CTc)所用的型號為ΒΗ-0.66型。三個單相調壓器(Tl、T2、T3)上方都固定一個直流電動機(M)，調壓器的變比就是通過直流電動機(M)的正反轉來調節的，正轉時變比增大，負載電流增大；反轉時變比減小，負載電流減小。直流電動機(M)的正反轉由饋電柜中的控制按鈕(SB1、SB2)或觸摸屏上的“升高”和“降低”按鈕控制。三個雙繞組變壓器(T4、T5、T6)的變比為220/3，可以升高單相變壓器二次側的電流。
[0056]圖3中所述的斷路器脫扣電路(65)如圖5所示，斷路器脫扣電路(65)由三相四線電源的A相、電動機保護器(MB)常閉觸點、復位按鈕(SB3)、繼電器(ΚΜ5)和塑殼式斷路器
(66)的分勵線圈(QFF)組成。三相四線電源的A相與電動機保護器(MB)的常閉觸點相連再串聯復位按鈕(SB3)、繼電器(ΚΜ5)的線圈與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的A相與繼電器(ΚΜ5)的常閉觸點相連再串聯塑殼式斷路器(66)的分勵線圈(QFF)與三相四線電源的N相形成回路。
[0057]本實用新型中繼電器(ΚΜ5)所用的型號是交流220V歐姆龍繼電器。因為饋電柜是用小電流來模擬負載側的大電流，遠遠不到塑殼式斷路器(66)的分段電流，所以選用了EKJD電動機保護器(MB)作為保護元件。當負載側發生故障時，電動機保護器(MB)保護動作，其常閉觸點斷開，致使繼電器(KM5)線圈失電，從而使繼電器(KM5)的常閉觸點恢復到閉合狀態，此時分勵線圈(QFF)得電使得塑殼式斷路器(66)跳閘。EKJD電動機保護器(MB)可以通過旋鈕設定額定電流(2A?5A)，從而為塑殼式斷路器(66)模擬了一個可調的脫扣器。
[0058]圖3中所述的控制繼電器電路(62)如圖6所示，控制繼電器電路(62)由三相四線電源的A相、塑殼式斷路器(66)的輔助常閉觸點、繼電器(KM1)、繼電器(KM2)、繼電器(KM3)、PLC (11)輸出的信號線(1+、2+、1_)組成。單相電源(A)與塑殼式斷路器(66)的輔助常閉觸點輸入端相連，塑殼式斷路器(66)的輔助常閉觸點的輸出端與繼電器(KMl)的線圈串聯，繼電器(KMl)的線圈與繼電器(KM2)的線圈并聯，繼電器(KM3)線圈的出線端與三相四線電源的N相相連；PLC (11)輸出的信號線(1+)與繼電器(KM3)線圈的輸入端相聯，繼電器(KM3)線圈的輸出端與信號線(1-)相連；PLC (11)輸出的信號線(2+)與繼電器(KM4)線圈的輸入端相連，繼電器(KM3)線圈的輸出端與信號線(1-)相連。
[0059]本實用新型中繼電器(KMl)所用的型號是交流220V歐姆龍繼電器；時間繼電器(KM2)所用的型號是交流220V歐姆龍時間繼電器；繼電器(KM3)、繼電器(KM4)所用的型號是直流24V歐姆龍繼電器。
[0060]圖3中所述的負載電流控制電路(63)如圖7所示，負載電流控制電路(63)包括直流電源線( + 12V、-12V)，繼電器(KMl)，時間繼電器(KM2)，繼電器(KM3)，繼電器(KM4)，升流按鈕(SB1)，降流按鈕(SB2)，六個限位開關(SMl?6)，三個直流電動機(Ml?3)，信號線(0V1、0V2、0V3)。直流電源線( + 12V)與繼電器(KMl)常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器(KM3)常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器(KM3)的常閉觸點的輸入端相連；繼電器(KM3)常閉觸點的輸出端與升流按鈕(SBl)的三個常開觸點輸入端相連，升流按鈕(SBl)的三個常開觸點輸出端分別與降流按鈕(SB2)的三個常閉觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器(KM3)常開觸點輸出端與降流按鈕(SB2)的三個常閉觸點的輸出端相連；降流按鈕(SB2)的三個常閉觸點的輸出端分別于限位開關(SM1、SM3、SM5)相連。直流電源線(-12V)與繼電器(KMl)常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器(KM4)常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器(KM4)的常閉觸點的輸入端相連；繼電器(KM4)常閉觸點的輸出端與升流按鈕(SBl)的三個常閉觸點輸入端相連，升流按鈕(SBl)的三個常閉觸點輸出端分別與降流按鈕(SB2)的三個常開觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器(KM4)常開觸點輸出端與降流按鈕(SB2)的三個常開觸點的輸出端相連；降流按鈕(SB2)的三個常開觸點的輸出端分別于限位開關(SM2、SM4、SM6)相連。直流電源線(-12V)與繼電器(KMl)常開觸點輸入端相連，繼電器(KMl)常開觸點輸出端與三個并聯的時間繼電器(KM2)延時觸點輸入端相連，三個并聯的時間繼電器(KM2)延時觸點輸出端分別與三個并聯的繼電器(KM4)常開觸點輸出端相連。限位開關(SM1、SM2)與直流電動機(Ml)輸入端相連，直流電動機(Ml)輸出端與信號線(0V1)相連，限位開關(SM3、SM4)與直流電動機(M2)輸入端相連，直流電動機(M2)輸出端與信號線(0V2)相連，限位開關(SM5、SM6)與直流電動機(M3)輸入端相連，直流電動機(M3)輸出端與信號線(0V3)相連。[0061]圖3中所述的直流電源與三相電流轉換電路(61)如圖8所示，直流電源與三相電流轉換電路(61)包括三相四線電源的A相，指示燈(HW1)，變壓器(T7)，整流橋(UR)，萬能轉換開關(SA)，直流電源線( + 12V、-12V)，信號線(0V1、0V2、0V3)。三相四線電源的A相與變壓器(T7)的輸入端形成回路；三相四線電源的A相與塑殼式斷路器(66)的常開觸點、指示燈(HWl)相連再與三相四線電源的N相形成回路；變壓器(T7)的輸出端與整流橋(UR)輸入端相連，整流橋(UR)輸出端與直流電源線( + 12V、-12V)相連；變壓器(T7)的輸出信號線(OV)分別與萬能轉換開關(SA)的三個輸入端相連，萬能轉換開關(SA)的輸出端分別于信號線(0V1、0V2、0V3)相連。
[0062]本實用新型中的直流電源與轉換開關電路(61)、負載電流控制電路(63)和控制繼電器電路(62 )是實施例饋電柜負載電流的綜合控制系統，繼電器(KM3 )、繼電器(KM4 )的線圈供電電壓由進線柜中的PLC (11)提供和控制，PLC (11)與觸摸屏(2)進行RS232通信。觸摸屏(2)上有控制按鈕，包括升流按鈕和降流按鈕，當按下觸摸屏(2)上的升流按鈕時，繼電器(KM3)線圈得電；當按下觸摸屏(2)上的降流按鈕時，繼電器(KM4)線圈得電。當塑殼式斷路器(66)合閘后，其輔助常閉觸點斷開，繼電器(KM1)、時間繼電器(KM2)線圈失電，繼電器(KMl)的常閉觸點恢復到閉合狀態，如果此時繼電器(KM3)或繼電器(KM4)的線圈得電，繼電器(KM3 )或繼電器(KM4)的常閉觸點閉合，直流電動機(Ml~3 )就會正轉或反轉，進而改變單相調壓器(Tl~3)的變比，使得負載電流增大或減小。如果此時繼電器(KM3)或繼電器(KM4)的線圈沒有得電，按下饋電柜各路負載的升流按鈕(SBl)或降流按鈕(SB2)，直流電動機(Ml~3)也會正轉或反轉，進而改變負載側電流的大小。其中繼電器(KM3)的常閉觸點串接在升流按鈕(SBl)常開觸點所在的支路上，繼電器(KM4)的常閉觸點串接在降流按鈕(SB2)常開觸點所在的支路上，這是為了使觸摸屏(2)上的控制按鈕和饋電柜各路負載中的控制按鈕實現互鎖，不能同時導通，避免發生線路短路。塑殼式斷路器(66)分閘后，其常閉觸點閉合，繼電器(KM1)、時間繼電器(KM2)的線圈得電，繼電器(KMl)的常開觸點閉合，時間繼電器(KM2)的常閉觸點延時斷開，延時時間為20ms，使得電動機反轉，單相調壓器(Tl~3)輸出電壓恢復到零狀態即負載側斷電后負載電流自動降為零，避免發生危險。同時，為了保證負載電流降為零時，電動機能夠斷電停止轉動，由時間繼電器(KM2)的“延時斷開”特性與限位開關(SM)構成雙重保證。萬能轉換開關(SA)共有五個檔位，包括“A相電流”檔、“B相電流”檔、“C相電流”檔、“停止”檔、“三相電流”檔。當萬能轉換開關(SA)轉到“A相電流”檔，通過饋電柜的控制按鈕(SB1、SB2)控制負載A相電流的升降；當萬能轉換開關(SA)轉到“B相電流”檔，通過饋電柜的控制按鈕(SB1、SB2)控制負載B相電流的升降；當萬能轉換開關(SA)轉到“C相電流”檔，通過饋電柜的控制按鈕(SB1、SB2)控制負載C相電流的升降；當萬能轉換開關(SA)轉到“三相電流”檔，通過饋電柜的控制按鈕(SB1、SB2)控制負載三相電流的升降；當萬能轉換開關(SA)轉到“停止”檔，不能通過饋電柜的控制按鈕(SB1、SB2)控制負載電流的升降。將萬能轉換開關(SA)轉到不同檔位再配合控制按鈕(SB1、SB2)可以模擬配電系統的各種運行故障。
[0063]本實用新型進線柜中的調整電路(12)如圖9所示，調整電路(12)包括四個取樣電阻(耵、1?2、1?、1?4)，四個電位器(￥耵、￥1?2、￥1?、￥1?4)，電流表(六2)。取樣電阻(Rl)先與電位器(VRl)相 連再與第一路負載的A相電流互感器(CTa)形成回路；取樣電阻(R2)先與電位器(VR2)相連再與第二路負載的A相電流互感器(CTa)形成回路；取樣電阻(R3)先與電位器(VR3)相連再與第三路負載的A相電流互感器(CTa)形成回路；取樣電阻(R4)先與電位器(VR4)相連再與第四路負載的A相電流互感器(CTa)形成回路。四路負載的A相電流互感器(CTa)順次相連，相連后的兩個公共端與電流表(A2)相連。四路負載B相的調整電路(12)、C相的調整電路(12)與A相的調整電路(12)相同。
[0064]本實用新型中Rl阻值為8 Ω，R2阻值為16 Ω，R3阻值為16 Ω，R3阻值為32 Ω，VRK VR2、VR3、VR4阻值都為10 Ω，第一路負載電流表(Al)的變比為200:5，第二路負載電流表(Al)的變比為400:5，第三路負載電流表(Al)的變比為400:5，第四路負載電流表(Al)的變比為800:5，四路負載電流互感器(CTa)的變比為1000:5，調整電路(12)中的電流表(A2)所用的型號為SFN-A型，變比為1000:100，通過適當調節電位器(VR1、VR2、VR3、VR4)使得四路負載的A相總電流與電流表(A2)的A相總電流相等。同理可以使四路負載的B相、C相總電流與電流表(A2)的B相、C相總電流相等。
[0065]本實用新型中第二路負載(7)中的漏電保護電路(67)如圖10所示，漏電保護電路(67)包括三相四線電源的A相、塑殼式斷路器(66)的主觸點、電阻(R11)、電位器(VR21)、電流表(A3)和單刀開關(SI)。三相四線電源的A相與塑殼式斷路器(66)的主觸點、電阻(R11)、電位器(VR21)、電流表(A3)和單刀開關(SI)依次串聯。第二路負載(7)所用的塑殼式斷路器(66)的型號為NDM1L-225H/4430A，帶有漏電保護功能；電阻(Rll)的阻值為1000 Ω，電位器(VR21)為5000 Ω。塑殼式斷路器(66)的漏電電流可以通過旋鈕設定，當通過塑殼式斷路器(66)的電流超過設定值時，塑殼式斷路器(66)會進行保護跳閘。
[0066]本實用新型控制負載電流的運行程序流程圖如圖11所示:
[0067]開始一檢測萬能式斷路器狀態一檢測PLC通訊狀態一檢測塑殼式斷路器狀態一是否按下按鈕開關一N:是否繼續檢測，Y:負載電流升高或降低一是否繼續檢測一Y:返回檢測萬能式斷路器的狀態，N:結束。
[0068]實施例1
[0069]按照上述圖1?圖9的配置和本實施例所用的低壓配電控制綜合實驗平臺設備，進線柜的NDW1-2000萬能式斷路器(I)先進行整定，整定參數:過載長延時整定值800A，長延時整定時間20s ;短路短延時反時限整定值2400A，短路短延時定時限整定值4800A，短延時整定時間0.4s ;負載監控ILCl整定值800A，ILC2整定值700A。饋電柜負載側塑殼式斷路器整定，整定方法JMfEKJD電動機保護器的旋鈕，使其設定電流為2.5A(其額定電流為5A)，四路負載三相電流表(Al)變比依次為200:5、400:5、400:5和800:5，從而實現四路負載的額定電流分別為100A、200A、200A和400A。本實用新型低壓配電控制系統綜合實驗平臺，進線柜和饋電柜進行了整定匹配，通過饋電柜各路負載的控制按鈕或觸摸屏上的控制按鈕改變負載側電流，可以模擬配電系統正常運行和異常運行的各種工況，達到配合供配電理論教學的目的。
[0070]用本實用新型模擬實際配電系統的運行情況，其操作過程和結果是:
[0071]三相四線電源(A、B、C、N)進線供電，先按下萬能式斷路器的儲能按鈕和合閘按鈕，再合上電容柜的刀開關，并將四路負載的塑殼式斷路器手柄都旋到合閘位置，將萬能轉換開關(SA)轉到不同檔位，再通過升流按鈕(SBl)和降流按鈕(SB2)調節負載側的三相電流，從而可以模擬各類故障電流。進線柜面板上有觸摸屏，通信成功后，觸摸屏上顯示各路負載的電流值，可以通過觸摸屏上的升流按鈕和降流按鈕改變負載側電流值。[0072]結果:本實用新型裝置通過模擬負載側故障電流，不僅可以完成過電流保護實驗、三相不平衡保護實驗、漏電保護實驗和斷相保護實驗，還可以完成萬能式斷路器和塑殼式斷路器上下級配合，完成過電流可選擇實驗。觸摸屏通訊成功，通過控制按鈕改變負載側電流，可以完成配電系統運行實驗、遙測、遙控、遙信實驗。最后電容柜通過萬能轉換開關和智能無功功率補償控制器的配合，可以完成無功補償實驗。
【權利要求】
1.一種低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為該裝置的組成包括:進線柜、電容柜和饋電柜； 所述的進線柜的組成包括萬能式斷路器、觸摸屏和可編程邏輯控制器PLC和調整電路； 所述的電容柜的組成包括刀開關、控制系統、熱繼電器和補償電容；其中，刀開關與控制系統相連，控制系統與熱繼電器相連，熱繼電器與補償電容相連； 所述的饋電柜的組成包括第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載；第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載并聯； 進線柜由三相四線電源進線，經過萬能式斷路器通過母排分別與電容柜的刀開關、饋電柜的第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載相連；PLC分別與饋電柜的第一路負載、第二路負載、第三路負載、第四路負載、和萬能式斷路器相連；PLC與觸摸屏相連；調整電路分別與第一路負載、第二路負載、第三路負載和第四路負載相連。
2.如權利要求1所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的控制系統的組成包括萬能轉換開關、無功功率補償控制器和接觸器；萬能轉換開關與無功功率補償控制器通過信號線400相連；萬能轉換開關與接觸器通過信號線401相連；無功功率補償控制器與接觸器通過信號線402相連；刀開關與接觸器通過信號線404相連；熱繼電器與接觸器通過信號線403相連。
3.如權利要求1所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的第一路負載的組成包括直流電源與三相電流轉換電路、負載電流控制電路、控制繼電器電路、斷路器脫扣電路、負載電流主電路和塑殼式斷路器；塑殼式斷路器與萬能式斷路器通過連接線600相連；塑殼式斷路器與直流電源與三相電流轉換電路通過連接線601相連；塑殼式斷路器與負載電流控制電路通 過連接線602相連；塑殼式斷路器與控制繼電器電路通過連接線603相連；塑殼式斷路器與斷路器脫扣電路通過連接線604相連；直流電源與三相電流轉換電路與負載電流控制電路通過連接線605相連；控制繼電器電路與負載電流控制電路通過連接線606相連；負載電流控制電路與負載電流主電路通過連接線607相連；負載電流主電路與斷路器脫扣電路通過連接線608相連；第三路負載、第四路負載與第一路負載連接線路相同，第二路負載除了與第一路負載6上述的連接線路相同外，還包括漏電保護電路67，漏電保護電路67與塑殼式斷路器66通過連接線609相連。
4.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的負載電流主電路包括三相四線電源A、B、C、N，三個單相調壓器Tl、T2、T3，三個雙繞組變壓器T4、T5、T6，電流表Al，電動機保護器MB和三個電流互感器CTa、CTb、CTc ;三相四線電源的A相與單相調壓器Tl的進線端相連，單相調壓器Tl的出線端與雙繞組變壓器T4的進線端相連，雙繞組變壓器T4的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTa與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的B相與單相調壓器T2的進線端相連，單相調壓器T2的出線端與雙繞組變壓器T5的進線端相連，雙繞組變壓器T5的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTb與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的C相與單相調壓器T3的進線端相連，單相調壓器T3的出線端與雙繞組變壓器T6的進線端相連，雙繞組變壓器T6的出線端與電流表Al相連再穿過電動機保護器MB、電流互感器CTc與三相四線電源的N相形成回路。
5.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的斷路器脫扣電路由三相四線電源的A相、電動機保護器MB常閉觸點、復位按鈕SB3、繼電器KM5和塑殼式斷路器的分勵線圈QFF組成；三相四線電源的A相與電動機保護器MB的常閉觸點相連再串聯復位按鈕SB3、繼電器KM5的線圈與三相四線電源的N相形成回路；三相四線電源的A相與繼電器KM5的常閉觸點相連再串聯塑殼斷路器的分勵線圈QFF與三相四線電源的N相形成回路。
6.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的控制繼電器電路由三相四線電源的A相、塑殼斷路器的輔助常閉觸點、繼電器KM1、時間繼電器KM2、繼電器KM3、繼電器KM4和PLC輸出的信號線I+、2+、1-組成；三相四線電源的A相與塑殼式斷路器的輔助常閉觸點輸入端相連，塑殼斷路器的輔助常閉觸點的輸出端與繼電器KMl的線圈串聯，繼電器KMl的線圈與時間繼電器KM2的線圈并聯，繼電器KMl線圈的出線端與三相四線電源的N相相連；PLC輸出的信號線1+與繼電器KM3線圈的輸入端相連，繼電器KM3線圈的輸出端與信號線1-相連；PLC輸出的信號線2+與繼電器KM4線圈的輸入端相連，繼電器KM4線圈的輸出端與信號線1-相連。
7.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的負載電流控制電路包括直流電源線+12V、-12V，繼電器KM1，時間繼電器KM2，繼電器KM3，繼電器KM4，升流按鈕SB1，降流按鈕SB2，6個限位開關SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6，三個直流電動機M1、M2、M3，信號線0V1、0V2、0V3 ;直流電源線+12V與繼電器KMl常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器KM3常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器KM3的常閉觸點的輸入端相連；繼電器KM3常閉觸點的輸出端與升流按鈕SBl的三個常開觸點輸入端相連，升流按鈕SBl的三個常開觸點輸出端分別與降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器KM3常開觸點輸出端與降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸出端相連；降流按鈕SB2的三個常閉觸點的輸出端分別與限位開關SM1、SM3、SM5相連，直流電源線-12V與繼電器KMl常閉觸點相連后分為兩條支路，一條支路與三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸入端相連，另一條支路與繼電器KM4的常閉觸點的輸入端相連；繼電器KM4常閉觸點的輸出端與升流按鈕SBl的三個常閉觸點輸入端相連，升流按鈕SBl的三個常閉觸點輸出端分別與降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸入端相連；三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸出端與降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸出端相連；降流按鈕SB2的三個常開觸點的輸出端分別與限位開關SM2、SM4、SM6相連；直流電源線-12V與繼電器KMl常開觸點輸入端相連，繼電器KMl常開觸點輸出端與三個并聯的時間繼電器KM2延時觸點輸入端相連，三個并聯的時間繼電器KM2延時觸點輸出端分別與三個并聯的繼電器KM4常開觸點輸出端相連，限位開關SM1、SM2與直流電動機Ml輸入端相連，直流電動機Ml輸出端與信號線OVl相連，限位開關SM3、SM4與 直流電動機M2輸入端相連，直流電動機M2輸出端與信號線0V2相連，限位開關SM5、SM6與直流電動機M3輸入端相連，直流電動機M3輸出端與信號線0V3相連。
8.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的直流電源與三相電流轉換電路包括三相四線電源的A相，指示燈HWl，變壓器T7，整流橋UR，萬能轉換開關SA，直流電源線+12V、-12V，信號線0V1、0V2、0V3，三相四線電源的A相與變壓器T7的輸入端形成回路；三相四線電源的A相與塑殼斷路器的常開觸點、指示燈HWl相連再與三相四線電源的N相形成回路；變壓器T7的輸出端與整流橋UR輸入端相連，整流橋UR輸出端與直流電源線+12V、-12V相連；變壓器T7的輸出信號線OV分別與萬能轉換開關SA的三個輸入端相連，萬能轉換開關SA的輸出端分別與信號線OV1、0V2、0V3相連。
9.如權利要求1所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的調整電路包括四個取樣電阻R1、R2、R3、R4，四個電位器VR1、VR2、VR3、VR4和電流表A2 ;取樣電阻Rl先與電位器VRl相連再與第一路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R2先與電位器VR2相連再與第二路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R3先與電位器VR3相連再與第三路負載的A相電流互感器CTa形成回路；取樣電阻R4先與電位器VR4相連再與第四路負載的A相電流互感器CTa形成回路；四路負載的A相電流互感器CTa順次相連，形成的兩個公共端與電流表A2相連；四路負載B相的調整電路、C相的調整電路與A相的調整電路相同。
10.如權利要求3所述的低壓配電控制系統綜合實驗平臺裝置，其特征為所述的漏電保護電路包括三相四線電源的A相、塑殼式斷路器的主觸點、電阻R11、電位器VR21、電流表A3和單刀開關SI ;三相四線電源的A相與塑殼式斷路器的主觸點、電阻R11、電位器VR21、電流表A3和單刀開關SI依次串聯。
【文檔編號】H02J3/18GK203607847SQ201320607054
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】王景芹, 任曉琨, 黃赟鵬 申請人:河北工業大學