[發明專利]一種含弧光接地可變結構的配電網物理模擬實驗系統

在審

• 申請號: 202010554852.0
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111707904A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張鳳鴿;楊德先
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52;G01R31/58;G01R1/04;G01R1/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種含弧光接地可變結構的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，包括：多個開關與測量控制模塊、多個電纜與架空線路模塊、各種負荷系統模塊、弧光模擬器及監控裝置、故障模擬模塊以及無窮大電源模塊；

所述多個開關與測量控制模塊用于配電網各開關的跳閘和合閘控制，以及各開關上的電流和電壓測量經互感器的二次回路測量；

所述多個電纜與架空線路模塊用于模擬不同類型和不同長短的架空和電纜線路；

所述各種負荷系統模塊用于模擬靜止負荷和旋轉負荷；

所述弧光模擬器及監控裝置用于模擬弧光，通過監測弧光電流，控制弧光電流大小；

所述故障模擬模塊用于模擬實際系統中的金屬性短路故障和通過過渡電阻的短路故障；

所述無窮大電源模塊用于模擬配電網進線電源的等值容量和等值內阻抗。

2.根據權利要求1所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，還包括：監控與檢測模塊、故障錄波儀以及中性點接地方式模塊；

所述監控與檢測模塊用于監測配電網正常情況下的電壓和頻率，控制電流和功率大小；

所述故障錄波儀用于動態實時記錄配電網各支路的穩態電流、暫態電流以及電壓波形；

所述中性點接地方式模塊用于模擬原型系統的經電抗器接地、經小電阻接地和不接線三種方式。

3.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述配電網物理模擬實驗系統為抽屜式可變拓撲結構。

4.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述配電網物理模擬實驗系統將原型系統按照模擬比縮小到模型系統中，各模擬元件與原型元件具有相同的物理性質和標幺值。

5.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述各種負荷系統模塊包括電阻負荷和電動機負荷。

6.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述多個電纜與架空線路模塊包括：模擬架空線路和模擬電纜線路；配備7個模擬線路開關、14條模擬線路以及6個阻性負載和1個旋轉負荷，通過搭積木式靈活組網，可以組成不同模型。

7.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述多個電纜與架空線路模塊能夠模擬中性點不接地系統、經消弧線圈接地、經電阻接地共三種接地方式；可以靈活配置成架空線路、電纜線路以及架空電纜線路混合線路。

8.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述配電網物理模擬實驗系統有豐富接口和靈活故障點設置，可以開展三相故障試驗、相間故障試驗以及單相故障試驗。

9.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述弧光模擬器及監控裝置包括：石墨動觸頭、石墨靜觸頭、壓力傳感器、壓力數顯表以及監控裝置；

所述石墨靜觸頭經絕緣子與壓力傳感器連接；

所述壓力數顯表顯示傳感器所承受的壓力，壓力達到設定值時，發出觸頭接觸信號；

所述監控裝置實時監測弧光放電回路電流，電流達到定值時，發出電弧光出現信號；石墨動觸頭由步進電機驅動，通過步進電機調節所述石墨動觸頭和石墨靜觸頭之間的距離，當石墨動觸頭和石墨靜觸頭對應的兩電極間電壓升高時，正負離子被電場加速，空氣被電離時，溫度隨之急劇上升產生電弧。

10.根據權利要求1或2所述的配電網物理模擬實驗系統，其特征在于，所述故障模擬模塊在模型元件上實現各種類型的短路故障的模擬，模擬變壓器的短路故障、輸電線路中不同模型元件的各種不同類型故障，以實現開關跳合閘角度精確控制；

所述故障模擬模塊精確判斷交流電壓過零點的時刻，根據測得機械開關的動作時間，計算出指令發出時間，以滿足跳合閘角度；根據事先測得的開關動作時間以計算出指令發出延時時間；通過跳合閘角程序控制器控制每個短路點的短路發生時刻和短路持續時間，同時可實現多個開關的動作時間及配合或者用于對開關跳合閘角度的控制。