[發(fā)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(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111707904A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)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

本發(fā)明公開一種含弧光接地可變結構的配電網物理模擬實驗系統(tǒng)，根據牛頓的相似理論建立小容量、微型化、模塊化的物模仿真系統(tǒng)，包括無窮大系統(tǒng)模塊、配電變壓器模塊、電纜和架空輸電線路模塊、中性點接地方式模塊、開關與測量系統(tǒng)模塊、各種負荷系統(tǒng)模塊、監(jiān)控和檢測模塊、故障模擬模塊、弧光模擬模塊。通過各模塊組合，靈活搭建不同配電網拓撲結構。構建低電壓弧光接地試驗系統(tǒng)，采用微米級步長控制，移動石墨放電極間隙形成弧光放電，通過波形記錄儀監(jiān)測電網的運行狀態(tài)，記錄分析弧光放電故障波形，開展配電網試驗研究。本發(fā)明建立真實反映原型系統(tǒng)物模和故障模擬試驗平臺，進行斷線、短路等暫態(tài)故障信息還原、弧光接地或者弧光經高阻接地模擬。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)配電自動化技術領域，更具體地，涉及一種含弧光接地可變結構的配電網物理模擬實驗系統(tǒng)。

背景技術

中國發(fā)明申請CN106199310A一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法，該申請在真實的10kV輸電線路上，采用大容量電阻器和熔斷器與弧光放電模型的接地電極接地，通過脈沖信號控制弧光放電模型的步進電機實現間歇性弧光放電。但是此發(fā)明申請方案的實驗要受到很多條件限制，是在特定條件下的電力公司現場弧光接地實驗，不能也不能做相間故障，不具備通用性。不適合探索事物規(guī)律的科學研究實驗。

中國發(fā)明申請CN108169602A一種配電網故障模擬裝置，該申請包括三相故障接口、故障接口控制開關、三相采集單元、三相相間短路電抗、相間短路阻抗控制開關、三相相間短路電阻、單相接地短路模擬單元；能夠模擬配電網常見的相間短路故障和各種單相接地故障。但是這個實驗裝置是在實驗室內應用，但是配電網故障試驗包括有金屬性故障、過渡電阻故障、弧光接地故障等，該裝置不具備弧光接地試驗功能。

中國發(fā)明申請CN103021241A一種低電壓電力系統(tǒng)動態(tài)模擬系統(tǒng)，該申請包括發(fā)電機組、輸配電變壓器、線路的物理模型、負載和配電網；所述輸配電變壓器將高電壓電變?yōu)榈碗妷?；所述線路的物理模型根據等值電路計算出電阻、電容、電感的數值，用電阻、電容、電感搭出電力線路的等值電路。但是這個實驗系統(tǒng)占地面積非常大，試驗模型的拓撲結構不易更改，不具備配電網的接地方式模擬，更不能開展配電網弧光接地試驗。

中國發(fā)明申請CN110609202A一種10kV-66kV配網間歇性弧光接地真型模擬試驗裝置。該申請包括MCU處理單元、按鍵板、開關量輸出單元以及連接在配網中相線與地之間的間歇性弧光接地觸發(fā)單元；通過控制間歇性弧光接地觸發(fā)單元的受控端，來控制弧光產生。這個試驗裝置是在10kV-66kV真實系統(tǒng)僅僅進行弧光接地試驗，并且受到很多條件限制，不具備通用性，不適合在實驗室進行動態(tài)模擬試驗的科學探索。

發(fā)明內容

針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決在目前的小電流接地系統(tǒng)中，尚無法做到對弧光接地故障的可靠辨識，單相弧光接地故障往往會伴隨有嚴重的電磁暫態(tài)過電壓等安全問題，必須建立一個可以靈活改變配電網拓撲結構物理模型對電弧暫態(tài)特性進行試驗研究的技術問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供一種含弧光接地可變結構的配電網物理模擬實驗系統(tǒng)，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(tǒng)模塊、弧光模擬器及監(jiān)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(tǒng)模塊用于模擬靜止負荷和旋轉負荷；

所述弧光模擬器及監(jiān)控裝置用于模擬弧光，通過監(jiān)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(tǒng)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。