一种高压电气设备过电流保护实训系统及其实训方法与流程

本发明涉及一种电工实训系统及其实训方法，特别是一种用于高压电网培训二次回路继电保护实训系统及其实训方法，具体地说是一种高压电气设备过电流保护实训系统及其实训方法。

背景技术：

二次回路是供电系统安全稳定运行的重要保证，特别是过电流保护系统，其运行状况直接反应了电网的运行状态，由于电力线路更新的滞后性，随着线路负载的不断增加，供电线路运行一段时间之后过载过流等故障发生率越来越高，熟悉过流保护相关知识，熟练掌握过流保护系统的组成结构、运行原理和维护检修技能是电网操作人员的基本技能。

由于过电流保护系统运行的抽象性，特别是三段式电流保护等在教学培训过程中往往停留在理论分析上，在实践操作中大部分还是采用实物演示和单个过电流保护系统训练的方式，达不到综合电流保护系统的完整演示，而且危险性大，实训成本高，在实训过程中对于不同过电流保护的相互关系和作用难以展现，教学效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前电工，特别是高压电工培训过程中过电流保护系统实训系统缺乏，系统性完整性较差的问题，发明一种高效综合安全的实训系统及其实训方法。

本发明的技术方案是：

一种高压电气设备过电流保护实训系统，其特征是由动作电流产生装置和多种过电流保护系统装置构成，所述的动作电流产生装置由可调变压器Y1和多挡降压变压器Y2构成，用于产生实训过程中需要的过电流信号；可调变压器Y1通过旋钮产生任意电压值的交流电压；多挡降压变压器Y2实现对各过电流保护系统电流继电器的电流线圈供电，根据所选择过电流保护系统种类和数量的不同，可调电流大小I_in是变化的，Y2多档位可以保证在各种情况下都可以提供大小合适的电流以供试验使用；所述的多种电流保护系统装置包括：速断保护系统、定时限速断保护系统、定时限过流保护系统、反时限过流保护系统以及数字式过流保护系统；在使用过程中根据不同的培训需求，选择不同的电流保护系统进行组合使用，将不同电流保护系统的电流线圈串联后由多挡降压变压器Y2进行供电，通过多挡降压变压器Y1进行输入电流调整。

所述的速断保护系统由过流继电器I、信号继电器I和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器I的动作电流I₁，触发电流继电器I后信号继电器I发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的定时限速断保护系统由过流继电器II、时间继电器II、信号继电器II和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器II的动作电流I₂和时间继电器II的动作时间t₂，触发电流继电器II后经过t₂时间后信号继电器II发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的定时限过流保护系统由过流继电器Ⅲ、时间继电器Ⅲ、信号继电器Ⅲ和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器Ⅲ的动作电流I₃和时间继电器Ⅲ的动作时间t₃，触发电流继电器Ⅲ后经过t₃时间信号继电器Ⅲ发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的反时限过流保护系统由反时限过流继电器Ⅳ、信号继电器Ⅳ和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定反时限过流继电器的动作电流I₄，触发反时限过流继电器后信号继电器Ⅳ发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的数字式过流保护系统由数字式过流继电器V和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定数字式过流继电器V的动作电流I₅，触发数字式过流继电器V后逻辑处理由数字式过流继电器V自身内部进行，数字式过流继电器V输出开关控制绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作。

本发明的技术方案之二是：

一种高压电气设备过电流保护实训方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）根据不同的培训需求，确定所需要选用的过电流保护系统；

（2）通过短路开关的打开和闭合，选择对应的过电流保护系统，各过电流保护系统电流线圈串联，形成过电流综合保护系统；

（3）根据实训需求，设定各过电流保护系统的电流动作值和动作时间参数；

（4）通过动作电流产生装置调节输入电流大小和变化时间；

（5）分析不同输入电流特性对过电流综合保护系统的影响。

本发明的有益效果是：

本发明简单，易行，可直观显示各种电流保护系统的运行特性，展示各系统之间的联系，可有效取得良好实训效果。

附图说明

图1为本发明的过电流保护综合实训系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1所示。

一种高压电气设备过电流保护实训系统，它由动作电流产生装置和多种过电流保护系统装置构成，所述的动作电流产生装置由可调变压器Y1和多挡降压变压器Y2构成，用于产生实训过程中需要的过电流信号；可调变压器Y1通过旋钮产生任意电压值的交流电压；多挡降压变压器Y2实现对各过电流保护系统电流继电器的电流线圈供电，根据所选择过电流保护系统种类和数量的不同，可调电流大小I_in是变化的，Y2多档位可以保证在各种情况下都可以提供大小合适的电流以供试验使用；所述的多种电流保护系统装置包括相互串接相连的过电流速断保护系统、定时限速断保护系统、定时限过流保护系统、反时限过流保护系统以及数字式过流保护系统；过电流速断保护系统、定时限速断保护系统、定时限过流保护系统、反时限过流保护系统以及数字式过流保护系统中的过流继电器两端均并联有短路开关以便于进行实验选择；在使用过程中根据不同的培训需求，通过打开或关闭短路开关，可选择不同的电流保护系统进行组合使用，将不同电流保护系统的电流线圈串联后由多挡降压变压器Y2进行供电，通过多挡降压变压器Y1进行输入电流调整。所述的速断保护系统由过流继电器I、信号继电器I、短路开关和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器I的动作电流I₁，触发电流继电器I后信号继电器I发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的定时限速断保护系统由过流继电器II、短路开关、时间继电器II、信号继电器II和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器II的动作电流I₂和时间继电器II的动作时间t₂，触发电流继电器II后经过t₂时间后信号继电器II发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的定时限过流保护系统由过流继电器Ⅲ、短路开关、时间继电器Ⅲ、信号继电器Ⅲ和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定电流继电器Ⅲ的动作电流I₃和时间继电器Ⅲ的动作时间t₃，触发电流继电器Ⅲ后经过t₃时间信号继电器Ⅲ发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的反时限过流保护系统由反时限过流继电器Ⅳ、短路开关、信号继电器Ⅳ和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定反时限过流继电器的动作电流I₄，触发反时限过流继电器后信号继电器Ⅳ发出信号，绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作；所述的数字式过流保护系统由数字式过流继电器V、短路开关和红绿指示灯构成，绿色指示灯表示系统没有发生动作，红色指示灯表示系统发生动作，设定数字式过流继电器V的动作电流I₅，触发数字式过流继电器V后逻辑处理由数字式过流继电器V自身内部进行，数字式过流继电器V输出开关控制绿色指示灯熄灭，红色指示灯工作，表明系统已经开始工作。

实施例二。

一种高压电气设备过电流保护实训方法，它包括如下步骤：

（1）根据不同的培训需求，确定所需要选用的过电流保护系统；

（2）通过短路开关的打开和闭合，选择对应的过电流保护系统，各过电流保护系统电流线圈串联，形成过电流综合保护系统；

（3）根据实训需求，设定各过电流保护系统的电流动作值和动作时间参数；

（4）通过动作电流产生装置调节输入电流大小和变化时间；

（5）分析不同输入电流特性对过电流综合保护系统的影响。

详述如下：

本发明的过流保护综合实训台的原理与结构组成如图1所示，通过并联在各过渡继电器两端的短路开关来实现调整串联接入保护系统运行的过流保护方式，在使用过程中，首先设定各保护系统的动作电流值和动作时间值，其次由可调变压器调整输入电压，进而改变流经系统的电流值，即可实现多种电流保护综合运行的模拟演示。

如进行速断保护和定时限过流保护实习时，将其他三种保护系统（定时限速断保护系统、反时限过流保护系统、数字式过流保护系统）的短路开关闭合，使得仅有速断保护和定时限过流保护两个系统工作，此时过流继电器I和过流继电器Ⅲ的电流线圈串联在工作回路中，调整多挡变压器挡位，使其处于较低电压处，通过可调变压器的调整，即可实现试验回路输入电流的调节。

为了有效演示各电流保护系统的工作过程，可将试验参数调整幅度变大，调整速断保护动作电流I₁为3A，调整定时限过流保护动作电流I₃为1.5A，动作时间t₃为2s。通过可调变压器调整电流区域为0A~1.5A、1.5A~3A、3A以上三个范围，当输入电流大小为1A时，此时系统工作，且工作电流处于两种保护动作电流阈值之下，两者都不发生动作；当输入电流大小2A时，此时对于速断保护系统来说，电流值小于动作电流，系统不会动作，对于定时限过流保护系统来说，此时电流值超过动作电流，电流继电器Ⅲ发出信号，若持续时间没达到2S，则系统依然不发生动作，若时间超过2S，则时间继电器Ⅲ动作触发信号继电器Ⅲ发出信号，使得指示灯发生变化，系统显示定时限过流保护系统发生动作，速断保护系统没有发生动作，对于实际电路的故障来说，电路中的电流值过大，可能是由于负载过大等原因造成，但是没有发生短路或者严重过载现象；当输入电流大小超过2A后，过流继电器I和过流继电器Ⅲ都超过动作电流而发出信号，此时速断保护系统在过流继电器1发出信号后迅速传输至信号继电器1，系统显示速断保护系统动作，切断工作电路，此时由于信号继电器I发出信号的速度远大于时间继电器Ⅲ所设定的电流持续时间，因此定时限过流保护系统并未发出故障信号，此时系统显示速断保护系统发生动作，瞬间电流过大，有可能的故障是短路等危害程度较重的故障。

同理可进行多种组合试验，提高学生的动手动力，强化实际体验过程，加深学习印象。

由上可知，本发明能实现：

（1）将多种电流保护系统综合，在低压条件下实现过流保护系统的模拟与演示；

（2）可灵活调整，展示不同电流保护系统的工作原理和各电流保护系统之间的相互关系。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。