输出信号模拟装置及二次带负荷测试系统的制作方法

本发明涉及电力领域，尤其涉及输出信号模拟装置及二次带负荷测试系统。

背景技术：

在变电站中，电流互感器、电压互感器是连接一次设备和二次设备最关键的桥梁，是二次设备监测、分析、控制的依据。变电站的电流、电压回路系统基本接线都很复杂，特别是高电压等级变电站，其连接设备较多，回路极易出现开路和短路故障。

在以往的试验及交接规程中，一般都是在对变电站的各项常规试验完成后及对二次保护及回路检查完成后，直接对变电站进行启动试验，导致在变电站启动试验中，经常发生问题，主要如下：

电流回路类，如电流互感器二次开路、保护电流互感器回路极性错误等问题；

电压回路类，如电压互感器二次未引入保护装置、电压互感器二次极性错误等；

一次设备类，如一次设备相序错误等。

因此，变电站投运前，为了检验设备二次回路的接线可靠性，在全站二次系统交流回路已经连接调试完毕的情况下，宜进行二次模拟带负荷试验来检查一次设备相别的正确性、互感器变比和极性的正确性、互感器二次回路的完整性等。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出输出信号模拟装置及二次带负荷测试系统，以实现信号的模拟输出并通过信号的模拟输出来实现二次带负荷测试。

一方面，本发明提出输出信号模拟装置，包括：

连接在交流电源输出端的交流整流模块；

连接在交流整流模块输出端的直流逆变模块；

连接在直流逆变模块输出端的信号输出模块；

连接在交流电源输出端的电网同步模块，用于采集交流电源的频率和相位信息；

连接在信号输出模块输出端的输出检测模块；以及

输入端连接电网同步模块输出端、输出检测模块输出端，输出端连接直流逆变模块的控制模块，用于根据电网同步模块发送的采集交流电源的频率和相位信息、输出设置指令以及输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据来控制直流逆变模块的输出。

优选的，所述交流整流模块包括：全桥整流电路，所述全桥整流电路的输入端连接交流电源输出端，全桥整流电路的输出端连接直流逆变模块。

优选的，所述直流逆变模块包括：晶闸管逆变器，所述晶闸管逆变器的输入端连接交流整流模块的输出端，输出端连接信号输出模块，控制端连接控制模块。

优选的，所述信号输出模块包括：

电流输出模块，用于将直流逆变模块的输出交流电流信号，进行降压升流后输出大电流信号；

电压输出模块，用于将直流逆变模块的输出交流电压信号，进行降流升压后输出高电压信号。

优选的，所述控制模块包括：

人机交互接口，用于接收用户的输出设置指令；

与人机交互接口、电网同步模块以及输出检测模块连接的主控器，用于根据电网同步模块发送的采集交流电源的频率和相位信息、输出设置指令以及输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据来控制驱动器的输出；

驱动器，用于对直流逆变模块的输出进行驱动设置。

优选的，所述输出检测模块包括：

输入端连接电流输出模块，输出端连接控制模块的输出电流检测模块，用于检测电流输出模块输出的电流；

输入端连接电压输出模块，输出端连接控制模块的输出电压检测模块，用于检测电压输出模块输出的电压。

优选的，还包括：输入端连接交流整流模块输出端，输出端连接直流逆变模块输入端的直流滤波模块。

优选的，所述直流滤波模块包括：并联连接在交流整流模块输出端的电容。

本发明的有益效果：

根据电网同步模块发送的采集交流电源的频率和相位信息、输出设置指令以及输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据来控制直流逆变模块的准确输出。

另一方面，本发明提出二次带负荷测试系统，包括：

输出信号模拟装置，所述输出信号模拟装置连接在电流互感器和电压互感器的一次侧，用于模拟电流信号和电压信号的输出；以及

测试装置，所述测试装置连接在电流互感器和电压互感器的二次侧，用于对电流互感器、电压互感器的输出及电流互感器、电压互感器的二次回路进行检测。

优选的，所述测试装置采用继电保护装置。

本发明的有益效果：

通过输出信号模拟装置，分别生成稳定工作电压和稳定的负荷电流，从电流传感器和电压传感器的一次侧接入，模拟电流传感器和电压传感器的带负荷运行，利用测试装置实现带负荷测试。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一中交流整流模块的电路原理图；

图3是本发明实施例一中直流逆变模块的电路原理图；

图4是本发明实施例一中信号输出模块的结构示意图；

图5是本发明实施例一中电流输出模块的电路原理图；

图6是本发明实施例一中电压输出模块的电路原理图；

图7是本发明实施例一中输出检测模块的结构示意图；

图8是本发明实施例一中控制模块的结构示意图；

图9是本发明实施例一中直流滤波模块的结构示意图；

图10是本发明实施例一中直流滤波模块的电路原理图；

图11是本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例的基本思想是控制模块根据收到输出设置指令，以电网同步模块提供的数据为频率和相位参考基准点，形成输出控制信号，发送给直流逆变模块，并接收输出检测模块的反馈数据，根据反馈数据和输出设置指令的偏差来控制输出控制信号的大小，实现电流和电压的稳定控制输出。

基于以上构想，本发明提出一种输出信号模拟装置，如图1所示，包括：

连接在交流电源输出端的交流整流模块；

连接在交流整流模块输出端的直流逆变模块；

连接在直流逆变模块输出端的信号输出模块；

连接在交流电源输出端的电网同步模块，用于采集交流电源的频率和相位信息；

连接在信号输出模块输出端的输出检测模块；以及

输入端连接电网同步模块输出端、输出检测模块输出端，输出端连接直流逆变模块的控制模块，用于根据电网同步模块发送的采集交流电源的频率和相位信息、输出设置指令以及输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据来控制直流逆变模块的输出。

在一实施例中，交流整流模块包括：全桥整流电路，所述全桥整流电路的输入端连接交流电源输出端，全桥整流电路的输出端连接直流逆变模块。

如图2所示，全桥整流电路包括二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6组成的全桥整流电路，全桥整流电路将交流电源输出的交流电信号转变为直流电信号。

在一实施例中，直流逆变模块包括：晶闸管逆变器，所述晶闸管逆变器的输入端连接交流整流模块的输出端，输出端连接信号输出模块，控制端连接控制模块。

如图3所示，晶闸管逆变器由晶闸管q1、q2、q3、q4、q5、q6组成。直流逆变模块是采用电力电子技术，通过接收操作控制模块的控制信号，将直流电信号转变为交流电流信号和交流电压信号。

在一实施例中，如图4所示，信号输出模块包括：

电流输出模块，用于将直流逆变模块的输出交流电流信号，进行降压升流后输出大电流信号；

电压输出模块，用于将直流逆变模块的输出交流电压信号，进行降流升压后输出高电压信号。

具体的，如图5所示，电流输出模块包括连接在直流逆变模块输出端的变压器t1，变压器t1将直流逆变模块的输出交流电流信号，进行降压升流后输出大电流信号。

具体的，如图6所示，电压输出模块包括连接在直流逆变模块输出端的变压器t2，变压器t2将直流逆变模块的输出交流电压信号，进行降流升压后输出高电压信号。

在一实施例中，电网同步模块是采用同步锁相技术，将交流电源通过同步电压互感器转换为交流信号，再通过模数转换，实现采集交流电源的频率和相位信息，并将数据发送给控制模块。

在一实施例中，如图7所示，输出检测模块包括：

输入端连接电流输出模块，输出端连接控制模块的输出电流检测模块，用于检测电流输出模块输出的电流；

输入端连接电压输出模块，输出端连接控制模块的输出电压检测模块，用于检测电压输出模块输出的电压。

具体的，输出电流检测模块是通过电流传感器将电流输出模块输出电流转变为电流信号，经过模数转换后，实现采集电流输出模块的交流电流幅值和相位，并将数据发送给操作控制模块。

具体的，输出电压检测模块是通过电压传感器将电压输出模块输出电压转变为电压信号，经过模数转换后，实现采集电压输出模块输出的交流电压幅值和相位，并将数据发送给操作控制模块。

在一实施例中，如图8所示，控制模块包括：

人机交互接口，用于接收用户的输出设置指令；

与人机交互接口、电网同步模块以及输出检测模块连接的主控器，用于根据电网同步模块发送的采集交流电源的频率和相位信息、输出设置指令以及输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据来控制驱动器的输出；

驱动器，用于对直流逆变模块的输出进行驱动设置。

具体的，人机交互接口与上位机或者服务器的输出端口连接，用户通过上位机或者服务器根据输出需求输入输出设置指令，人机交互接口接收输出设置指令后发送到主控器。主控器接收人机交互接口输出的输出设置指令、电网同步模块输出的交流电源的频率和相位信息，还接收输出检测模块对信号输出模块检测的反馈数据。若人机交互接口输出的输出设置指令与输出模块检测的反馈数据的大小有偏差，则对驱动器的输出大小调整为输出设置指令所要求输出大小；若人机交互接口输出的输出设置指令与输出模块检测的反馈数据的大小有偏差，则不对驱动器的输出大小进行调整。同时，主控器根据电网同步模块输出的交流电源的频率和相位信息，对驱动器输出的交流电源的频率和相位信息设定为与电网同步模块相同。驱动器在接收到主控器的输出控制信号实现输出。

通过本装置的模拟输出，一方面能够对模拟输出的电流和电压信号的大小进行准确的控制，另一方面能够实现与交流电源输出的频率和相位实现同步，输出更加稳定。

作为本实施例的优选，如图9所示，本装置还包括：输入端连接交流整流模块输出端，输出端连接直流逆变模块输入端的直流滤波模块。

具体的，如图10所示，直流滤波模块包括：并联连接在交流整流模块输出端的电容c1、c2。通过电容c1、c2来稳定交流整流模块输出的直流信号，减少直流电压波动。

实施例二

本实施例的基本思想是基于在现有的试验及交接规程中，在对变电站的各项常规试验完成后及对二次保护及回路检查完成后,直接对变电站进行启动试验，导致在变电站启动试验中经常发生问题，因此在变电站投运前，为了检验设备二次回路的接线可靠性，在全站二次系统交流回路已经连接调试完毕的情况下，宜进行二次模拟带负荷试验来检查一次设备相别的正确性、互感器变比和极性的正确性、互感器二次回路的完整性等。本实施例通过实施例一中的输出信号模拟装置来模拟输出带负荷，通过测试装置来实现检测。

基于以上构思，本发明提出二次带负荷测试系统，如图11所示，包括：

输出信号模拟装置，所述输出信号模拟装置连接在电流互感器和电压互感器的一次侧，用于模拟电流信号和电压信号的输出；以及

测试装置，所述测试装置连接在电流互感器和电压互感器的二次侧，用于对电流互感器、电压互感器的输出及电流互感器、电压互感器的二次回路进行检测。

做为优选，本实施例中的测试装置采用继电保护装置。继电保护装置是指当电力系统中的电力元件(如发电机，线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。继电保护装置可以实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制，如自动重合闸，备用电源自动投入，遥控，遥测等。

在具体的实际工作环境中，输出信号模拟装置的输入端连接三相交流电源输出端输出信号模拟装置输出的三相大电流接入电流互感器的一次侧，同时将输出信号模拟装置输出的三相高电压接入电压互感器的一次侧，输出信号模拟装置输出用户所要求的三相电流值和三相电压值，在检修状态下模拟变电站带负荷运行状态。

在此模拟带负荷运行状态下，工作人员可根据继电保护装置相关规程，对一次设备相别的正确性、互感器变比和极性的正确性、互感器二次回路的完整性等检查，可以有效降低设备投运时继电保护装置等二次系统不正确动作的风险和减少电网运行隐患，对电站的检查和故障排除起到更加方便快捷的作用。

通过输出信号模拟装置，分别生成稳定工作电压和稳定的负荷电流，从电流传感器和电压传感器的一次侧接入，模拟电流传感器和电压传感器的带负荷运行，利用测试装置实现带负荷测试。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。