专利名称：仿真实训系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对电工进行培训的仿真实训系统，特别是一种模拟用户线 路剩余电流和负荷，并在达到跳闸保护状态时实施保护的的培训系统。
背景技术：
在电力系统的中基层配电站(所)中，配备有用电检查员、配电运行维护工(变 配电所值班工)、配电试验检修工、农网配电营业工、继电保护工、直流设备检修工、变 电所调试检修员、电测仪表工等工作人员，为了保证变电站(所)的安全稳定运行，需要 对其进行技术培训。
一般来讲，进行培训首先必须进行理论性的讲解(讲解、图片、多媒体教 学)，然后再进行仿真，以便加深学员的理解，锻炼其动手能力。但是现有的仿真设 备只是较小的仿真系统，和现实系统设备有很大差别，不能深入了解各个设备的性能指 标、技术参数、及其系统之间和其他设备的配合和相互关联。利用这种小型仿真设备的 培训方式理论性强但缺乏实际动手能力的训练，使得培训效果不佳。如果到现场进行培 训，对学员的人身安全性又不能保证，而且还可能损坏现场设备。
电力系统中，剩余电流保护器和负荷断路器是非常重要的设备。由于相关技术 日新月异，剩余电流保护器和负荷断路器的种类形式也日益多样，如何进行剩余电流保 护器和负荷断路器的使用培训与检测校验是当务之急。发明内容
本发明的目的是提供仿真实训系统，能够满足相关设备的培训和和检定，使学 员可以在更加真实的环境中学习相关设备的使用，熟悉操作过程和保护，方便系统检定 工作和培训考核。
为实现上述目的，本发明的方案是仿真实训系统，包括三相四线程控电压 源，该电压源输出依次连接有漏电流、过载保护装置、隔离变压器、各相电流表与隔离 开关，隔离开关输出端连接一个仿真剩余电流电路，该仿真剩余电流电路由依次串设的 剩余电流保护器、拨码开关、漏电流负载箱构成，拨码开关的三组开关输入端分别对应 连接剩余电流保护器的三相输出端，拨码开关的三组开关输出端分别对应连接漏电流负 载箱的三相负载，该三相负载呈星形连接，中性点连接到剩余电流保护器的输入端中性 线。拨码开关采用拨码开关盘。
学员在真实环境下学习剩余电流保护器的相关知识，进行实际演练，按照真实 的配电系统进行标准化操作，这样即使到现实的系统中，也不再陌生。通过设置不同的 剩余电流让学员更清楚的了解剩余电流保护器的工作原理及动作条件；通过观察剩余电 流保护器的显示窗及指示灯可以使学员更快更准的找到漏电流的相别即剩余电流保护器 动作时的漏电流。使学员深入了解、分析，提高排查、解决故障的技能水平，提高应付 突发事件的能力，对用电检查人员、配电运行维护工(针对变配电所值班工)、配电试验检修工、农网配电营业工、电能计量人员等相关工种人员的岗位综合业务水平和现场实 际操作水平都有较大提升。当然该实训系统除了可以做技能培训外，还可以作为考核、 竞赛和技术鉴定用。
进一步的，所述隔离开关的输出端还连接一个仿真负荷电路，该仿真负荷电路 包括一个电流继电控制器及一个输入端与隔离开关对应连接的三相四线负荷断路器；所 述负荷断路器的每相输入端与输出端之间均连接有对应相的虚负荷电流源支路，所述虚 负荷电流源支路与负荷断路器的对应相构成的回路中设置有对应相的电流传感器，所述 虚负荷电流源支路包括串联的虚负荷电流源与对应相的控制接触器的至少一个常开触 头；所述电流继电控制器包括A、B、C三相电流继电器，各相电流继电器的输入端连 接所述对应相的电流传感器，各相电流继电器的触头与对应相的控制接触器线圈(J1， J2, J3)串联形成的串联支路接设在负荷断路器对应相输出端与中性线输出端之间。
进一步的，所述仿真负荷电路还设有虚负荷电流源保护电路。
进一步的，所述虚负荷电流源保护电路包括所述负荷断路器的其中一相输入 端与中性线输入端之间串接有一个保护接触器的线圈(J4)与所述任一相的控制接触器 的辅助常闭触头(K33)；所述各相虚负荷电流源分别与所述保护接触器的三个常开触头(K41，K42，K43)对应并联。
进一步的，所述虚负荷电流源保护电路包括所述负荷断路器的其中一相输入 端与中性线输入端之间串接有一个保护接触器的线圈(J4)与一个中间继电器的常闭触 头(K7)；所述中间继电器的线圈(J7)连接在负荷断路器输出端与中性线输出端之 间，所述各相虚负荷电流源分别与所述保护接触器的三个常开触头(K41，K42，K43) 对应并联。
进一步的，所述虚负荷电流源支路中的控制接触器有两个常闭触头，分别连接 在虚负荷电流源的两端。
增加了仿真负荷电路，通过虚负荷电流源设置不同的负荷电流，让学员清楚的 了解负荷断路器的工作原理及动作条件；通过设置断路器的各个参数，让学员掌握断路 器各种参数的设置，通过观察断路器的各个状态，让学员更好的掌握断路器各种状态指 示的真正含义。本系统适用于各种剩余电流保护器和负荷断路器，满足多品种、多规 格、多厂家的设备适应性要求。
图1是本发明的系统图；图2是负荷断路器C相电路原理图A； 图3是负荷断路器C相电路原理图B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的一种用于剩余电流保护器与负荷断路器培训的仿真实训系统，包 括三相四线程控电压源，该电压源输出依次连接有漏电流、过载保护装置(图中综合保 护板)、隔离变压器、各相电流表与隔离开关，隔离开关输出端连接一个仿真剩余电流电路，该仿真剩余电流电路由依次串设的剩余电流保护器、拨码开关、漏电流负载箱构 成，拨码开关的三组开关输入端分别对应连接剩余电流保护器的三相输出端，拨码开关 的三组开关输出端分别对应连接漏电流负载箱的三相负载，该三相负载呈星形连接，中 性点连接到剩余电流保护器的输入端中性线。
本发明的仿真系统模拟三相四线中性点直接接地的低压电网供电系统，采用 TN-C的保护方式，即系统内部采用接零保护，且中性线和保护线合一的方式，配合漏电 保护器(ΙΔι^30ιηΑ，时间<0.1S)仿真实现安全保护；当误操作造成短路时，则由漏电 保护器(图中综合保护板包括电压型漏电保护器、电流型过载保护器)，总空气开关和 保险管等予以处理；系统具有电压型漏电保护器，防止机壳带电(时刻检测机壳和零线 之间的电压，大于5V将切断电源并报警)；系统具有电流型过载保护器(可根据需要调 节保护值)；系统具有报警切断电源锁定电路，确保操作者的人身安全，同时也保证了 设备的安全；系统采用隔离变压器，确保人身安全。隔离变压器到隔离开关之间的三个 电流表能够实时检测整个线路中的工作电流。剩余电流保护器作为一种保护电器，是防 止人身电击、电气火灾及电气设备损坏的有效设施。剩余电流保护器采用自动切断电源 的保护方式。在直接接触防护中用于防止电击危险的基本保护措施的附加保护，在间接 接触防护中用于防止发生接地故障时电气设备外露、可导电部分持久带有危险电压而引 发电击危害或持续电弧电流引发电气火灾危害。
仿真剩余电流电路的仿真原理如下通过控制上述拨码开关对剩余电流保护器 的各个回路中接入的不同电阻负载，以此来实现剩余电流的产生。当剩余电流超限，剩 余电流保护器便会动作。
通过对剩余电流保护器数码管显示窗的观察，可以判断出当前剩余电流保护器 的工作状态、缺相接地电流变化引起剩余电流超限的相别、剩余电流保护器动作时的剩 余电流等，从而达到让学员熟悉剩余电流保护器的工作原理、动作条件、及如何通过观 察剩余电流保护器的显示窗及各个指示灯来精确的判断故障的相别。
隔离开关的输出端还连接一个仿真负荷电路，该仿真负荷电路包括一个电流继 电控制器与一个输入端与隔离开关对应连接的三相四线负荷断路器，负荷断路器保护采 用自动切断电源的保护方式。在负荷超过设置的正常电流值时，断路器动作切断电源。
负荷断路器的每相输入端与输出端之间均连接有对应相的虚负荷电流源支路， 虚负荷电流源支路与负荷断路器的对应相构成回路(即断路器合闸后的电流回路)，回 路中设置有对应相的电流传感器。虚负荷电流源支路包括串联的虚负荷电流源与对应 相的控制接触器的两个常开触头(K31，K32)，两触头分别连接在虚负荷电流源的两 端。
所述电流继电控制器包括A、B、C三相电流继电器(JK4，JK5, JK6)，各相电流继电器的输入端连接对应相的电流传感器(连接点如图中标号Φ ... )，各相电流继电器的触头与对应相的控制接触器线圈(Jl，J2，J3)串联形成的串联支路接设在负荷断路器对应相输出端与中性线输出端之间。
如图1所示的系统，由于各相的电路结构基本相同，下面以C相为例进行具体说 明，如图2所示负荷断路器的输入端C与输出端C’之间连接有C相的虚负荷电流源支路，电流源电 路与断路器构成C相的合闸回路,C相的虚负荷电流源支路包括串联的虚负荷电流源与 控制接触器的两个常开触头(K31，K32)，控制接触器的两个常开触头(K31，K32) 分别连接在虚负荷电流源的两端。
负荷断路器输出端C’与中性线输出端N’之间串接有控制接触器的线圈J3与 C相的电流继电器JK6的常闭触头；C相电流继电器JK6的控制部分安装在电流继电控制 器中，输入连接C相合闸回路中的电流互感器，采样C相合闸回路的电流，当流过C相 的电流从有到无，电流继电控制器中的单片机控制电流继电器JK6动作，其常闭触头断 开。
仿真负荷电路还设有虚负荷电流源保护电路，本文给出两种实现方式 第一种方式如图2所示，虚负荷电流源保护电路包括负荷断路器的其中一相(这里是C相， A、B相当然也可以)输入端C与中性线输入端N之间串接有一个保护接触器的线圈J4 与控制接触器的辅助常闭触头K33 ；各相虚负荷电流源分别与保护接触器的三个常开触 头(K41，K42，K43)对应并联。
第二种方式如图3所示，虚负荷电流源保护电路包括负荷断路器的其中一相(C相)输入端 C与中性线输入端N之间串接有一个保护接触器的线圈J4与一个中间继电器的常闭触头 K7；中间继电器的线圈J7连接在负荷断路器输出端与中性线输出端之间，各相虚负荷电 流源分别与保护接触器的三个常开触头(K41，K42，K43)对应并联。
两种方式起到的作用相同，即当分闸时，由于J3或J7无电，K33或K7闭合，J4 带电，K41、K42、K43吸合，保护虚负荷电流源；合闸时，K33或K7断开，J4失电， K41、K42、K43断开，保护虚负荷电流源接入；跳闸时，K33或K7闭合再次闭合，J4 带电，K41、K42、K43吸合，保护虚负荷电流源。
具体仿真原理如下(以第一种方式为例，如图1)断路器合闸，正常情况下， 控制接触器的线圈Jl，J2, J3得电，它们的常开触头Kll，K12,K21,K22,K31,K32闭合， 常闭触头Κ33断开，保护接触器的线圈J4失电，其线圈Κ41，Κ42，Κ43断开，虚负荷 电流源接入电路中，通过控制虚负荷电流源输出不同的负荷电流，以此来实现负荷电流 的产生。当电流超限时，将会报警5分钟后跳闸，无重合闸。断路器跳闸时，单片机 检测到断路器的电流从有到无，立即控制电流继电器常闭触头JK4，JK5JK6跳开，控制 接触器线圈J3失电，常闭触头Κ33吸合，保护继电器线圈J4得电，其线圈Κ41，Κ42， Κ43吸合从而短路虚负荷电流源，从而保护了虚负荷电流源，控制接触器常开触头Κ11， Κ12,Κ21,Κ22,Κ31,Κ32也跳开，保护负荷断路器。
通过设置虚负荷电流源，并观察负荷断路器的各种状态，判断各个回路的实时 工作电流，各相控制电流等参数，以此达到让学员加深对负荷断路器的了解，熟悉其参 数设置和操作。
权利要求
1.仿真实训系统，其特征在于，包括三相四线程控电压源，该电压源输出依次连 接有漏电流、过载保护装置、隔离变压器、各相电流表与隔离开关，隔离开关输出端连 接一个仿真剩余电流电路，该仿真剩余电流电路由依次串设的剩余电流保护器、拨码开 关、漏电流负载箱构成，拨码开关的三组开关输入端分别对应连接剩余电流保护器的三 相输出端，拨码开关的三组开关输出端分别对应连接漏电流负载箱的三相负载，该三相 负载呈星形连接，中性点连接到剩余电流保护器的输入端中性线。
2.根据权利要求1所述的仿真实训系统，其特征在于，所述隔离开关的输出端还连接 一个仿真负荷电路，该仿真负荷电路包括一个电流继电控制器及一个输入端与隔离开关 对应连接的三相四线负荷断路器；所述负荷断路器的每相输入端与输出端之间均连接有对应相的虚负荷电流源支路， 所述虚负荷电流源支路与负荷断路器的对应相构成的回路中设置有对应相的电流传感 器，所述虚负荷电流源支路包括串联的虚负荷电流源与对应相的控制接触器的至少一 个常开触头；所述电流继电控制器包括A、B、C三相电流继电器，各相电流继电器的输入端连 接所述对应相的电流传感器，各相电流继电器的触头与对应相的控制接触器线圈(J1， J2, J3)串联形成的串联支路接设在负荷断路器对应相输出端与中性线输出端之间。
3.根据权利要求2所述的仿真实训系统，其特征在于，所述仿真负荷电路还设有虚负 荷电流源保护电路。
4.根据权利要求3所述的仿真实训系统，其特征在于，所述虚负荷电流源保护电路包 括所述负荷断路器的其中一相输入端与中性线输入端之间串接有一个保护接触器的线 圈(J4)与所述任一相的控制接触器的辅助常闭触头(K33)；所述各相虚负荷电流源分 别与所述保护接触器的三个常开触头(K41，K42，K43)对应并联。
5.根据权利要求3所述的仿真实训系统，其特征在于，所述虚负荷电流源保护电路包 括所述负荷断路器的其中一相输入端与中性线输入端之间串接有一个保护接触器的线 圈(J4)与一个中间继电器的常闭触头(K7)；所述中间继电器的线圈(J7)连接在负 荷断路器输出端与中性线输出端之间，所述各相虚负荷电流源分别与所述保护接触器的 三个常开触头(K41，K42，K43)对应并联。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的仿真实训系统，其特征在于，所述虚负荷电流源 支路中的控制接触器有两个常闭触头，分别连接在虚负荷电流源的两端。
全文摘要
本发明涉及仿真实训系统，包括三相四线程控电压源，该电压源输出依次连接有漏电流、过载保护装置、隔离变压器、各相电流表与隔离开关，隔离开关输出端连接一个仿真剩余电流电路，该仿真剩余电流电路由依次串设的剩余电流保护器、拨码开关、漏电流负载箱构成，拨码开关的三组开关输入端分别对应连接剩余电流保护器的三相输出端，拨码开关的三组开关输出端分别对应连接漏电流负载箱的三相负载，该三相负载呈星形连接，中性点连接到剩余电流保护器的输入端中性线。该系统能够满足相关设备的培训和和检定，使学员可以在更加真实的环境中学习相关设备的使用，熟悉操作过程和保护，方便系统检定工作和培训考核。
文档编号G09B23/18GK102024364SQ20101061764
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者姜纪宁, 支长义, 李桂东, 赫书峰 申请人:郑州万特电气有限公司