专利名称：一种fcl串联电容过负荷保护仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气测量领域，尤其涉及一种用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置的仿真测试装置。
背景技术：
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。电力系统的安全稳定运行，是国民经济可持续发展的重要前提。短路故障是危及电力系统安全稳定运行最为常见的故障之一。近年来，随着我国电网结构的不断加强，短路电流水平不断攀升。许多地区特别是 沿海经济发达地区电网的短路电流水平已经逼近甚至超过其开关遮断容量，给电力系统安全稳定运行带来较大压力，并已成为电网发展的主要瓶颈之一。为了保持稳定输电，快速短路故障保护是非常重要的。一般的机械断路器切断短路电流需要两个或更多的周波，包括继电保护的动作时间，而与断路器一起使用的快速电流限制装置能缩短故障保护时间。串联谐振型故障电流限制器(Fault Current Limiter, FCL)原理如图I所示，其主要由电抗器L、电容器C及快速旁路开关K (可采用如晶闸管、火花间隙、快速机械开关等类型的开关或其组合)组成。其中，电抗器L的工频感抗与电容器C的容抗大小相同。正常工作条件下，开关K处于打开状态(晶闸管处于阻断状态)，电容C和电感L处于工频串联谐振状态，总的阻抗为零。当检测到故障后，开关K迅速闭合(晶闸管快速导通)，电容被旁路，相当于在线路中接入电感L从而起到限流作用。除了上述一次设备以外，短路故障检测诊断及触发控制系统也是故障电流限制器的重要组成部分。测量控制保护系统是对故障电流限制器主设备进行自动测量、控制和保护的系统，该系统完成对FCL装置的主要电气量和运行状态的测量、对运行状态的控制、对主设备的监控和保护。测量控制保护系统按双重化原则进行冗余配置，并具有对自身和对外接口回路的自检和自诊断功能。这两套系统配置相同、独立运行、互为热冗余备用。每套系统包括完整的测量、控制、保护、监视、信号设备，均可以独立启动、运行和退出。因此，当测量控制保护系统中的一套因故障退出，另一套系统仍能保证FCL装置的正常投入、运行和退出。在FCL装置的研究或设计阶段，必须对上述系统进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证或作为修改的依据。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种FCL串联电容过负荷保护仿真装置，其可真实地模拟反映FCL装置的FCL串联电容过负荷保护情况，为FCL装置的研究或设计提供相应的仿真结果，解决为FCL装置的研究或设计提供验证平台的技术问题。[0011]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是一种FCL串联电容过负荷保护仿真装置，包括第一至第三与门和第一或门电路，其特征在于所述的第一至第三与门的一个输入端，分别连接到A、B、C三相反时限动作条件信号输入端；所述的第一至第三与门的输出端，分别连接到第一或门电路的一个输入端；所述的第一至或门电路的输出端，构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的保护输出端。本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的一种优选的技术方案，其特征在于还包括告警输出单元，所述的告警输出单元包括第一至第三电流比较器，第四至第六与门，第二或门电路和一个延时器；所述的第一至第三电流比较器的同相输入端，分别连接 到A、B、C三相电容器电流信号输入端；所述的第一至第三电流比较器的反相输入端，并联连接到保护电流值输入端；所述的第一至第三电流比较器的输出端，分别对应连接到第四至第六与门电路的一个输入端；所述的第四至第六与门电路的输出端，分别连接到第二或门电路的一个输入端；所述的第二或门电路的输出端连接到延时器的输入端；所述延时器的延时输出端，构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的告警输出端。本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置还设有仿真控制开关；第一至第六与门电路的一个输入端，并联连接到所述仿真控制开关的一端，所述的仿真控制开关的另一端连接外部仿真控制信号。本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的电流比较器是集成比较器电路；所述的与门电路及或门电路和延时器是逻辑集成电路。本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的一种改进的技术方案，其特征在于所述的电流比较器、与门电路及或门电路和延时器是单片微处理器内部的可编程逻辑模块。本实用新型的有益效果是I.可真实地模拟、反映FCL装置的串联电容过负荷保护情况，为FCL装置的研究或设计提供相应的仿真结果；2.整个仿真装置逻辑关系简洁，动作可靠，易于实现；3.具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现。
图I是串联谐振型故障电流限制器的工作原理图；图2是本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的主电路图；图3是本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的逻辑关系示意图；以上图中的各部件的标号11-13是第一至第三电流比较器，21-23是第一至第三与门，31-33是第四至第六与门电路，41-42是第一至第二或门电路。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，
以下结合附图和实施例进行进一步详细描述。图2是本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的主电路图，包括第一至第三与门21-23和第一或门电路41，第一至第三与门21-23的一个输入端，分别连接到A、B、C三相反时限动作条件信号输入端Pa、Pb和Pc ;第一至第三与门的输出端21-23，分别连接到第一或门电路41的一个输入端；第一至或门电路41的输出端,构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的保护输出端Lout。 在图2所示的本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置的实施例中，还包括告警输出单元，所述的告警输出单元包括第一至第三电流比较器11-13，第四至第六与门31-33，第二或门电路42和延时器51 ;第一至第三电流比较器11-13的同相输入端，分别连接到A、B、C三相电容器电流信号输入端Ia、Ib和Ic ;第一至第三电流比较器11-13的反相输入端，并联连接到保护电流值输入端Ipset ;第一至第三电流比较器11-13的输出端，分别对应连接到第四至第六与门电路31-33的一个输入端；第四至第六与门电路31-33的输出端，分别连接到第二或门电路42的一个输入端；第二或门电路42的输出端连接到延时器51的输入端；延时器51的延时输出端,构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的告警输出端Aout。在图I所示的本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置中，还设有仿真控制开关K，第一至第六与门电路21-23和31-33各取一个输入端，并联连接后连接到所述仿真控制开关K的一端，仿真控制开关K的另一端连接外部仿真控制信号。本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置可以采用实际电路元件实现，例如，第一至第三电流比较器11-13可以采用双比较器集成电路MC393 ;第一至第六与门电路21-23和31-33可采用2输入端四与门集成电路7408 ;第一至第二或门电路41-42可以采用3输入端三或门集成电路4075，延时器51可以采用任何集成电路延时器。图3中，给出了本装置的逻辑关系示意图，很明显，用实际电子元件(真实环境)来实现或以计算机软件(虚拟环境)来均可实现其逻辑关系或逻辑功能，也就是说，本实用新型的FCL串联电容过负荷保护仿真装置，还可以使用单片微处理器编程模拟实现，或者，按照图3所示的逻辑结构，在虚拟环境中以计算机软件模拟来实现。由于本实用新型可真实地模拟、反映FCL装置的串联电容过负荷保护动作情况，在真实环境(以实际元件来实现)或虚拟环境(以计算机软件来实现)中均可实现，为FCL装置保护系统提供了串联电容过负荷保护动作的触发判据，并可仿真其动作结果。因此，本实用新型可广泛用于FCL装置保护系统的研究、设计、制造领域。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种FCL串联电容过负荷保护仿真装置，包括第一至第三与门和第一或门电路，其特征在于 所述的第一至第三与门的一个输入端，分别连接到A、B、C三相反时限动作条件信号输入端; 所述的第一至第三与门的输出端，分别连接到第一或门电路的一个输入端； 所述的第一至或门电路的输出端，构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的保护输出端。
2.根据权利要求I所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置，其特征在于还包括告警输出单元，所述的告警输出单元包括第一至第三电流比较器，第四至第六与门，第二或门电路和一个延时器；所述的第一至第三电流比较器的同相输入端，分别连接到A、B、C三相电容器电流信号输入端；所述的第一至第三电流比较器的反相输入端，并联连接到保护电流值输入端；所述的第一至第三电流比较器的输出端，分别对应连接到第四至第六与门电路的一个输入端；所述的第四至第六与门电路的输出端，分别连接到第二或门电路的一个输入端；所述的第二或门电路的输出端连接到延时器的输入端；所述延时器的延时输出端，构成所述FCL串联电容过负荷保护仿真装置的告警输出端。
3.根据权利要求2所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置，其特征在于所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置还设有仿真控制开关；第一至第六与门电路的一个输入端，并联连接到所述仿真控制开关的一端，所述的仿真控制开关的另一端连接外部仿真控制信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置，其特征在于所述的电流比较器是集成比较器电路；所述的与门电路及或门电路是数字逻辑集成电路。
5.根据权利要求1、2或3所述的FCL串联电容过负荷保护仿真装置，其特征在于所述的电流比较器、与门电路及或门电路是单片微处理器内部的可编程逻辑模块。
专利摘要一种FCL串联电容过负荷保护仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于限制过电流或过电压而不切断电路的紧急保护电路装置的仿真测试装置，包括第一至第三电流比较器，第一至第三与门和一组逻辑判断电路，电流比较器和与门的一个输入端，分别连接到电流信号输入端和反时限动作条件信号输入端，电流比较器和与门的输出端，连接到与门电路及第一至第二或门电路组成的逻辑判断电路。该装置可真实地模拟、反映FCL装置的串联电容过负荷保护情况，为FCL装置的研究或设计提供相应的仿真结果，具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现。
文档编号G01R31/00GK202548237SQ20122013526
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者冯煜尧, 崔勇, 张旭航, 方陈, 杨增辉 申请人:上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司