一种交流断路器级差配合测试电路的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统技术领域，具体的，涉及一种交流断路器级差配合测试电路。


背景技术：

2.在电力系统中，交流电源是变电站的最基础的电源，作为冷却风机、生活用电、消防水泵、充电装置及配电检修等电源之用，是变电站安全、可靠运行的基本保证。
3.目前变电站的交流馈电网络多采用树状结构，从变电站到站内用电设备，一般经过三、四级配电，每级配电大多采用交流断路器作为过流和短路故障的保护元件，起断开和隔离馈线回路供电网络的作用。如果上下级交流断路器保护动作特性不匹配，当下级用电设备出现短路故障时，就会引起上一级交流断路器的越级跳闸，从而引起其它馈电线路的断电事故，甚至引起全站交流失电，扩大事故范围。
4.因此，为了把站用交流电源的故障限制在最小范围内，防止因交流断路器动作特性不匹配带来的隐患，交流断路器如何正确选型及上下级之间选择性保护的配合问题至关重要。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种交流断路器级差配合测试电路，解决了现有技术中的交流断路器保护动作特性不匹配，容易引起全站交流失电，扩大事故范围的问题。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种交流断路器级差配合测试电路，用于交流馈电网络，所述交流馈电网络包括多级配电线路，每级配电线路之间通过交流断路器连接，包括控制单元、可控硅q6、短路驱动电路和交流检测电路，所述控制单元连接所述短路驱动电路的输入端，所述短路驱动电路的输出端连接所述可控硅q6，所述可控硅q6并联在某一级配电线路的输出端，所述交流检测电路的输入端连接配电线路，所述交流检测电路的输出端连接所述控制单元。
8.作为进一步的技术方案，还包括短路反馈电路，所述短路反馈电路包括继电器ka1、电阻r41和比较器u5，所述继电器ka1的输入端串联在可控硅q6与配电线路的输出端之间，所述继电器ka1的公共端和常开端串联在vcc电源与所述电阻r41的第一端之间，所述电阻r41的第二端接地，所述电阻r41的第一端通过电阻r42连接所述比较器u5的同相输入端，所述比较器u5的反相输入端接地，所述比较器u5的输出端连接所述控制单元。
9.作为进一步的技术方案，所述短路驱动电路还包括三极管q8~q10、电容c8、电容c7和变压器t2，所述三极管q10的基极通过电阻r26连接控制单元，所述三极管q10的发射极接地，所述三极管q10的集电极通过电阻r24连接12v电源，所述三极管q9的基极和所述三极管q8的基极均通过电阻r23连接所述三极管q10的集电极，所述三极管q9集电极连接12v电源，所述三极管q8的集电极接地，所述三极管q9的发射极和所述三极管q8的发射极均连接所述电容c8的第一端，所述电容c8的第二端连接所述变压器t2的第一输入端，所述变压器t2的
第二输入端接地，所述电容c7并联在所述电容c8上，所述变压器t2的第一输出端通过电阻r22连接所述可控硅q6的第一控制端，所述变压器t2的第二输出端通过电阻r21连接所述可控硅q6的第二控制端。
10.作为进一步的技术方案，所述短路驱动电路还包括电容c5、c6，所述电容c6并联在所述可控硅q6的第一控制端和第一端之间，所述电容c5并联在所述可控硅q6的第二控制端和第二端之间。
11.作为进一步的技术方案，所述交流电压检测电路包括电阻r37~r40、运放u3和运放u4，所述电阻r40的第一端连接vdd电源，所述电阻r40的第二端通过电阻r39连接配电线路的第一输出端，所述电阻r38的第一端连接vdd电源，所述电阻r38的第二端通过电阻r37连接配电线路的第二输出端，所述电阻r40的第二端通过电阻r36连接所述运放u4的反相输入端，所述电阻r38的第二端通过电阻r35连接所述运放u4的同相输入端，所述电阻r40的第二端通过电阻r34连接所述运放u3的同相输入端，所述电阻r38的第二端通过电阻r33连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u4的输出端依次通过电阻r31、r29连接所述运放u3的输出端，所述电阻r31和电阻r29的连接点连接所述控制单元。
12.本实用新型的工作原理及有益效果为：
13.本实用新型通过短路驱动电路，来模拟出其中一级配电线路的负载短路故障，通过多个交流检测电路来检测在某一级配电线路发生短路故障后，将交流检测电路的输出信号发送给控制单元，以此来得到各交流断路器的开关闭合情况，进一步得到交流断路器级差配合检测结果，使工作人员能够快速便捷的了解到变电站中交流馈电网络的上下级交流断路器保护动作特性是否匹配，在不匹配的时候即使进行更换，以免造成重大电力事故。
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
15.图1为本实用新型原理框图；
16.图2为本实用新型短路驱动电路的电路图；
17.图3为本实用新型短路反馈电路的电路图；
18.图4为本实用新型交流检测电路的电路图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
20.实施例1
21.本实施例提出了一种交流断路器级差配合测试电路，用于交流馈电网络，以图1为例，本实施例中的交流馈电网络包括四级配电线路，分别为n1、l1，n2、l2，n3、l3，n4、l4，每级配电线路之间通过交流断路器kd1、kd2、kd3连接，在本实施例中，当第四级配电线路发生负载短路故障时，为了保护电路，交流断路器kd3应该动作，使第三级配电线路与第四级配电线路断开，同时，为了不影响其他配电线路的正常工作，交流断路器kd1和kd2不动作，仍
保持闭合的状态；通过交流检测电路检测各交流断路器的开关状态，就能得到交流断路器级差配合测试结果。
22.本实施例中的级差配合测试系统包括，控制单元、可控硅q6、短路驱动电路和交流检测电路，控制单元连接短路驱动电路的输入端，短路驱动电路的输出端连接可控硅q6，可控硅q6并联在某一级配电线路的输出端，交流检测电路的输入端连接配电线路，交流检测电路的输出端连接控制单元。
23.本实施例通过短路驱动电路，来模拟出其中一级配电线路的负载短路故障，通过多个交流检测电路来检测在某一级配电线路发生短路故障后，将交流检测电路的输出信号发送给控制单元，以此来得到各交流断路器的开关闭合情况，进一步得到交流断路器级差配合检测结果。控制单元可以通过无线通信单元与终端设备通讯连接，使工作人员能够快速便捷的了解到变电站中交流馈电网络的上下级交流断路器保护动作特性是否匹配，在不匹配的时候即使进行更换，以免造成重大电力事故。
24.作为进一步的技术方案，还包括短路反馈电路，
25.如图2~图3所述，短路反馈电路包括继电器ka1、电阻r41和比较器u5，继电器ka1的输入端串联在可控硅q6与配电线路的输出端之间，继电器ka1的公共端和常开端串联在vcc电源与电阻r41的第一端之间，电阻r41的第二端接地，电阻r41的第一端通过电阻r42连接比较器u5的同相输入端，比较器u5的反相输入端接地，比较器u5的输出端连接控制单元。
26.本实施例中，当短路驱动电路驱动可控硅q6导通使负载短路时，可控硅q6与配电线路形成回路，继电器ka1导通，常开端闭合，比较器u5同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器u5向控制单元输出高电平信号，控制器通过检测此信号，可以表示此时负载已经被短路，整个测试电路工作正常运行。
27.如图2，短路驱动电路还包括三极管q8~q10、电容c8、电容c7和变压器t2，三极管q10的基极通过电阻r26连接控制单元，三极管q10的发射极接地，三极管q10的集电极通过电阻r24连接12v电源，三极管q9的基极和三极管q8的基极均通过电阻r23连接三极管q10的集电极，三极管q9集电极连接12v电源，三极管q8的集电极接地，三极管q9的发射极和三极管q8的发射极均连接电容c8的第一端，电容c8的第二端连接变压器t2的第一输入端，变压器t2的第二输入端接地，电容c7并联在电容c8上，变压器t2的第一输出端通过电阻r22连接可控硅q6的第一控制端，变压器t2的第二输出端通过电阻r21连接可控硅q6的第二控制端。短路驱动电路还包括电容c5、c6，电容c6并联在可控硅q6的第一控制端和第一端之间，电容c5并联在可控硅q6的第二控制端和第二端之间。
28.通过控制单元发送给短路驱动电路的触发信号，来控制可控硅q6的导通状态，从而模拟出负载短路故障。短路驱动电路的工作过程为：当输入的触发信号为低电平时，三极管 q10截止，三极管q9导通，三极管q8截止，电流方向为12v
→
三极管q9
→
电容c8、c7
→
变压器t2一次侧，电源通过三极管q9向电容器c8和c7充电，变压器t2一次侧的电流脉冲自上而下流动，此时驱动q6左边晶闸管导通；当输入的触发信号为高电平时，三极管q10导通，三极管q9截止，三极管q8导通，电流方向为电容c8、c7
→
三极管q8
→
变压器t2一次侧，电容c8和c7放电，变压器t2一次侧的电流脉冲自下而上流动，此时驱动q6右边晶闸管导通，如此通过c8和c7的充放电方式，实现了交流配电线路的负载短路故障。
29.作为进一步的技术方案，
30.如图4所示，交流电压检测电路包括电阻r37~r40、运放u3和运放u4，电阻r40的第一端连接vdd电源，电阻r40的第二端通过电阻r39连接配电线路的第一输出端，电阻r38的第一端连接vdd电源，电阻r38的第二端通过电阻r37连接配电线路的第二输出端，电阻r40的第二端通过电阻r36连接运放u4的反相输入端，电阻r38的第二端通过电阻r35连接运放u4的同相输入端，电阻r40的第二端通过电阻r34连接运放u3的同相输入端，电阻r38的第二端通过电阻r33连接运放u3的反相输入端，运放u4的输出端依次通过电阻r31、r29连接运放u3的输出端，电阻r31和电阻r29的连接点连接控制单元。
31.本实施例中，通过检测其他配电线路的交流电压判断交流断路器的开闭状态，配电线路的交流电压经过电阻r37~r40和直流偏置电压源vdd组成的衰减电路，经过电阻分压，在电阻r40的第二端和电阻r38的第二端得到毫伏级的弱电电压信号，再经过运放u4进行比例放大，本实施例中运放u4采用的是单电源供电，为了还原全部的交流电信号，通过运放u3对交流电信号负半轴的信号进行放大。因此运放u3和运放u4的输入端连接的是相反的电信号，运放u3和运放u4输出的电压信号经过电阻r31和电阻r29进行合并，输出电压信号，输出检测此电压信号能够判断配电线路是否有电，进一步反映出上一级的交流断路器是否动作。
32.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。