一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统的制作方法

本申请涉及发电机组试验测试，尤其是一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统。

背景技术：

1、随着现代科学技术的发展，对电力系统和设备的要求越来越高，当电路出现短路故障时则会严重影响电力系统运行。为了更好的应对短路故障带来的危害，通常需要获取各种短路故障对应的短路电流。

2、现有发电机组的短路电流都是通过发电机设计或制造单位提供的参数计算得到，而实际的短路电流往往与发电机制造工艺有很大的关系，所以几乎每台发电机的短路电流都不一样，所以计算得到的短路电流与实际短路电流具有一定误差，误差较大时可以达到30-50％，甚至更高。

技术实现思路

1、本申请人针对上述提出的现有技术无法准确获取短路电流的技术问题及技术需求，提出了一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统，本申请的技术方案如下：

2、一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统，包括发电机组、负载模块、短路模拟模块、数据采集模块和选相分合闸模块；其中，发电机组的三相动力线连接负载模块进行供电，短路模拟模块中的三相交流断路器的一端分别连接发电机组的三相动力线、另一端星型连接后通过接地开关接地，选相分合闸模块连接短路模拟模块中的三相交流断路器的控制端；数据采集模块包括三相电压互感器、三相电流互感器和数据处理组件，三相电压互感器和三相电流传感器均设置在发电机组的三相动力线上，三相电压互感器连接选相分合闸模块，三相电流互感器连接数据处理组件。

3、发电机组故障模拟系统的运行方法包括：

4、选相分合闸模块获取三相电压互感器采集到的三相动力线的电压运行参数，并基于电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制、保持除目标交流断路器之外的其他交流断路器均处于分闸状态以对发电机组进行短路故障模拟，目标交流断路器在合闸后经过设定时长后实现分闸。

5、发电机组在目标交流断路器合闸的过程中发生短路，数据采集模块通过三相电流互感器获取发电机组在短路过程中的电流运行参数，并通过数据处理组件基于电流运行参数确定发电机组在短路过程中的短路电流参数。

6、其进一步的技术方案为，选相分合闸模块基于电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制包括：

7、选相分合闸模块在确定电压运行参数的电压相位角等于目标合闸角时，控制目标交流断路器合闸。

8、其进一步的技术方案为，选相分合闸模块基于电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制还包括：

9、在确定当前的合闸模式为最大短路电流模式时，确定最大短路电流对应的目标合闸角。

10、在确定当前的合闸模式为最小短路电流模式时，确定最小短路电流对应的目标合闸角。

11、在确定当前的合闸模式为设定合闸角模式时，确定设定合闸角模式设定的角度为目标合闸角。

12、其进一步的技术方案为，发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

13、选相分合闸模块在对目标交流断路器进行选相合闸控制后，延时设定时长后控制目标交流断路器分闸。

14、或者，

15、短路模拟模块中的三相交流断路器中还内置有三个通电延时继电器，每个通电延时继电器与一相交流断路器的分闸线圈或分励脱扣器串联，目标交流断路器所连接的通电延时继电器在目标交流断路器合闸后延时设定时长断开，实现对目标交流断路器的自动分闸。

16、其进一步的技术方案为，当接地开关闭合且目标交流断路器的数量为一个时，发电机组故障模拟系统用于模拟发电机组的单相接地短路故障。

17、当接地开关断开且目标交流断路器的数量为两个或三个时，发电机组故障模拟系统用于模拟发电机组的两相短路故障或三相对称短路故障。

18、其进一步的技术方案为，发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

19、选相分合闸模块在负载模块提供不同负载阻值的情况下，分别对发电机组进行短路故障模拟。

20、其进一步的技术方案为，发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

21、选相分合闸模块在负载模块调节至不同的功率因数的情况下，分别对发电机组进行短路故障模拟。

22、其进一步的技术方案为，负载模块包括若干组并联的电阻负载以及若干组并联的电抗负载，每组电阻负载通过三相交流接触器连接发电机组的三相动力线，每组电抗负载通过三相交流接触器连接发电机组的三相动力线。

23、负载模块在各组电阻负载连接的三相交流接触器的通断状态不同时提供不同负载阻值，负载模块在各组电抗负载连接的三相交流接触器的通断状态不同时提供不同功率因数。

24、其进一步的技术方案为，发电机组故障模拟系统还包括远程控制模块，远程控制模块与选相分合闸模块建立通信连接；发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

25、远程控制模块向选相分合闸模块发送合闸控制指令，合闸控制指令携带目标断路器标识，目标断路器标识指示目标交流断路器。

26、远程控制模块在通过选相分合闸模块确定目标交流断路器在合闸后经过保护时长未分闸时，向发电机组或发电机组的上级断路器发出分闸控制指令，发电机组根据分闸控制指令灭磁或停机，发电机组的上级断路器根据分闸控制指令分闸；保护时长大于等于设定时长。

27、其进一步的技术方案为，三相电压传感器还连接数据处理组件，数据处理组件确定发电机组在短路过程中的电压运行参数以及短路电流参数，短路电流参数包括短路电流初始值、短路电流峰值、短路电流稳定值和短路电流持续时长中的至少一种。

28、本申请的有益技术效果是：

29、本申请的可控分合闸的发电机组故障模拟系统通过选相分合闸模块获取三相电压互感器采集到的三相动力线的电压运行参数，并基于电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制，目标交流断路器在合闸后经过设定时长后实现分闸。发电机组在目标交流断路器合闸的过程中发生短路，数据采集模块通过三相电流互感器获取发电机组在短路过程中的电流运行参数后计算得到短路电流参数。本申请通过选相分合闸模块实现选相合闸，从而能够获取在不同电压相位角处合闸得到的短路电流参数。

30、本申请还设计了具有合闸模式的选相分合闸模块，通过最大短路电流模式、最小短路电流模式和设定合闸角模式这三种合闸模式分别获取对应短路故障模拟需求的短路电流参数，提高了获取的短路电流参数的精确性及短路故障模拟的便捷性。

31、本申请还设计了三种交流断路器分闸方式，通过选相分合闸模块或在交流断路器中内置的通电延时继电器控制交流断路器在合闸后经过设定时长分闸，还通过远程控制模块控制发电机组或发电机组的上级断路器，使得系统强制停止运行，从而有效避免长时间短路导致系统部件出现损坏以及提高系统安全性。

技术特征：

1.一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述发电机组故障模拟系统包括发电机组、负载模块、短路模拟模块、数据采集模块和选相分合闸模块；其中，所述发电机组的三相动力线连接所述负载模块进行供电，所述短路模拟模块中的三相交流断路器的一端分别连接所述发电机组的三相动力线、另一端星型连接后通过接地开关接地，所述选相分合闸模块连接所述短路模拟模块中的三相交流断路器的控制端；所述数据采集模块包括三相电压互感器、三相电流互感器和数据处理组件，三相电压互感器和三相电流传感器均设置在所述发电机组的三相动力线上，三相电压互感器连接所述选相分合闸模块，三相电流互感器连接所述数据处理组件；

2.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述选相分合闸模块基于所述电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制包括：

3.根据权利要求2所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述选相分合闸模块基于所述电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制还包括：

4.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

5.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

7.根据权利要求6所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

8.根据权利要求7所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述负载模块包括若干组并联的电阻负载以及若干组并联的电抗负载，每组电阻负载通过三相交流接触器连接所述发电机组的三相动力线，每组电抗负载通过三相交流接触器连接所述发电机组的三相动力线；

9.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述发电机组故障模拟系统还包括远程控制模块，所述远程控制模块与所述选相分合闸模块建立通信连接；所述发电机组故障模拟系统的运行方法还包括：

10.根据权利要求1所述的发电机组故障模拟系统，其特征在于，所述三相电压传感器还连接所述数据处理组件，所述数据处理组件确定所述发电机组在短路过程中的电压运行参数以及短路电流参数，所述短路电流参数包括短路电流初始值、短路电流峰值、短路电流稳定值和短路电流持续时长中的至少一种。

技术总结
本申请公开了一种可控分合闸的发电机组故障模拟系统，涉及发电机组试验测试技术领域，该发电机组故障模拟系统包括发电机组、负载模块、短路模拟模块、数据采集模块和选相分合闸模块。通过选相分合闸模块获取数据采集模块的三相电压互感器采集到的三相动力线的电压运行参数，并基于电压运行参数对目标交流断路器进行选相合闸控制，目标交流断路器在合闸后经过设定时长后实现分闸。通过数据采集模块的三相电流互感器获取发电机组在短路过程中的电流运行参数后数据采集模块计算得到短路电流参数。本申请通过选相分合闸模块实现选相合闸，从而能够获取在不同电压相位角处合闸得到的短路电流参数。

技术研发人员：戴志伟,孙曦东,陈凯捷,陈定千,周杰
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所无锡分部
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8