一种模拟短路与接地故障装置论文和设计-刘刚

全文摘要

本实用新型公开了一种模拟短路与接地故障装置，包括具有容置空间的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板和用于接线的后面板；且所述容置空间内设置处理单元，能够模拟故障的发生；其中，所述处理单元还包括散热器、隔板和主板，所述散热器设置于所述环氧板构成的放置空间内，所述隔板将相邻所述散热器分隔，所述主板设置于所述支架上；本实用新型主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。

主设计要求

1.一种模拟短路与接地故障装置，其特征在于：包括具有容置空间（S）的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板（100）和用于接线的后面板（200）；且所述容置空间（S）内设置处理单元（300），能够模拟故障的发生；其中，所述处理单元（300）包括托盘（301）、环氧板（302）、散热器（303）、隔板（304）、支架（305）和主板（M），两层所述环氧板（302）间距设置构成放置空间，且位于底部的所述环氧板（302）设置于所述托盘（301）上，位于顶部的所述环氧板（302）上设置所述支架（305）；所述散热器（303）设置于环氧板（302）构成的放置空间内，所述隔板（304）将相邻所述散热器（303）分隔，所述主板（M）设置于所述支架（305）上；其中，所述主板（M）包括操控模块（M-100）、控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和响应模块（M-400），所述操控模块（M-100）包括就地组件（M-101）、远方组件（M-102）和调节组件（M-103），所述就地组件（M-101）的一端与所述调节组件（M-103）连接，并发送第一信号，所述就地组件（M-101）的另一端和远方组件（M-102）发送第二信号至控制模块（M-200）；所述控制模块（M-200），与所述操控模块（M-100）连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行识别处理转换成第三信号；所述通讯模块（M-300），能够接收所述第三信号，并根据所述第三信号进行反馈为第四信号至所述控制模块（M-200）；所述响应模块（M-400），与所述控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和调节组件（M-103）连接，所述响应模块（M-400）接收经所述第四信号处理转换成的第五信号。

设计方案

1.一种模拟短路与接地故障装置，其特征在于：包括具有容置空间（S）的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板（100）和用于接线的后面板（200）；且所述容置空间（S）内设置处理单元（300），能够模拟故障的发生；

其中，所述处理单元（300）包括托盘（301）、环氧板（302）、散热器（303）、隔板（304）、支架（305）和主板（M），两层所述环氧板（302）间距设置构成放置空间，且位于底部的所述环氧板（302）设置于所述托盘（301）上，位于顶部的所述环氧板（302）上设置所述支架（305）；所述散热器（303）设置于环氧板（302）构成的放置空间内，所述隔板（304）将相邻所述散热器（303）分隔，所述主板（M）设置于所述支架（305）上；

其中，所述主板（M）包括操控模块（M-100）、控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和响应模块（M-400），所述操控模块（M-100）包括就地组件（M-101）、远方组件（M-102）和调节组件（M-103），所述就地组件（M-101）的一端与所述调节组件（M-103）连接，并发送第一信号，所述就地组件（M-101）的另一端和远方组件（M-102）发送第二信号至控制模块（M-200）；所述控制模块（M-200），与所述操控模块（M-100）连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行识别处理转换成第三信号；所述通讯模块（M-300），能够接收所述第三信号，并根据所述第三信号进行反馈为第四信号至所述控制模块（M-200）；所述响应模块（M-400），与所述控制模块（M-200）、通讯模块（M-300）和调节组件（M-103）连接，所述响应模块（M-400）接收经所述第四信号处理转换成的第五信号。

2.如权利要求1所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述前面板（100）还包括调节旋钮（101）、指示灯（102）以及切换开关（103）；

所述调节旋钮（101）用于故障过渡电阻的调档，且所述指示灯（102）对应不同的档位阻值且指示当前状态，所述切换开关（103）包括远方\/切除\/就地的切换开关；

其中，所述调节旋钮（101）与调节组件（M-103）连接，所述切换开关（103）与就地组件（M-101）、远方组件（M-102）和切除组件连接。

3.如权利要求2所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述后面板（200）还包括网络接口（201）、串口（202）、输入端（204）和接线端子（207）；

其中，所述网络接口（201）和所述串口（202）通过第四转接端子排（N4）分别与所述通讯模块（M-300）的串口组件（M-302）和网口组件（M-301）建立连接，所述网络接口（201）和所述串口（202）与外部设备，三相电压通过所述输入端（204）接入，所述输入端（204）与所述响应模块（M-400）的通断组件（M-403），所述通断组件（M-403）通过所述接线端子（207）与外部故障过渡电阻连接。

4.如权利要求3所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述后面板（200）还包括供电电源端子（205）和电源开关（206）；且所述供电电源端子（205）设置L、N、G端。

5.如权利要求1、3和4任一所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述响应模块（M-400）还包括驱动电路（M-401）和电控制组件（M-402），所述驱动电路（M-401）与所述控制模块（M-200）连接，并接收所述第五信号，且向所述电控制组件（M-402）发送第六信号。

6.如权利要求5 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述驱动电路（M-401）包括译码芯片（M-401a）、第一驱动芯片（M-401b）和第二驱动芯片（M-401c），所述译码芯片（M-401a）通过所述第一驱动芯片（M-401b）与所述第二驱动芯片（M-401c）建立连接，并接收的第五信号，再通过所述第一驱动芯片（M-401b）和第二驱动芯片（M-401c）转换成第六信号发送。

7.如权利要求6所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述电控制组件（M-402）通过第一转接端子排（N1）接收所述第二驱动芯片（M-401c）的第六信号和所述调节组件（M-103）根据接收第一信号处理转换的第七信号，对其进行识别，并根据所述第六信号和第七信号发送响应信号。

8.如权利要求7 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：通断组件（M-403）能够接收所述响应信号，并根据所述响应信号向所述通讯模块（M-300）的网口组件（M-301）和所述响应模块（M-400）的指示组件（M-404）发送故障状态信号。

9.如权利要求8 所述的模拟短路与接地故障装置，其特征在于：所述指示组件（M-404）与指示灯（102）连接，所述指示灯（102）对应不同的档位阻值且指示当前状态。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及的故障控制设备技术领域，尤其涉及一种模拟短路与接地故障装置。

背景技术

在实际配电网上由于运行安全稳定的要求一般难以进行故障实验来研究保护设备的性能，搭建模拟配电网的供电线路来进行故障模拟实验是进行配电网保护研究和保护设备测试的有效途径。

配电网的故障是随机而不可控的，因此对配电网保护的研究往往需要大量不同位置不同类型的故障研究才能较好把握配电网故障特点，其中电压的故障相角是电气故障很重要的参数，不同故障相角对电气设备产生的冲击是不同的，但由于在不同故障相角下模拟配电网故障比较困难，所以现有配电网故障模拟的研究中，均是在未考虑故障相角的情况下进行的，导致配单网保护研究和保护设备的测试均存在一定的缺陷；另一方面短路、断路及接地故障均是配电网常见的故障，在故障模拟实验中这些故障的模拟必不可少，而对于接地故障而言，接地位置的不同会造成不同类型的接地故障，其中弧光接地是比较严重的故障，设计能够集模拟多种故障为一体、根据需要在设定的故障相角下模拟相应的故障的装置均是存在困难的。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述现有模拟短路与接地故障装置存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型目的是提供一种模拟短路与接地故障装置，其本装置主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种模拟短路与接地故障装置，包括具有容置空间的壳体，所述壳体还包括用于调节的前面板和用于接线的后面板；且所述容置空间内设置处理单元，能够模拟故障的发生；其中，所述处理单元还包括散热器、隔板和主板，所述散热器设置于所述环氧板构成的放置空间内，所述隔板将相邻所述散热器分隔，所述主板设置于所述支架上；其中，所述主板包括操控模块、控制模块、通讯模块和响应模块，所述操控模块包括就地组件、远方组件和调节组件，所述就地组件的一端与所述调节组件连接，并发送第一信号，所述就地组件的另一端和远方组件发送第二信号至控制模块；所述控制模块，与所述操控模块连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行识别处理转换成第三信号；所述通讯模块，能够接收所述第三信号，并根据所述第三信号进行反馈第四信号至所述控制模块；所述响应模块，与所述控制模块、通讯模块和调节组件连接，所述响应模块接收所述第四信号处理转换的第五信号。

本实用新型的有益效果：本实用新型设计科学合理，本装置主要模拟配电网小电流接地系统相间短路故障与接地故障，如单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障等故障类型，能够更直观地反映原系统的物理过程与现象，采用物理动模对小电流接地系统的故障特征的研究更加直观、有效，可灵活地调整接地方式，通过本地开关操作或远程规约遥控即可很便捷地构建不接地系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器的整体结构示意图；

图2为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器中容置空间的整体结构示意图；

图3为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述故障控制器去掉上盖的整体结构示意图；

图4为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述控制单元的整体结构示意图；

图5为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述散热器的结构示意图；

图6为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述前面板的整体结构示意图；

图7为本实用新型模拟短路与接地故障装置第一个实施例所述后面板的整体结构示意图；

图8为本实用新型模拟短路与接地故障装置第二个实施例的电路原理示意图；

图9为本实用新型模拟短路与接地故障装置第二个实施例所述的第三转接端子排结构示意图；

图10为本实用新型模拟短路与接地故障装置第二个实施例所述的控制模块结构示意图；

图11为本实用新型模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的驱动电路结构示意图；

图12为本实用新型模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的第一转接端子排结构示意图；

图13为本实用新型模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的第二转接端子排结构示意图；

图14为本实用新型模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的电控制组件结构示意图；

图15为本实用新型模拟短路与接地故障装置第三个实施例所述的指示组件结构示意图；

图16为本实用新型模拟短路与接地故障装置第四个实施例所述的串口组件连接结构示意图；

图17为本实用新型模拟短路与接地故障装置第四个实施例所述的网口组件结构示意图；

图18为本实用新型模拟短路与接地故障装置第五个实施例所述的电源模块结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

参照图1～7，为本实用新型第一个实施例，提供了一种模拟短路与接地故障装置的整体结构示意图，如图1，一种模拟短路与接地故障装置包括具有容置空间S的壳体，壳体还包括用于调节的前面板100和用于接线的后面板200；且容置空间S内设置处理单元300，能够模拟故障的发生；其中，处理单元300还包括散热器303、隔板304和主板M，散热器303设置于环氧板302构成的放置空间内，隔板304将相邻散热器303分隔，主板M设置于支架305上。

具体的，本实用新型主体结构包括前面板100、后面板200以及处理单元300。具体的，控制器包括具有容置空间S的壳体，壳体还包括用于调节的前面板 100和用于接线的后面板200；且容置空间S内设置处理单元300，能够模拟故障的发生。当然的，前面板100和后面板200之间通过电气线路与处理单元300建立电路连接，进一步的，处理单元300还包括托盘301、环氧板302、支架305、散热器303、隔板304和主板M；两层环氧板302间距设置构成放置空间，且位于底部的环氧板302设置于托盘301上，位于顶部的环氧板302上设置支架305。其中散热器303设置于环氧板302构成的放置空间内，隔板304将相邻散热器303分隔，主板M设置于支架305上，需要说明的是，主板M为集成电路板，其上设置控制电路的元器件以及建立连接的线路。而环氧板302又称环氧玻璃纤维板，分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

进一步的，前面板100还包括调节旋钮101、指示灯102以及切换开关103，且后面板200还包括网络接口201、串口202、输入端204接线端子206、供电电源端子205和电源开关206，具体的，调节旋钮101用于故障过渡电阻的调档，且指示灯102对应不同的档位阻值且指示当前状态，切换开关103包括远方\/切除\/就地的切换开关，指示灯102对应的档位阻值包括0Ω、0.7Ω、2Ω、12Ω、32Ω，且故障过渡电阻设置为金属性接地、低阻接地、中阻接地或高阻接地，网络接口201和串口202与外部设备，其中网络接口201采用RJ45型号、串口202为RS232\/485，实现故障模拟柜支持本地或远方操作，通过本地的旋钮或以太网等人机接口进行设置等，且支持通过IRIG-B码对时。三相电压通过输入端204接入，输入端204为A相、B相、C相三相电压输入端；后面板200还包括供电电源端子205和电源开关206；且供电电源端子205设置L、N、G端。并最终通过选择调节旋钮101的位置和选择接线端子206之间配合进行不同故障场景的模拟发生，其中，接线端子206共设置有30个，30个接线端子206分别与30个电阻一端连接。

参照表1为前面板100的端子号与名称：

设计图

一种模拟短路与接地故障装置论文和设计

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