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专利名称：故障电流模拟装置及其工作方法
技术领域：
本发明属于仿真模拟领域，尤其涉及一种故障电流模拟装置及其工作方法。
背景技术：
在很多产品的开发过程中，对产品进行检测，是保证产品是否符合规定的最后一道屏障，通过相关的检测手段即可得知所开发的产品是否合格。在某些电力产品的开发中，检测的步骤更是不可或缺，需要通过检测确定所 述电力产品各项性能参数合格后才能将其安装到电力系统中进行工作，如若将不合格的电力产品在电力系统中进行使用的话，轻则导致停电故障，重则导致重大电力事故甚至人员伤亡事故。目前，电力公司开发的很多电力产品是安装到电力系统中，用于监测电力系统中的电流故障情况，如故障指示器等电力产品，安装到所述电力系统中，用于监测电力系统中的故障电流，像这类产品出厂前，会对其做一些故障电流模拟的检测和测试，确定其是否合格。现有的对该类产品进行故障电流模拟测试的工具通常使用继电保护测试仪，而购买一台继电保护测试仪的费用比较高，同时输出故障电流的操作比较麻烦，测试过程耗费时间太长，运行时间太长的话容易造成设备发热从而烧坏设备，带来成本的浪费，而且在测试过程中不能显示对产品的测试次数，不利于对产品测试过程的数据进行记录及分析。

发明内容
本发明旨在解决现有技术中对电力产品进行故障电流模拟测试操作麻烦，测试时间长，成本高，不能显示测试次数的技术问题，提供一种故障电流模拟装置，可实现故障电流的模拟，装置操作简单，而且整个测试过程能够记录故障电流的测试次数。本发明提供一种故障电流模拟装置，该故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电力发生器的NC端连接；该故障电流模拟装置还包括直流电源、总控制器、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过总控制器与直流电源电连接；第一开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第一开关的开、闭；第二开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第二开关的开、闭；第三开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第三开关的开、闭；电子计数器，用于在总控制器的控制下记录故障电流模拟周期次数；总控制器，用于通过控制直流电源给所述第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器通、断电操作，周期性性控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器的计数增加一次。优选地，所述一个周期内控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关开、闭的过程包括以下模式模式一第一可控开关、第三可控开关处于闭合状态，第二可控开关处于断开状态，测试线圈中流过的电流忍模式二 第一可控开关、第二可控开关处于断开状态，第三可控开关处于闭合状态，测试线圈中流过的电流I。= I ;模式三第三可控开关处于断开状态，测试线圈中流过的电流Ic=O ；其中，I为电流发生器发出的电流，R为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。为测试线圈的电阻。 优选地，所述第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关为电磁继电器，第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器分别为电磁线圈。本发明还提供一种故障电流模拟装置，该故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电流发生器的NC端连接；该故障电流模拟装置还包括直流电源、第四可控开关、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器、第四开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过第四可控开关与直流电源电连接；第四开关控制器与直流电源直接电连接，用于控制第四开关的开、闭；第一开关控制器，用于控制第一开关的开、闭；第二开关控制器，用于控制第二开关的开、闭；第三开关控制器，用于控制第三开关的开、闭；电子计数器，用于记录故障电流模拟周期的次数；其中，通过控制四个开关控制器不同的工作时间，周期性控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器的计数增加一次。优选地，所述一个周期内控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关开、闭的过程包括以下模式模式一第一可控开关、第三可控开关及第四可控开关处于闭合状态，第二可控开关处于断开状态，测试线圈中流过的电流7模式二 第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关处于闭合状态，第一可控开关处于断开状态并调整滑动变阻器接入电路的工作电阻最大，测试线圈中流过的电流Ic/=I，;模式三第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关处于断开状态，第四可控开关处于闭合状态，测试线圈中流过的电流I。' =0；模式四第四可控开关处于断开状态；其中，I’为电流发生器发出的电流，R’为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。’为测试线圈的电阻。优选地，所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关为交流接触器，第一可控开关和第二可控开关为常开开关，第三可控开关和第四可控开关为常闭开关，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及第四开关控制器分别为双数显计测器。本发明还提供一种故障电流模拟装置的工作方法，所述故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器 电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电流发生器的NC端连接；该故障电流模拟装置还包括直流电源、总控制器、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过总控制器与直流电源电连接；所述工作方法包括以下步骤步骤S100，总控制器控制直流电源为电子计数器供电并复位清零；步骤S200，总控制器控制第一可控开关及第三可控开关同时闭合，第二可控开关
断开，测试线圈中流过的电流产生的故障电流为，并持续预设时间tl;
C! C步骤S300，总控制器控制第一可控开关、第二可控开关断开，第三可控开关闭合，测试线圈中流过的电流I。= I,产生的故障电流为I*N，并持续预设时间t2;步骤S400，总控制器控制第三可控开关断开，测试线圈中流过的电流1。=0，产生的故障电流为0，并持续预设时间t3 ；步骤S500，总控制器控制电子计数器的计数增加一次，并判断电子计数器的计数是否达到预设值，若是，步骤结束；如否，返回步骤S200 ；其中，I为电流发生器发出的电流，R为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。为测试线圈的电阻，N为测试线圈的匝数。进一步地，总控制器控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关闭合或断开的方法具体为总控制器控制直流电源对第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器进行通电或断电；总控制器控制电子计数器计数增加一次的具体方法为总控制器控制直流电源对电子计数器停止供电，然后再控制对其重新供电一次。本发明还提供一种故障电流模拟装置的工作方法，所述故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电力发生器的NC端连接；该故障电流模拟装置还包括直流电源、第四可控开关、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器、第四开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过第四开关与直流电源电连接，第四开关控制器与直流电源直接电连接，第一可控开关和第二可控开关为常开开关，第三可控开关和第四可控开关为常闭开关；所述工作方法包括以下步骤步骤S100’，电子计数器复位清零；步骤S200’，控制第一开关控制器工作并运行预设时间tl，测试线圈中流过的电 FR'Γ K'
' '= R,+R ,，产生的故障电流为忍'=#+^ , ，步骤S300’，控制第一开关控制器停止工作，第二开关控制器工作并运行预设时间t2，并调整滑动变阻器接入电路的工作电阻最大，测试线圈中流过的电流I。’ = I’，产生的故障电流为I’*N;步骤S400’，控制第二开关控制器停止工作，第三开关控制器工作并运行预设时间t3，测试线圈中流过的电流I。' = 0，产生的故障电流为O ;步骤S500 ’，控制第三开关控制器停止工作、第四开关控制器工作并运行预设时间t4后停止工作，并判断电子计数器的计数是否达到预设值，若是，步骤结束；如否，返回步骤 S200’ ；其中，I’为电流发生器发出的电流，R’为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。’为测试线圈的电阻，N为测试线圈的匝数。进一步地，所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关为交流接触器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及第四开关控制器分别为双数显计测器。以上所述技术方案，通过可控开关、测试线圈、滑动变阻器、电流发生器、电子计数器等电子元器件组成一个故障模拟装置，并通过周期性控制可控开关的开、闭实现流经测试线圈的故障电流的模拟，并通过电子计数器实现对其故障电流循环次数的计数，增加了产品测试过程中的测试数据的直观性，整个故障电流模拟装置使用现有的电子元器件组成，成本低廉，而且操作简单，同时方便了对测试产品进行故障模拟测试次数的控制，更加有利于对所需待测产品进行全面测试。


图I是本发明故障电流模拟装置一种实施例的结构示意图；图2是本发明故障电流模拟装置第二种实施例的结构示意图；图3是本发明故障电流模拟装置第三种实施例的结构示意图；图4是本发明故障电流模拟装置一种实施例的工作方法流程图；图5是本发明故障电流模拟装置另一种实施例的工作方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图I所示，示出了本发明一种实施例的故障电流模拟装置，包括电流发生器300，该电流发生器300具有AC和NC端，可用于产生并输出一定大小的交流电流I，这里所述的电流发生器的AC端是指电流发生器的交流电流的发出端，NC端是指电流发生器的交流电流流入端，一般指接地端。第一可控开关110、第二可控开关120、第三可控开关130、测试线圈600及滑动变阻器500，电流发生器300的AC端分别与滑动变阻器500的滑片A及第三可控开关130的一端相连接，第三可控开关130的另一端与测试线圈600的一端相连接，测试线圈600的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器500电阻丝的一端B与第一可控开关110的一端连接，电阻丝的另一端C与第二可控开关120的一端连接，第一可控开关Iio及第二可控开关120的另一端分别与电力发生器300的NC端连接。
该故障电流模拟装置还包括直流电源700、总控制器800、第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230及电子计数器400，第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230及电子计数器400分别通过总控制器800与直流电源700电连接；第一开关控制器210，用于在总控制器800的控制下控制第一开关110的开、闭；第二开关控制器220，用于在总控制器800的控制下控制第二开关120的开、闭；第三开关控制器230，用于在总控制器800的控制下控制第三开关130的开、闭；电子计数器400，用于在总控制器800的控制下记录故障电流模拟周期的次数；总控制器800，用于通过控制直流电源700给所述第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器230通、断电操作，周期性控制第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器400的计数增加一次。测试线圈600用于模拟故障电流，模拟故障电流的大小即为流经测试线圈600的电流值*测试线圈600的匝数。测试线圈600即为待测产品的安装部位，如果待测产品为故障指示器，直接将故障指示器卡在该测试线圈600上进行测试，如若待测产品为其他电力产品，可根据相应的测试说明进行待测产品的安装。在图I中，电流发生器300的AC端连接到滑动变阻器的滑片A，第一可控开关110的一端与滑动变阻器电阻丝的B接点连接，第一可控开关110的另一端连接所述电流发生器300的NC端，因此，电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成一个回路；而第二可控开关120的一端与滑动变阻器电阻丝的C接点连接，第二可控开关120的另一端连接所述电流发生器300的NC端，电流发生器300、滑动变阻器的AC段及第二可控开关120形成一个回路；同样，电流发生器的AC端又连接到所述第三可控开关130的一端，第三可控开关130的另一端与测试线圈600的一端连接，测试线圈600的另一端连接到所述电流发生器的NC端，这样，电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成另一个回路。以上所述电路的连接方式并不局限于一种方式，每个回路中的元器件可以相互之间互换位置形成其他形式的电路连接方式，但实质功能与上述电路是一样的。 总控制器800可控制电子计数器400的计数显示进行变化，如控制电子计数器400的计数进行复位清零，或控制电子计数器400的计数累计加I。优选地，控制器800控制直流电源700给所述电子计数器400进行通电、断电操作，实现对其计数的控制。当故障电流模拟装置开始工作时，控制直流电源700给所述电子计数器400进行供电，当故障电流模拟装置完成一个周期的故障电流模拟时，控制直流电源700停止给所述电子计数器400供电，然后在下一个故障电流模拟的周期开始时控制直流电源700给所述电子计数器400重新供电，因电子计数器400重新上电一次，所显示的计数就会增加一次。在以上所述的实施例中，所述总控制器800用于周期性控制第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的开 、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器400的计数增加一次。以上方案，通过控制电子计数器2的计数显示，可以清楚得知对所述待测产品已经进行多少次故障电流的模拟测试，便于对整个测试过程的数据进行记录。这里所述的对所述待测产品进行一次故障电流的模拟测试是指对待测产品进行一个周期的故障电流模拟测试。所述总控制器800用于周期性性控制第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的开、闭的过程包括了以下几种控制模式假设电流发生器300产生及输出的电流大小为I，测试线圈600的匝数为N模式一第一可控开关110、第三可控开关130同时处于闭合状态，第二可控开关120处于断开状态，此时，因第一可控开关110、第三可控开关130处于闭合状态，第二可控开关120处于断开状态，则上面所述的由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成的回路及由电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路同时工作，并对电流发生器300输出的电流I进行分流，每一条回路所分得的电流的大小与所述回路的电阻成反比，这里设定滑动变阻器接入电路中的AB段的电阻值为R，当然该电阻值R是可调的，设定测试线圈600的自身电阻为R。，那么根据电路的特性可以算得所述测试线圈
中流过的电流那么此时测试线圈上产生的故障电流即为该电流值I。
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可以通过调整滑动变阻器接入电路中电阻R的大小而对其进行调整。模式二 第一可控开关110、第二可控开关120处于断开状态，第三可控开关130处于闭合状态，此时，由于第一可控开关110断开、第二可控开关120处于断开状态，第三可控开关处于闭合状态，电流发生器300产生的电流I都流经由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路，因此测试线圈600中流过的电流I。= I,此时测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为Ι*Ν。模式三第三可控开关130处于断开状态，此时，由于第三可控开关130处于断开状态，由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路处于断路状态，此时测试线圈600中流过的电流1。=0，测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为O。以上所述实施例即为该故障电流模拟装置模拟的三种故障电流，模式一、模式二及模式三依次进行，组成故障电流模拟的一个周期。同时，由于模式一中，滑动变阻器500接入电路中的电阻值可以进行自由调整，从而可使得由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路中的电流可在一个较大的范围内进行调整，所模拟的故障电流范围比较广，因此可实现对多种电力产品的模拟故障电流的测试。以上所述实施例中，为了保证能够产生正常的故障模拟电流及滑动变阻器工作的安全性，所述滑动变阻器500应该选额定功率尽可能大的，优选地，滑动变阻器500的额定功率应该满足Ps> 1*1*滑动变阻器的最大阻值，因此滑动变阻器500的最大阻值应小于P9
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r以上所述的实施例中，所述第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130优选采用电磁继电器，当然也可采用其他类型的可控开关，只要能够实现对其的自动控制就可以。所述第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器130为电磁线圈，直流电源700通过总控制器800给所述三个电磁线圈进行供电，同时，所述直流电源700在总控制器800的控制下可以给电子计数器400供电。本实施例中，当总控制器800控制直流电源700为第一可控开关110的电磁线圈供电时，第一可控开关110闭合；当控制直流电源700为第一可控开关110的电磁线圈停止供电时，第一可控开关110断开；同理，当总 控制器800控制直流电源700为第二可控开关120的电磁线圈供电时，第二可控开关120闭合；当控制直流电源700为第二可控开关120的电磁线圈停止供电时，第二可控开关120断开；以此类推，第三可控开关130的控制方式与上述的控制方式一样。优选地，所述直流电源700可设置在总控制器800的外部，也可以设置在总控制器800的内部，只要能够实现总控制器800对其的控制可以为第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230及电子计数器400供电即可。因此，本优选实施例中，对故障电流模拟的一个周期过程为模式一总控制器800控制直流电源700为第一可控开关110的电磁线圈及第三可控开关130的电磁线圈供电，第一可控开关110、第三可控开关130同时处于闭合状态，同时总控制器800控制直流电源700为电子计数器400供电，此时电子计数器400的计数显示可调整为零。因第一可控开关110及第三可控开关130都处于闭合状态，所述测试线圈
600中流过的电流那么此时测试线圈600上产生的故障电流即为模式二 紧跟模式一，总控制器800再控制直流电源700停止为第一可控开关110的电磁线圈供电，第一可控开关Iio处于断开状态，第三可控开关130仍处于闭合状态；此时，由于第一可控开关110断开，第三可控开关130闭合，测试线圈600中流过的电流I。=
I,此时测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为Ι*Ν。模式三紧跟模式二，总控制器800又控制直流电源700停止为第三可控开关130的电磁线圈供电，第三可控开关130也处于断开状态，由于第三可控开关130断开，此时测试线圈600中流过的电流1。=0，测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为O。以上三个模式组成本实施例中故障电流模拟的一个周期，其中，I为电流发生器发出的电流，R为滑动变阻器500ΑΒ段电阻的阻值，Rc为测试线圈的电阻。以上所述实施例的故障电流模拟装置的工作方法如下在故障电流模拟装置开始工作前，要先将被测产品安装到测试线圈600上，这里所述的工作方法是指所有的准备工作就绪后故障电流模拟装置的工作步骤。如图4所示，该故障指示器的一种实施例的工作步骤包括步骤S100，总控制器800控制直流电源700为电子计数器400供电并复位清零，使得电子计数器400做好计数的准备，此时，电子计数器400的计数显示应为零。
步骤S200，总控制器800控制第一可控开关110、第三可控开关130同时闭合，第二可控开关120断开，由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成的回路及电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路同时工作，并对电流发
, IR
生器300输出的电流I进行分流，测试线圈600中流过的电流产生的模拟故障电
K + Kc
IR …
流为 ，并将该模式持续预设时间步骤S300，然后总控制器800控制第一可控开关110断开，因此时未对第三可控开关130进行任何控制操作，第三可控开关130仍处于闭合状态，由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成的回路停止工作；电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的另一个回路继续工作，此时测试线圈600中流过的电流I。= I，该模式下产生的模拟故障电流为Ι*Ν，并将该模式持续预设时间t2;步骤S400，总控制器800控制第三可控开关130断开，此时，由于第三可控开关130断开，电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的另一个回路也停止工作，处于断路状态，测试线圈中流过的电流1。=0，并将该模式持续预设时间t3 ；步骤S500，总控制器800控制电子计数器400的计数增加一次，并判断电子计数器400的计数是否达到预设值，若是，步骤结束；如否，返回步骤S200 ;对不同电子产品的测试，所需故障电流模拟的次数是不同的，在测试开始前可对电子计数器进行设置，当其计数达到预设值时就停止对待测产品的故障电流模拟，并结束测试的相关流程，如果在每次控制电子计数器400计数增加一次之后，电子计数器的计数并没有达到所述预设值，则返回步骤S200进入下一个故障电流的模拟周期。本实施例的以上操作步骤中，对第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的控制是分别通过对其控制端及电磁线圈的控制实现的，总控制器800控制直流电源700为其电磁线圈通电，可以实现对第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的闭合操作；总控制器800控制直流电源700停止为其电磁线圈的供电，可以实现对第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的断开操作。而且，由于在对不同产品的测试过程中，每种模式下产生的故障电流的测试时间不一样，因此每种模式都需要维持一定的时间，本实施例的工作方法中所涉及的预设时间tl、t2及t3都可以根据具体待测产品的测试要求进行设定。以上步骤S200至步骤S400，为故障电流模拟的一个周期，每完成一个周期的故障模拟电流的输出就会控制电子计数器400的计数增加自动增加一次。优选地，控制电子计数器400计数增加一次的具体方法为总控制器800控制所述直流电源700对电子计数器400停止供电，然后再控制对其重新供电一次。上面实施例中所述工作方法，不仅能够实现故障电流的模拟，而且在故障电流的模拟过程中，能够通过调整滑动变阻器的接入电路中的阻值调整所模拟的故障电流的大小，做到可变故障电流的模拟，同时通过电子计数器的计数显示，可以很直观的得到待测产品的测试情况以及已经对其完成的测试次数，有利于对测试过程中各个测试数据的分析。如图2所示，为本发明提供另一种实施例的故障电流模拟装置，该故障电流模拟装置包括电流发生器300、第一可控开关110、第二可控开关120、第三可控开关130、测试线圈600及滑动变阻器500，电流发生器300的AC端分别与滑动变阻器500的滑片A及第三可控开关130的一端相连接，第三可控开关130的另一端与测试线圈600的一端相连接，测试线圈600的另一端与电流发生器300的NC端相连接，滑动变阻器500电阻丝的一端B与第一可控开关110的一端连接，电阻丝的另一端C与第二可控开关120的一端连接，第一可控开关110及第二可控开关120的另一端分别与电流发生器300的NC端连接。该故障电流模拟装置还包括直流电源700、第四可控开关140、第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230、第四开关控制器240及电子计数器400，第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230及电子计数器400分别通过第四可控开关140与直流电源700电连接。第四开关控制器240与直流电源700直接电连接，用于控制第四可控开关140的开、闭；第一开关控制器210，用于控制第一可控开关110的开、闭； 第二开关控制器220，用于控制第二可控开关120的开、闭；第三开关控制器230，用于控制第三可控开关130的开、闭；电子计数器400，用于记录故障电流模拟周期的次数；其中，通过控制四个开关控制器不同的工作时间，周期性控制第一可控开关110、第二可控开关120、第三可控开关130及第四可控开关140的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器400的计数增加一次。本实施例的故障电流模拟装置与图I所示的实施例中的故障电流模拟装置的区别在于，本实施例中用一个第四可控开关140及第四开关控制器240取代了图I实施例中的总控制器800。本实施例中，通过控制四个开关控制器不同的工作时间，周期性性控制第一可控开关110、第二可控开关120、第三可控开关130及第四可控开关140的开、闭的过程包括了以下几种控制模式假设电流发生器300产生及输出的电流大小为I’，测试线圈600的匝数为N模式一第一可控开关110、第三可控开关130及第四可控开关140处于闭合状态，第二可控开关120处于断开状态，此时，因第四可控开关140闭合，直流电源700给所述第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230供电，通过进一步控制第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器230可控制第一可控开关110、第三可控开关130处于闭合状态，第二可控开关120处于断开状态，则由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成的回路及电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路同时工作，并对电流发生器300输出的电流I’进行分流，每一条回路所分得的电流的大小与所述回路的电阻成反比，这里设定滑动变阻器接入电路中的AB段的电阻值为R’，当然该电阻值R’是可调的，设定测试线圈600的自身电阻为R。’，那么根
据电路的特性可以算得所述测试线圈600中流过的电流人'=^^7，那么此时测试线圈600
I'R'
上产生的故障电流即为4'=该故障电流值可以通过调整滑动变阻器接入电路中
电阻R’的大小来对其进行调整。
模式二 第二可控开关120、第三可控开关130及第四可控开关140处于闭合状态，第一可控开关Iio处于断开状态并调整滑动变阻器500接入电路的工作电阻最大，此时，因第四可控开关140闭合，给所述第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器230供电，并通过模式一种所述的方式进一步控制第二可控开关120及第三可控开关130处于闭合状态，而且由于调整滑动变阻器500接入电路的工作电阻最大，即AC端的阻值达到最大，由于该滑动变阻器500的最大阻值远远大于测试线圈600的内阻，所以由电流发生器300、滑动变阻器500的AC段及第二可控开关120形成的回路中的电阻远大于由电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路中的电阻，因此电流发生器300产生的电流I几乎全部都流经由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路，因此测试线圈600中流过的电流Ic/ =1’，此时测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为I，*N。模式三第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130处于断开状态，第四可控开关140处于闭合状态，因第四可控开关140闭合，直流电源700分别给第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器230供电，通过进一步控制该三个控制器可分别控制第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130处于断开状 态，此时，由于第三可控开关130处于断开状态，由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路处于断路状态，此时测试线圈600中流过的电流I。' = 0，测试线圈C中所产生的模拟故障电流的大小为O。模式四第四可控开关140处于断开状态，由于第四可控开关140断开，直流电源700停止了对第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器230的供电，同时，直流电源停止了对电子计数器400的供电。以上所述实施例即为该故障电流模拟装置模拟故障电流的一个周期，模式一、模式二、模式三及模式四依次进行，组成故障电流模拟的一个周期。同时，由于模式一中，滑动变阻器500接入电路中的电阻值可以进行自由调整，从而可以使得由电流发生器300、第三可控开关130及待测线圈600组成的回路中的电流可在一个较大的范围内进行调整，所模拟的故障电流范围比较广，因此可实现对多种电力产品的模拟故障电流的测试。在该实施例中，为了保证能够产生正常的故障模拟电流及滑动变阻器工作的安全性，所述滑动变阻器500应该选额定功率尽可能大的，优选地，滑动变阻器500的额定功率
应该满足Ps> 1*1*滑动变阻器的最大阻值，因此滑动变阻器500的最大阻值应小于·。如图3所示，本实施例中，所述第一可控开关110、第二可控开关120、第三可控开关130及第四可控开关140优选采用交流接触器；所述第一开关控制器210、第二开关控制器220、第三开关控制器130及第四开关控制器140优选采用双数显计测器，双数显计测器可控制交流接触器处于断开或闭合状态，并保持一定时间，该时间可通过对所述双数显计测器进行自由设定实现。如图3所示，图中第一开关控制器210为第一双数显计测器，第二开关控制器220为第二双数显计测器，第三开关控制器230为第三双数显计测器，第四开关控制器240为第四双数显计测器，电流发生器300的AC端与滑动变阻器的划片A相连接，同时也与第三交流接触器的9脚相连接，电流发生器300的NC端与第一交流接触器的2脚、第二交流接触器的6脚和测试线圈600的一端相连接。第一双数显计测器、第二双数显计测器及第三双数显计测器的AC端并联连接到第四交流接触器的14脚，第一双数显计测器、第二双数显计测器及第三双数显计测器的NC端分别通过电子计数器400与第四交流接触器的14脚相连接，第四双数显计测器的AC、NC外接直流电源700，第四双数显计测器的AC端同时与第四交流接触器的13脚相连接。第一双数显计测器的1、2脚分别于第一交流接触器的3、4脚相连接，第二双数显计测器的1、2脚分别于第二交流接触器的7、8脚相连接，第三双数显计测器的1、2脚分别会与第三交流接触器的11、12脚相连接，第四双数显计测器的1、2脚分别于第四交流接触器的15、16脚相连接。滑动变阻器500电阻丝的C端与第二交流接触器的5脚相连接，测试线圈600的另一端与第三交流接触器的10脚相连接。
图3中，第一交流接触器的1、2脚为常开，第二交流接触器的5、6脚为常开，第三交流接触器的9、10脚为常闭，第四交流接触器的13、14脚为常闭。各个双数显计测器的I、2脚为电源输出控制引脚；比如，当给所述第一双数显计测器供电并控制其工作时，该双数显计测器可通过1、2脚控制第一交流接触器的3、4脚，从而控制第一交流接触器的1、2脚由常开状态变为闭合状态；当给所述第二双数显计测器供电并控制其工作时，该双数显计测器可通过1、2脚控制第二交流接触器的7、8脚，从而控制第二交流接触器的5、6脚由常开状态变为闭合状态；同理，第三双数显计测器及第四双数显计测器的控制原理类似，在此不再赘述。通过设定相应的双数显计测器的工作时间，可以控制相应的可控开关的工作状态的维持时间，比如，设定第一双数显计测器的工作时间为tl，则该双数显计测器可控制第一交流接触器闭合的时间为tl。因此，本优选实施例中，对故障电流模拟的一个周期过程包括的工作模式为模式一由于第四交流接触器处于常闭状态，直流电源700分别给第一双数显计测器、第二双数显计测器及第三双数显计测器供电，并控制第一双数显计测器工作，设定第一双数显计测器的工作时间为tl，则第一交流接触器处于闭合状态，由于第二交流接触器处于常开状态，第三交流接触器及第四交流接触器处于常闭状态，则由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一交流接触器形成的回路及由电流发生器300、第三交流接触器及测试线圈600形成的回路同时工作，并对电流发生器300输出的电流I’进行分流，每一条回路所分得的电流的大小与所述回路的电阻成反比，这里设定滑动变阻器接入电路中的AB段的电阻值为R’，当然该电阻值R’是可调的，设定测试线圈600的自身电阻为R。’，那么根
I'[V
据电路的特性可以算得所述测试线圈600中流过的电流，那么此时测试线圈600上产生的故障电流即为；模式二 第一双数显计测器停止工作，第二双数显计测器开始工作，并设定工作时间为t2，则由于第一双数显计测器停止工作，第一交流接触器返回到常开状态，由于第二双数显计测器开始工作，第二交流接触器由常开状态变为闭合状态，由于第三交流接触及第四交流接触器处于常闭状态，同时调整滑动变阻器500接入电路的工作电阻最大，由于该滑动变阻器500的阻值远远大于测试线圈600的内阻，所以由电流发生器300、滑动变阻器的AC段及第二交流接触器形成的回路中的电阻远大于由电流发生器300、第三交流接触器及测试线圈600形成的回路中的电阻，因此电流发生器300产生的电流I几乎全部都流经由第三交流接触器及测试线圈600形成的回路，因此测试线圈600中流过的电流I。’ = I’，此时测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为I’*N。模式三第二双数显计测器停止工作，第三双数显计测器开始工作，并设定工作时间为t3，则由于第二双数显计测器停止工作，第二交流接触器返回到常开状态，第一交流接触器及第二交流接触器都处于到常开状态，由于第三双数显计测器工作，第三交流接触由常闭状态变为断开状态，因此，第三交流接触器及测试线圈600形成的回路处于断路状态，此时测试线圈600中流过的电流Ic/ = 0，测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为O。模式四第三双数显计测器停止工作，第四双数显计测器开始工作，并设定工作时间为t4，由于第四双数显计测器工作，第四交流接触器由常闭状态变为断开状态，直流电源700停止了对第一双数显计测器、第二双数显计测器及第三双数显计测器的供电，同时，直流电源700停止了对电子计数器400的供电。
模式四中，工作时间t4结束时，第四双数显计测器停止工作，第四交流接触器又返回到常闭状态，直流电源700重新给第一双数显计测器、第二双数显计测器及第三双数显计测器供电，并重新给电子计数器400的供电，此时，电子计数器400由于对其重新供电一次，读数相应增加一次。也就是说每完成一个周期的故障电流模拟时，电子计数器的读数会自动增加一次。在故障电流模拟装置开始工作前，要先将被测产品安装到测试线圈600上，这里所述的工作方法是指所有的准备工作就绪后故障电流模拟装置的工作步骤。如图5所示，该故障指示装置的一种实施例的工作步骤包括步骤SlOO ’，控制电子计数器复位清零。步骤S200’，控制第一开关控制器210工作并运行预设时间tl，此时，第一可控开关Iio处于闭合状态，由于第二可控开关120为常开开关，第三可控开关130和第四可控开关140为常闭开关，由电流发生器300、滑动变阻器的AB段及第一可控开关110形成的回路及电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路同时工作，并对电流发生
!'K'
器300输出的电流I’进行分流，测试线圈600中流过的电流4’=^^，产生的模拟故障电PR'流为。步骤S300’，控制第一开关控制器210停止工作，第二开关控制器220工作并运行预设时间t2，并调整滑动变阻器接入电路的工作电阻最大，第一可控开关110返回到常开状态，第二可控开关120由常开状态变为闭合状态，由于第三可控开关130及第四可控开关140处于常闭态，滑动变阻器500接入电路的工作电阻最大，该滑动变阻器500的阻值远远大于测试线圈600的内阻，所以由电流发生器300、滑动变阻器的AC段及第二可控开关120形成的回路中的电阻远大于由电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路中的电阻，因此电流发生器300产生的电流I几乎全部都流经由第三可控开关130及测试线圈600形成的回路，因此测试线圈600中流过的电流I。’ = I’，此时测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为I’*N。
步骤S400’，控制第二开关控制器220停止工作，第三开关控制器230工作并运行预设时间t3，因第二开关控制器220停止工作，第二交流接触器120返回到常开状态，由于第一可控开关110及第二可控开关120都处于到常开状态，并且由于第三开关控制器230工作，第三可控开关130由常闭状态变为断开状态，因此，电流发生器300、第三可控开关130及测试线圈600形成的回路处于断路状态，此时测试线圈600中流过的电流I。' = O,测试线圈600中所产生的模拟故障电流的大小为O。步骤S500 ’，控制第三开关控制器230停止工作，并控制器第四开关控制器240开始工作，并设定工作时间为t4，由于第四开关控制器240工作，第四可控开关140由常闭状态变为断开状态，直流电源700停止了对第一开关控制器210、第二开关控制器220及第三开关控制器230的供电，同时，直流电源700停止了对电子计数器400的供电，此时还要判断电子计数器400的计数是否达到预设值，若是，步骤结束；如否，返回步骤S200’ ；
本实施例的以上操作步骤中，对第一可控开关110、第二可控开关120及第三可控开关130的控制是分别通过对其开关控制器的控制实现的，而且，由于在对不同产品的测试过程中，每种模式下产生的故障电流的测试时间不一样，因此每种模式都需要维持一定的时间，本实施例的工作方法中所涉及的时间tl、t2、t3及t4都可以根据具体待测产品的测试要求进行设定。以上步骤S200至步骤S500’，为故障电流模拟的一个周期，每完成一个周期的故障模拟电流的输出就会控制电子计数器400的计数增加自动增加一次。上面实施例中所述工作方法，不仅能够实现故障电流的模拟，而且在故障电流的模拟过程中，能够通过调整滑动变阻器的接入电路中的阻值调整所模拟的故障电流的大小，做到可变故障电流的模拟，同时通过电子计数器的计数显示，可以很直观的得到待测产品的测试情况以及已经对其完成的测试次数，有利于对测试过程中各个测试数据的分析。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种故障电流模拟装置，其特征在于，该故障电流模拟装置包括 电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电力发生器的NC端连接； 该故障电流模拟装置还包括直流电源、总控制器、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过总控制器与直流电源电连接； 第一开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第一开关的开、闭； 第二开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第二开关的开、闭； 第三开关控制器，用于在总控制器的控制下控制第三开关的开、闭； 电子计数器，用于在总控制器的控制下记录故障电流模拟周期次数； 总控制器，用于通过控制直流电源给所述第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器通、断电操作，周期性控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器的计数增加一次。
2.根据权利要求I所述的故障电流模拟装置，其特征在于，所述一个周期内控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关开、闭的过程包括以下模式 模式一第一可控开关、第三可控开关处于闭合状态，第二可控开关处于断开状态，测试线圈中流过的电流7 =,二 ; 模式二 第一可控开关、第二可控开关处于断开状态，第三可控开关处于闭合状态，测试线圈中流过的电流I。= I ; 模式三第三可控开关处于断开状态，测试线圈中流过的电流Ic=O ； 其中，I为电流发生器发出的电流，R为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。为测试线圈的电阻。
3.根据权利要求2所述的故障电流模拟装置，其特征在于，所述第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关为电磁继电器，第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器分别为电磁线圈。
4.一种故障电流模拟装置，其特征在于，该故障电流模拟装置包括 电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电流发生器的NC端连接； 该故障电流模拟装置还包括直流电源、第四可控开关、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器、第四开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过所述第四开关与直流电源电连接； 第四开关控制器与直流电源直接电连接，用于控制第四开关的开、闭；第一开关控制器，用于控制第一开关的开、闭； 第二开关控制器，用于控制第二开关的开、闭； 第三开关控制器，用于控制第三开关的开、闭； 电子计数器，用于记录故障电流模拟周期的次数； 其中，通过控制四个开关控制器不同的工作时间，周期性控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关的开、闭，并在完成一个周期的控制时，控制电子计数器的计数增加一次。
5.根据权利要求4所述的故障电流模拟装置，其特征在于，所述一个周期内控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关开、闭的过程包括以下模式 模式一第一可控开关、第三可控开关及第四可控开关处于闭合状态，第二可控开关处 于断开状态，测试线圈中流过的电流
6.根据权利要求5所述的故障电流模拟装置，其特征在于，所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关为交流接触器，第一可控开关和第二可控开关为常开开关，第三可控开关和第四可控开关为常闭开关，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及第四开关控制器分别为双数显计测器。
7.一种故障电流模拟装置的工作方法，其特征在于，所述故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电流发生器的NC端连接； 该故障电流模拟装置还包括直流电源、总控制器、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过总控制器与直流电源电连接； 所述工作方法包括以下步骤 步骤S100，总控制器控制直流电源为电子计数器供电并复位清零； 步骤S200，总控制器控制第一可控开关及第三可控开关同时闭合，第二可控开关断开， 测试线圈中流过的电流
8.根据权利要求7所述的故障电流模拟装置的工作方法，其特征在于， 总控制器控制第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关闭合或断开的方法具体为总控制器控制直流电源对第一开关控制器、第二开关控制器及第三开关控制器进行通电或断电； 总控制器控制电子计数器计数增加一次的具体方法为总控制器控制直流电源对电子计数器停止供电，然后再控制对其重新供电一次。
9.一种故障电流模拟装置的工作方法，其特征在于，所述故障电流模拟装置包括电流发生器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电力发生器的NC端连接； 该故障电流模拟装置还包括直流电源、第四可控开关、第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器、第四开关控制器及电子计数器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及电子计数器分别通过第四开关与直流电源电连接，第四开关控制器与直流电源直接电连接，第一可控开关和第二可控开关为常开开关，第三可控开关和第四可控开关为常闭开关； 所述工作方法包括以下步骤 步骤S100’，电子计数器复位清零； 步骤S200’，控制第一开关控制器工作并运行预设时间tl，测试线圈中流过的电流r, I'R'I'R'c产生的故障电流为A; 步骤S300’，控制第一开关控制器停止工作，第二开关控制器工作并运行预设时间t2，并调整滑动变阻器接入电路的工作电阻最大，测试线圈中流过的电流I。’ = I’，产生的故障电流为I’ *N ; 步骤S400’，控制第二开关控制器停止工作，第三开关控制器工作并运行预设时间t3，测试线圈中流过的电流Ic/ = O，产生的故障电流为O ; 步骤S500’，控制第三开关控制器停止工作、第四开关控制器工作并运行预设时间t4后停止工作，并判断电子计数器的计数是否达到预设计数值，若是，步骤结束；如否，返回步骤 S200’ ； 其中，I’为电流发生器发出的电流，R’为滑动变阻器接入电路中的电阻，R。’为测试线圈的电阻，N为测试线圈的匝数。
10.根据权利要求9所述的故障电流模拟装置的工作方法，其特征在于，所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关为交流接触器，第一开关控制器、第二开关控制器、第三开关控制器及第四开关控制器分别为双数显计测器。
全文摘要
本发明提供一种故障电流模拟装置，包括电流发生器、第一、第二及第三可控开关、测试线圈及滑动变阻器，电流发生器的AC端分别与滑动变阻器的滑片及第三可控开关的一端相连接，第三可控开关的另一端与测试线圈的一端相连接，测试线圈的另一端与电流发生器的NC端相连接，滑动变阻器电阻丝的一端与第一可控开关的一端连接，电阻丝的另一端与第二可控开关的一端连接，第一可控开关及第二可控开关的另一端分别与电力发生器的NC端连接；还包括直流电源、总控制器、电子计数器、第一、第二、第三开关控制器，第一、第二及第三开关控制器及电子计数器分别通过总控制器与直流电源电连接。该装置操作简单，更加有利于对待测产品进行全面测试。
文档编号G01R31/00GK102879669SQ20121034417
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者郭彦伟 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司