一、技術要求
1．設備能實現(xiàn)10KV線路接地故障模擬、短路故障模擬、斷路故障模擬，并且設備能獨立輸出非故障電流與電壓，設備可長時間工作在非故障電流與電壓輸出狀態(tài)。
2．設備電流回路、電壓回路、角度回路可獨立控制與設定，各個故障狀態(tài)前、故障狀態(tài)中，故障狀態(tài)后可獨立設定。
3．設備具有過壓保護、過流保護、過熱保護、短路保護，安全等級符合國家標準等級。
4．設備具有緊急停止按鈕，在發(fā)生突發(fā)事件時能一鍵斷電進行保護。
二、主要技術參數(shù)
1．輸出電壓：0-10KV
2．輸出電流：0-1000A
3．輸出時間：0-60S
4．導線架長度5米，線徑總直徑≤33mm
5. 遙控功能：實現(xiàn)急停、啟動、停止的100M遠距離遙控
三、故障功能的實現(xiàn)
1．電流輸出狀態(tài)轉換：以0~1000A為范圍設定10個檔位電流輸出無法實現(xiàn)設定值瞬間輸出功能，只能設定固定檔位輸出；如：設定0~100A，0~200A，0~300A……1000A十個檔位，分別對應這1倍，2倍，3倍……10倍的電流值，實驗時需要在100A檔位下調出額定電流需要加幾倍直接切換就可以；
2．電壓輸出狀態(tài)轉換：等同與電流狀態(tài)狀態(tài)轉換；
3．相位狀態(tài)轉換：以電壓相位固定作為參考對應電流輸出角度分別設定
0度，30度，60度，90度……360度12個檔位，實驗時提前設定好故障狀態(tài)的角度就可以實現(xiàn)快速轉換。
4．故障狀態(tài)設定：儀器具有3個狀態(tài)設定，狀態(tài)①：電壓、電流、角度可設定，該設定一般為模擬供電線路中正常供電狀態(tài)，狀態(tài)②：電壓、電流、角度可設定，該設定一般為故障發(fā)生時狀態(tài)，狀態(tài)③：電壓、電流、角度可設定，該設定一般為故障后狀態(tài)；如圖1
圖1
按鈕與開關說明：
1) 電壓開關：電壓回路控制開關，開關在“ON”狀態(tài)時，電壓回路導通，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中電壓值可設定；開關在“OFF”狀態(tài)時，電壓回路斷開，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中電壓值不可設定。
2) 電流開關：電流回路控制開關，開關在“ON”狀態(tài)時，電流回路導通，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中電壓值可設定；開關在“OFF”狀態(tài)時，電流回路斷開，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中電流值可設定。
3) 角度開關：相位回路控制開關，開關在“ON”狀態(tài)時，相位回路導通，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中電壓值可設定；開關在“OFF”狀態(tài)時，相位回路斷開，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中相位不可設定。
4) 輸出方式轉換：開關在“常規(guī)”狀態(tài)時，狀態(tài)1中參數(shù)可設（時間設定除外），狀態(tài)2、狀態(tài)3中參數(shù)不可設；開關在“狀態(tài)”狀態(tài)時，狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3中參數(shù)可設。
5) 啟動：設備按設定狀態(tài)開始工作按鈕；
6) 停止：設備按設定狀態(tài)停止工作按鈕；
7) 急停：緊急停止按鈕；
8) 角度加/減：調節(jié)輸出電流相對于輸出電壓相位角度；
9) 電壓加/減：調節(jié)輸出電壓值，可調范圍0-10KV，最小可調1V；
10) 主電流加/減：調節(jié)輸出主電流值，可調范圍0-1000A，最小可調0.3A；
11) 輔電流加/減：調節(jié)輸出輔電流值，可調范圍0-100A，最小可調0.3A;
12) 狀態(tài)1工作指示：指示狀態(tài)1工作狀態(tài)，指示燈“亮”，狀態(tài)1工作，指示燈“滅”，狀態(tài)1不工作；
13) 狀態(tài)1時間設定：設定狀態(tài)1工作時間，當輸出方式轉換為“狀態(tài)”狀態(tài)時，該設定有效；當輸出方式轉換為“常規(guī)”狀態(tài)時，該設定無效
14) 狀態(tài)1電壓設定：調節(jié)狀態(tài)1輸出電壓檔位，0-1KV,0KV-2KV…….0KV-10KV共10個檔位可選，調節(jié)電壓加/減按鈕設定狀態(tài)1輸出電壓值；
15) 狀態(tài)1電壓顯示：顯示狀態(tài)1輸出電壓值；
16) 狀態(tài)1電流設定：調節(jié)狀態(tài)1輸出電流檔位，0-100A,0-200A…….0-1000A共10個檔位可選，調節(jié)主電流加/減按鈕設定狀態(tài)1輸出電流值；
17) 狀態(tài)1電流顯示：顯示狀態(tài)1輸出電流值；
18) 狀態(tài)1角度設定：調節(jié)狀態(tài)1輸出電流角度檔位，0度，30度，60度，90度……360度12個檔位，調節(jié)角度加/減按鈕設定狀態(tài)1輸出電流角度值；
19) 狀態(tài)1輸出電流角度顯示：顯示狀態(tài)1輸出電流角度值；
20) 狀態(tài)1主電流顯示：顯示狀態(tài)1輸出主電流值；
21) 狀態(tài)1輔電流顯示：顯示狀態(tài)1輸出輔電流值；
22) 狀態(tài)2工作指示：指示狀態(tài)2工作狀態(tài)，指示燈“亮”，狀態(tài)2工作，指示燈“滅”，狀態(tài)2不工作；
23) 狀態(tài)2時間設定：設定狀態(tài)2工作時間，當輸出方式轉換為“狀態(tài)”狀態(tài)時，該設定有效；當輸出方式轉換為“常規(guī)”狀態(tài)時，該設定無效，可調范圍0-60S，最小可調10ms；
24) 狀態(tài)2電壓設定：調節(jié)狀態(tài)2輸出電壓檔位，0-1KV,0-2KV…….0-10KV共10個檔位可選，狀態(tài)2輸出電壓只能是狀態(tài)1輸出電壓的整數(shù)倍（1-10倍）；
25) 狀態(tài)2電壓顯示：顯示狀態(tài)2輸出電壓值；
26) 狀態(tài)2電流設定：調節(jié)狀態(tài)2輸出電流檔位，0-100A,0-200A…….0-1000A共10個檔位可選，調節(jié)該檔位并調節(jié)輔電流加/減按鈕設定狀態(tài)2輸出電流值；
27) 狀態(tài)2電流顯示：顯示狀態(tài)2輸出電流值；
28) 狀態(tài)2角度設定：調節(jié)狀態(tài)2輸出電流角度檔位，0度，30度，60度，90度……360度12個檔位，調節(jié)角度加/減按鈕設定狀態(tài)2輸出電流角度值；
29) 狀態(tài)2輸出電流角度顯示：顯示狀態(tài)2輸出電流角度值；
30) 狀態(tài)2主電流顯示：顯示狀態(tài)2輸出主電流值；
31) 狀態(tài)2輔電流顯示：顯示狀態(tài)2輸出輔電流值；
32) 狀態(tài)3工作指示：指示狀態(tài)3工作狀態(tài)，指示燈“亮”，狀態(tài)3工作，指示燈“滅”，狀態(tài)3不工作；
33) 狀態(tài)3時間設定：設定狀態(tài)3工作時間，當輸出方式轉換為“狀態(tài)”狀態(tài)時，該設定有效；當輸出方式轉換為“常規(guī)”狀態(tài)時，該設定無效；
34) 狀態(tài)3電壓設定：調節(jié)狀態(tài)3輸出電壓檔位，0-1KV,0-2KV…….0-10KV共10個檔位可選，狀態(tài)3輸出電壓只能是狀態(tài)1輸出電壓的整數(shù)倍（1-10倍）；
35) 狀態(tài)3電壓顯示：顯示狀態(tài)3輸出電壓值；
36) 狀態(tài)3電流設定：調節(jié)狀態(tài)3輸出電流檔位，0-100A,0-200A…….0-1000A共10個檔位可選，狀態(tài)3輸出電流只能是狀態(tài)1輸出電流的整數(shù)倍（1-10倍）或者是狀態(tài)2輔電流值；
37) 狀態(tài)3電流顯示：顯示狀態(tài)3輸出電流值；
38) 狀態(tài)3角度設定：調節(jié)狀態(tài)3輸出電流角度檔位，0度，30度，60度，90度……360度12個檔位，調節(jié)角度加/減按鈕設定狀態(tài)3輸出電流角度值；
39) 狀態(tài)3輸出電流角度顯示：顯示狀態(tài)3輸出電流角度值；
40) 狀態(tài)3主電流顯示：顯示狀態(tài)3輸出主電流值；
四、硬件說明
1、電流源：采用自主研發(fā)的環(huán)形空心隔離感應式輸出方式，對電纜進行電磁輸出，不直接輸出電流。
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額定容量：
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5KVA
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相 數(shù)：
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單相
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輸入電壓：
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220V/380V
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輸出電壓：
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10V
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輸出電流：
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1000A
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輸出方式：
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空心感應式
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調整方式：
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粗調，細調
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粗調方式：
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10級10倍檔位調整
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細調方式：
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檔位內無級調整
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絕緣等級：
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B級
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絕緣電阻：
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5MΩ
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耐壓試驗：
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2000V/min
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波形畸變：
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≤0.1%
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2、電壓源：采用高低壓分離結構，保證實驗人員的安全問題。
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額定容量：
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5KVA
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相 數(shù)：
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單相
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輸入電壓：
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220V/380V
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輸出電壓：
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10KV
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輸出電流：
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0.5A
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輸出方式：
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高低壓分離，隔離式
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調整方式：
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粗調，細調
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粗調方式：
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10級10倍檔位調整
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細調方式：
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檔位內無級調整
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絕緣等級：
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B級
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絕緣電阻：
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5MΩ
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耐壓試驗：
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2000V/min
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波形畸變：
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≤0.1%
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3、相位源：三相數(shù)字式移相器。
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額定容量：
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10KVA
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相 數(shù)：
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三相
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輸入電壓：
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三相四線380V
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輸出電壓：
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三相四線380V
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輸出電流：
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20A
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輸出方式：
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多級耦合輸出
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調整方式：
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12級檔位調整
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絕緣等級：
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B級
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絕緣電阻：
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5MΩ
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耐壓試驗：
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2000V/min
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波形畸變：
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≤0.1%
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4、開關量：儀器內部所有主回路開關量均為無觸電繼電器，保證動作時間的快速，同步特性
五、功能簡介及工作邏輯
1、功能簡介：
升流變壓器跟電纜為非接觸式，即給電纜加的是磁場信號，讓電纜在磁場作用下自動感應出電流，這樣升壓變壓器所產生的高壓，就可以直接加到電纜導體上，而不會出現(xiàn)兩個強電信號彼此短路的情況；
相位調整是通過對電源測進線電壓相位角的調整來實現(xiàn)的，即電壓源的供電是通過電網電壓直接進行轉換，而電流源的供電是通過一個移相變壓器對電網相位轉換后才進行轉換的，所以以電壓源為參考，電流源的相位角是通過移相變壓器相位角的變化而變化的。
2、工作邏輯：
在模擬線路故障時，該設備設立了三個狀態(tài)，每個狀態(tài)都有時間設定，當點下啟動按鈕后儀器會自動進入狀態(tài)①，狀態(tài)①時間結束的同時，狀態(tài)②自動開始，狀態(tài)②時間結束的同時，狀態(tài)③自動開始，狀態(tài)③結束實驗結束。
1）短路故障模擬實驗：
實驗前先“電壓開關”、“電流開關”、“角度開關”分別旋到“ON”狀態(tài)，“輸出方式轉換”旋鈕旋到“狀態(tài)”檔位；
狀態(tài)①為線路正常運行狀態(tài)，在狀態(tài)①中，將“電壓設定”檔位旋到0-10KV檔，調節(jié)“電壓加/減”，將正常運行電壓設定為10KV；將“電流設定”檔位旋到0-100A檔，調節(jié)“電流加/減”，將正常運行電流設定為100A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度（大于0度小于90度我們可以設定完美情況）；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將正常運行時間設定為10S；
狀態(tài)②為故障狀態(tài)，在狀態(tài)②中，將“電壓設定”檔位旋到0-10KV檔，將故障電壓設定與狀態(tài)①電壓一致，為10KV；將“電流設定”檔位旋到0-200A檔，將主電流設定為狀態(tài)①電流的2倍，為200A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障運行時間設定為1S；
狀態(tài)③設定為故障后狀態(tài)，在狀態(tài)③中，調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障后運行時間設定為0S，無論狀態(tài)③中電壓與電流設定值為多少，一進入狀態(tài)③，電壓、電流輸出為0；
設置完畢后點下啟動按鈕，設備將依次按三個狀態(tài)所設定的時間進行自動輸出轉換。
2）接地故障模擬實驗：
實驗前先“電壓開關”、“電流開關”、“角度開關”分別旋到“ON”狀態(tài)，“輸出方式轉換”旋鈕旋到“狀態(tài)”檔位；
狀態(tài)①為線路正常運行狀態(tài)，在狀態(tài)①中，將“電壓設定”檔位旋到0-10KV檔，調節(jié)“電壓加/減”，將正常運行電壓設定為10KV；將“電流設定”檔位旋到0-100A檔，調節(jié)“電流加/減”，將正常運行電流設定為100A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度（大于0度小于90度我們可以設定完美情況）；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將正常運行時間設定為10S；
狀態(tài)②為故障狀態(tài)，在狀態(tài)②中，將“電壓設定”檔位旋到0-10KV檔，將故障電壓設定與狀態(tài)①電壓一致，為10KV；將“電流設定”檔位旋到0-100A檔，調節(jié)“電流加/減”電流調到55A,將主電流設定為狀態(tài)①電流的4倍，為220A，將故障電流設定為220A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障運行時間設定為20MS；
狀態(tài)③設定為故障后狀態(tài)，在狀態(tài)③中，將“電壓設定”檔位旋到0-7KV檔，將故障電壓設定為7KV；將“電流設定”檔位旋到0-200A檔，將主電流設定為狀態(tài)①電流的2倍，為200A，并關閉輔電流功能，將故障后電流設定為220A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障運行時間設定為2S；
設置完畢后點下啟動按鈕，設備將依次按三個狀態(tài)所設定的時間進行自動輸出轉換。
3）斷路故障模擬實驗：
實驗前先“電壓開關”、“電流開關”、“角度開關”分別旋到“ON”狀態(tài)，“輸出方式轉換”旋鈕旋到“狀態(tài)”檔位；
狀態(tài)①為線路正常運行狀態(tài)，在狀態(tài)①中，將“電壓設定”檔位旋到0-10KV檔，調節(jié)“電壓加/減”，將正常運行電壓設定為10KV；將“電流設定”檔位旋到0-100A檔，調節(jié)“電流加/減”，將正常運行電流設定為20A；將“角度設定”檔位旋到30度檔，設定電壓跟電流的相位為30度（大于0度小于90度我們可以設定完美情況）；調節(jié)“時間設定”旋鈕，將正常運行時間設定為5S；
狀態(tài)②為故障狀態(tài)，在狀態(tài)②中，調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障后運行時間設定為0S，無論狀態(tài)②中電壓與電流設定值為多少，一進入狀態(tài)②，電壓、電流輸出為0；
狀態(tài)③設定為故障后狀態(tài)，在狀態(tài)③中，調節(jié)“時間設定”旋鈕，將故障后運行時間設定為0S，無論狀態(tài)③中電壓與電流設定值為多少，一進入狀態(tài)③，電壓、電流輸出為0；
設置完畢后點下啟動按鈕，設備將依次按三個狀態(tài)所設定的時間進行自動輸出轉換。
主控制箱
遙控器
主控制箱，內部包括電壓源低壓部分，電流源初級部分，相位調整整體部分，所有回路控制部分。
實驗所需場地約為15平方米，長不小于5米，寬度不小于3米