CN107527541A - 一种电缆故障仿真集控***和仿真培训方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆故障仿真集控***和仿真培训方法，应用于电缆故障检测领域。该装置和方法，其特征是，包括上位机、下位机、电缆故障类型判断模块、电缆故障测距模块、电缆故障定点模块和电缆识别模块；各模块，统一由上位机集中控制，各模块又相互独立可以同时进行培训。本发明能够还原真实的电缆现场环境，模拟故障现场接线及仪器使用，锻炼培训人员实际操作能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆故障仿真集控***和仿真培训方法，应用于电缆故障检测领域。
背景技术
电缆在输电方式中具有不占耕地、不占道路、与其他市政设施管道同走廊辐射等优点，在城市建设中应用越来越广泛。但电缆在运行中一旦出现故障，因其故障点隐蔽，难以通过巡视的方式排除，必须通过专业的电缆故障检测仪器查找。电缆故障检测仪器对使用人员的专业性要求较高，使用人员对电缆故障检测仪器使用的熟练程度及对数据的分析能力影响电缆故障探测的效率。为了减少因电缆故障引起的经济损失，缩短故障查找时间，对电缆故障检测仪器使用人员的培训及考核是非常必要的。
中国专利公开了一种“通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法”（专利号CN201310277074.5）的电缆故障模拟测距仪是通过软件来仿真故障波形，离实际现场操作存在一定差距，且该装置仅能模拟电缆故障类型和模拟电缆故障测距两项功能，培训内容不全面。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够解决以下几个问题的电缆故障仿真集控***：
（1）故障仿真集控***可以还原真实的电缆故障现场环境，解决电缆故障突发性、临时性的难题。
（2）可以仿真模拟多种电缆故障类型，丰富培训内容。
（3）仿真集控***各模块独立，可以多人同时进行不用故障类型和步骤的培训，提高了效率。同时，可以实现各仿真模块的集中统一控制，调度方便。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种电缆故障仿真集控***，其特征是，包括上位机、下位机、电缆故障类型判断模块、电缆故障测距模块、电缆故障定点模块和电缆识别模块；
所述的上位机，提供用户各功能模块的操作界面，并发送用户的操作指令来控制连接下位机；
所述的下位机，用于集中接收上位机的指令控制连接上述各模块执行操作。
作为优选，所述的上位机和下位机通过蓝牙连接通信，下位机和各模块通过RS485总线连接。
作为优选，所述的下位机依次包括连接的蓝牙模块、下位机微处理器和隔离型RS485收发器。
作为优选，所述的电缆故障类型判断模块包括依次控制连接的第一RS485收发器、第一微处理器、第一驱动电路和继电器，其中的继电器包括分别连接的第一继电器、第二继电器和第三继电器。
作为优选，所述的电缆故障测距模块包括依次控制连接的第二RS485收发器、第二微处理器、第二驱动电路、球间隙装置和继电器，其中的继电器包括分别连接的第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器。
作为优选，所述的电缆故障定点模块包括第三RS485收发器、第三微处理器、升压电路、储能电容、放电电路和磁芯，第三RS485收发器与第三微处理器连接，第三微处理器与升压电路和放电电路连接，升压电路和放电电路之间连接储能电容，放电电路通过磁芯连接储能电容。
作为优选，所述的电缆识别模块包括降压变压器、识别电容和第八继电器，所述的降压变压器分别电连接识别电容和第八继电器。
作为优选，所述识别电容为高压CBB电容。
作为优选，所述的RS485收发器采用的芯片为MAX3485E；所述的继电器为高压继电器。
一种基于上述电缆故障仿真集控***的仿真培训方法，其特征是，上位机用于人机交互，具有操作***，显示培训项目的操作界面和内容，首先，操作人员通过上位机选定要培训的项目和故障类型设定，发送对应的控制指令给下位机，接着下位机接收到上位机的集控指令后，解析指令后进一步分发到各模块执行操作，然后各模块收到操作指令模拟出各种电缆故障类型；其中：电缆故障类型判断模块，用于模拟相应的电缆故障类型；电缆故障测距模块，用于模拟电缆不用长度的故障点及其故障类型；电缆故障定点模块，用于模拟现场采用声磁法精确定位故障定点的过程，即故障点越近，声音越响，测量时间值越小；电缆识别模块主要是模拟施加感应电，上述各模块，统一由上位机集中控制，各模块又相互独立可以同时进行培训；通过上述模拟仿真，可以真实还原现场接线及电缆故障查找仪器的使用。
与现有技术相比，针对现有技术缺点，提出了一种电缆故障仿真集控***，主要优点如下：
（1）还原真实的电缆现场环境，模拟故障现场接线及仪器使用，锻炼培训人员实际操作能力。
（2）上位机可以实现对各培训项目集中控制，调度方便；同时各培训模块相互对立，可以多组人员同时参加，提高培训效率。
（3）仿真装置可以实现电缆故障性质模拟、电缆故障测距、电缆故障定点和电缆识别等模拟模块，电缆故障性质可以模拟低阻故障、高阻故障、相间故障等类型，极大的丰富了培训内容。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例一产品的结构示意图。
图2是图1中下位机的结构示意图。
图3是图1中电缆故障类型判断模块的结构示意图。
图4是图1中电缆故障测距模块的结构示意图。
图5是图1中电缆故障定点模块的结构示意图。
图6是图1中电缆识别模块施加感应电模拟的结构示意图。
图7是本实施例二的工作流程图。
标号说明：上位机1、下位机2、蓝牙模块21、下位机微处理器22、隔离型RS485收发器23、电缆故障类型判断模块3、第一RS485收发器31、第一微处理器32、第一驱动电路33、第一继电器34、第二继电器35、第三继电器36、电缆故障测距模块4、第二RS485收发器41、第二微处理器42、第二驱动电路43、球间隙装置44、第四继电器45、第五继电器46、第六继电器47、第七继电器48、电缆故障定点模块5、第三RS485收发器51、第三微处理器52、升压电路53、储能电容54、放电电路55、磁芯56、电缆识别模块6、降压变压器61、识别电容62、第八继电器63。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明，下列实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不限定本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例的产品是一种电缆故障仿真集控***，包括上位机1、下位机2、电缆故障类型判断模块3、电缆故障测距模块4、电缆故障定点模块5和电缆识别模块6；上位机1，用于人机交互，具有操作***，显示培训项目的操作界面，主要功能是发送命令控制下位机2；下位机2，用于接收上位机1指令控制各模块执行操作。上位机1和下位机2通过蓝牙连接通信，下位机2和各模块通过RS485总线连接，模块之间相互独立，最多可挂128个不同仿真模块，***裁剪方便，方便集中控制，也便于实现大量人员的同时培训。各模块与下位机2之间的总线通信，不限于RS485通信，也可以是无线或者其他总线通信；上位机1与下位机2的通信，不限于蓝牙通信，也可以是无线或者其他总线通信。
如图2所示，本实施例的下位机2包括依次连接的蓝牙模块21、下位机微处理器22和隔离型RS485收发器23，蓝牙模块21与上位机1进行通信接收指令输入到下位机微处理器22解析指令，再将该指令编码后通过RS485总线发送出去，下位机2中的隔离型RS485收发器23采用的芯片为ADM2587E。
如图3所示，本实施例的电缆故障类型判断模块3包括依次控制连接的第一RS485收发器31、第一微处理器32、第一驱动电路33和继电器，其中的继电器包括分别连接的第一继电器34、第二继电器35和第三继电器36。
其中：电缆故障类型判断模块3中的第一RS485收发器31采用的芯片为MAX3485E。
电缆故障类型判断模块3中的各继电器为高压继电器。
电缆故障类型判断模块3中的第一驱动电路33，其主要元件为三极管。
电缆故障类型判断模块3可以模拟电缆相间、高阻、低阻故障。
工作原理：第一RS485收发器31接收到下位机2发出的指令输入到第一微处理器32解析指令内容，由第一微处理器32控制第一驱动电路33来驱动继电器动作模拟相应的电缆故障，第一继电器34闭合用于模拟电缆相间故障，第二继电器35闭合用于模拟电缆高阻故障，第三继电器36闭合用于模拟电缆低阻故障。
如图4所示，本实施例的电缆故障测距模块4包括依次控制连接的第二RS485收发器41、第二微处理器42、第二驱动电路43、球间隙装置44和继电器，其中的继电器包括分别连接的第四继电器45、第五继电器46、第六继电器47和第七继电器48。
其中：电缆故障测距模块4中的第二RS485收发器41采用的芯片为MAX3485E。
电缆故障测距模块4中的各继电器为高压继电器。
电缆故障测距模块4中的第二驱动电路43，其主要元件为三极管。
电缆故障测距模块4可以模拟电缆短路、断路、高阻、低阻、闪络故障。
工作原理：第二RS485收发器41接收到下位机2发出的指令输入到第二微处理器42解析指令内容，由第二微处理器42控制第二驱动电路43来驱动继电器动作模拟电缆故障用于故障测距，第四继电器45闭合用于模拟电缆短路故障，第五继电器46闭合用于模拟电缆高阻故障，第六继电器47闭合用于模拟电缆低阻故障，第七继电器48闭合用于模拟电缆短路故障，球间隙装置44用于模拟电缆闪络故障。待继电器动作完成，在电缆上连接故障测距的仪器，例如电缆故障波反射仪定位仪，就能模拟现场电缆故障测距的过程。
如图5所示，本实施例的电缆故障定点模块5包括第三RS485收发器51、第三微处理器52、升压电路53、储能电容54、放电电路55和磁芯56，第三RS485收发器51与第三微处理器52连接，第三微处理器52与升压电路53和放电电路55连接，升压电路53和放电电路55之间连接储能电容54，放电电路55通过磁芯56连接储能电容54。
其中，电缆故障定点模块5中的第三RS485收发器51采用的芯片为MAX3485E。
电缆故障定点模块5中的升压电路53采用的芯片为LM3478。
电缆故障定点模块5中的储能电容54为电解电容。
电缆故障定点模块5中的放电电路55，其主要元件为MOS管。
工作原理：第三RS485收发器51接收到下位机2发出的指令输入到第三微处理器52解析指令内容，由第三微处理器52控制升压电路53将电压升压至100V同时将能量存储在储能电容54内，接着控制放电电路55将储能电容54内的能量输入到线圈的回路内，模拟脉冲电流；此时磁芯56被磁化产生磁性吸合碰撞，模拟放电声音。结合电缆故障定点仪的使用，就能模拟现场电缆故障定点的过程。
如图6所示，本实施例的电缆识别模块6包括降压变压器61、识别电容62和第八继电器63，降压变压器61分别电连接识别电容62和第八继电器63。
其中，识别电容62为高压CBB电容。
工作原理：两根平行的电缆，相互之间会产生感应电压。降压变压器61初级接220VAC市电，次级一端串联电容连接到电缆线芯，另一端接大地。闭合第八继电器63，则电缆上会产生15VAC的感应电压。
实施例二：
如图7所示的一种基于上述电缆故障仿真集控***的仿真培训方法，上位机用于人机交互，具有操作***，显示培训项目的操作界面和内容，首先，操作人员通过上位机选定要培训的项目和故障类型设定，发送对应的控制指令给下位机，接着下位机接收到上位机的集控指令后，解析指令后进一步分发到各模块执行操作，然后各模块收到操作指令模拟出各种电缆故障类型。其中：电缆故障类型判断模块，用于模拟相应的电缆故障类型；电缆故障测距模块，用于模拟电缆不用长度的故障点及其故障类型；电缆故障定点模块，用于模拟现场采用声磁法精确定位故障定点的过程，即故障点越近，声音越响，测量时间值越小；电缆识别模块主要是模拟施加感应电，上述各模块，统一由上位机集中控制，各模块又相互独立可以同时进行培训；通过上述模拟仿真，可以真实还原现场接线及电缆故障查找仪器的使用。
电缆故障类型判断模块、电缆故障测距模块等模块是根据电缆模型设计出对地短路、对地低阻、对地高阻、相间短路、闪络性故障等多种故障类型，同时还能模拟不同的故障距离，试验数据真实，不需要通过软件模拟波形数据。同时通过该装置，几平方的场地可以模拟出1~5公里长度的高压电缆，大大解决了培训基地占地的问题。
本实施例的方法能够实现以下功能：
（1）本模拟仿真装置为硬件搭建，并配合实际使用的仪器操作，真实还原现场接线及故障查找仪器的使用，培训人员的动手能力和判断能力都得到了锻炼。
（2）本模拟仿真装置集成四个模块，统一由上位机1集中控制，各模块又相互独立可以同时进行培训。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电缆故障仿真集控***，其特征是，包括上位机、下位机、电缆故障类型判断模块、电缆故障测距模块、电缆故障定点模块和电缆识别模块；
所述的上位机，提供用户各功能模块的操作界面，并发送用户的操作指令来控制连接下位机；
所述的下位机，用于集中接收上位机的指令控制连接上述各模块执行操作。
2. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的上位机和下位机通过蓝牙连接通信，下位机和各模块通过RS485总线连接。
3. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的下位机依次包括连接的蓝牙模块、下位机微处理器和隔离型RS485收发器。
4. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的电缆故障类型判断模块包括依次控制连接的第一RS485收发器、第一微处理器、第一驱动电路和继电器，其中的继电器包括分别连接的第一继电器、第二继电器和第三继电器。
5. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的电缆故障测距模块包括依次控制连接的第二RS485收发器、第二微处理器、第二驱动电路、球间隙装置和继电器，其中的继电器包括分别连接的第四继电器、第五继电器、第六继电器和第七继电器。
6. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的电缆故障定点模块包括第三RS485收发器、第三微处理器、升压电路、储能电容、放电电路和磁芯，第三RS485收发器与第三微处理器连接，第三微处理器与升压电路和放电电路连接，升压电路和放电电路之间连接储能电容，放电电路通过磁芯连接储能电容。
7. 根据权利要求 1所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的电缆识别模块包括降压变压器、识别电容和第八继电器，所述的降压变压器分别电连接识别电容和第八继电器。
8.根据权利要求7所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述识别电容为高压CBB电容。
9. 根据权利要求 4或5或6所述的电缆故障仿真集控***，其特征是，所述的RS485收发器采用的芯片为MAX3485E；所述的继电器为高压继电器。
10.一种基于权利要求1-9任意项电缆故障仿真集控***的仿真培训方法，其特征是，上位机用于人机交互，具有操作***，显示培训项目的操作界面和内容，首先，操作人员通过上位机选定要培训的项目和故障类型设定，发送对应的控制指令给下位机，接着下位机接收到上位机的集控指令后，解析指令后进一步分发到各模块执行操作，然后各模块收到操作指令模拟出各种电缆故障类型；其中：电缆故障类型判断模块，用于模拟相应的电缆故障类型；电缆故障测距模块，用于模拟电缆不用长度的故障点及其故障类型；电缆故障定点模块，用于模拟现场采用声磁法精确定位故障定点的过程，即故障点越近，声音越响，测量时间值越小；电缆识别模块主要是模拟施加感应电；上述各模块，统一由上位机集中控制，各模块又相互独立可以同时进行培训；通过上述模拟仿真，可以真实还原现场接线及电缆故障查找仪器的使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171229 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |