CN110223577A - 基于电力载波自组网的负荷投切实验***及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***及其操作方法,包括核心控制器、核心电力载波器、学生机、移动电力载波器、单相AC220电源和若干台负荷投切实验台;所述核心控制器通过核心电力载波器连接到所述单相AC220电源;学生机通过移动电力载波器连接到所述单相AC220电源;每台负荷投切实验台直接与所述单相AC220电源连接;每台负荷投切实验台包括三相电动机和RLC负载器,该三相电动机和RLC负载器分别依次通过三相变频器、三相断路器和三相电力表后连接到单相转三相变压器;该单相转三相变压器连接到所述单相AC220电源;各所述三相变频器、三相断路器和三相电力表还分别通过电力载波器连接到所述单相AC220电源。本发明通过电力线路来实现实验台间的自组网。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学实验装置,尤其是一种电力***的实验装置,具体的说是一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***及其操作方法。
背景技术
目前,强电类实验教学装置大多以三相三线交流电源供电,且都是单***立运行。多台实验装置之间无法通过MODBUS协议相互通信,可扩展性较差。少部分能够实现以MODBUS协议相互通信的实验台,也都是通过有线通讯线路或无线数传电台方式实现。有线通讯线路方式需要大量的额外布线;无线数传电台的信号可能会受到干扰,导致不稳定。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***及其操作方法,可通过电力线路来实现实验台间的自组网,提高了扩展性和适应性。
本发明的技术方案是:
一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***,包括核心控制器、核心电力载波器、学生机、移动电力载波器、单相AC220电源和若干台负荷投切实验台;所述核心控制器通过核心电力载波器连接到所述单相AC220电源;学生机通过移动电力载波器连接到所述单相AC220电源;每台负荷投切实验台直接与所述单相AC220电源连接;每台负荷投切实验台包括三相电动机和RLC负载器,该三相电动机和RLC负载器分别依次通过三相变频器、三相断路器和三相电力表后连接到单相转三相变压器;该单相转三相变压器连接到所述单相AC220电源;各所述三相变频器、三相断路器和三相电力表还分别通过电力载波器连接到所述单相AC220电源。
进一步的,所述核心控制器和学生机分别通过RS485通讯线与对应的核心电力载波器相连。
进一步的,各所述三相变频器、三相断路器和三相电力表均设有RS485通讯接口,并通过RS485通讯线与电力载波器相连。
一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***的操作方法,包括以下步骤:
1)依次接通核心控制器和核心电力载波器的工作电源;该核心控制器根据MODBUS协议,通过核心电力载波器不间断地向电力线路上发送查询报文;
2)接通单相转三相变压器的工作电源,使三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、三相电动机、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2、RLC负载器依次通电工作;其中:三相电力表1、三相断路器1和三相变频器1连接三相电动机,三相电力表2、三相断路器2和三相变频器2连接RLC负载器;
3)依序分别接通电力载波器1至电力载波器6的电源;其中:电力载波器1连接三相电力表1,电力载波器2连接三相断路器1,电力载波器3连接三相变频器1,电力载波器4连接三相电力表2,电力载波器5连接三相断路器2,电力载波器6连接三相变频器2;
4)三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2顺序获得相应的RS485地址,使该实验台的模块组网完成;
5)学生机通过电力线直接对实验台中的电力表、断路器和变频器进行参数读取和控制,实现负荷的远程投切。
进一步的,所述步骤1)中,查询报文的发送频率为1Hz
本发明的有益效果:
(1)通过电力线路即可实现实验台的自组网,使组网更方便,提高扩展性。
(2)实验台采用单相电源供电,适应性强。
(3)教师改变实验台的启动顺序及实验台各电力载波器通电顺序,即可重新组建网络,使得实验具有不重复性。重新组网后,前一组学生的程序只能被后一组借鉴,但是无法直接执行,能够避免程序抄袭。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***,包括一台核心控制器、一台核心电力载波器、一台学生机、一台移动电力载波器、单相AC220电源和若干台负荷投切实验台。
其中:核心控制器可选用有RS485通讯接口的嵌入式工控机,型号任意;所述电力载波器型号均为PD220;单相转三相变压器型号为征西DZW;三相电力表型号为安科瑞PZ96L-E4/C;三相断路器型号为正泰NJL2-250Y;三相变频器型号为台达5FD022M43B;三相电动机型号为凯利达YE2;RLC负载器型号为研旭P5-RLC。学生机为1台笔记本电脑,型号任意。
每台负荷投切实验台直接与单相AC220电源连接,核心控制器通过核心电力载波器连接到单相AC220电源。学生机通过移动电力载波器连接到单相AC220电源。优选的,所述核心控制器和学生机分别通过RS485通讯线与对应的核心电力载波器相连。
在负荷投切实验台内部:三相电动机依次通过三相变频器1、三相断路器1、三相电力表1连接到单相转三相变压器的输出端;RLC负载器依次通过三相变频器2、三相断路器2、三相电力表2连接到单相转三相变压器的输出端;电力载波器1至电力载波器6的弱电端分别通过RS485接口连接到三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2的通讯口,其强电端连接到单相转三相变压器的输入端;其中:电力载波器1连接三相电力表1,电力载波器2连接三相断路器1,电力载波器3连接三相变频器1,电力载波器4连接三相电力表2,电力载波器5连接三相断路器2,电力载波器6连接三相变频器2。所述单相转三相变压器的输入端与单相AC220电源连接。
本发明一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***的操作方法,包括以下步骤
1)依次接通核心控制器和核心电力载波器的工作电源;核心控制器根据MODBUS协议,通过核心电力载波器不间断地向电力线路上发送查询报文,发送频率为1Hz;查询485总线上是否有地址为1的设备;如果总线上有地址为1的设备,该设备会自动回复;由于实验台内部电力载波器模块尚未开启,所以暂不会收到任何回复消息;
2)接通单相转三相变压器的工作电源,使三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、三相电动机、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2、RLC负载器依次通电工作;单相转三相变压器输入为单相220V,输出为三相380V;
3)依序分别接通电力载波器1至电力载波器6的电源;其中:电力载波器1连接三相电力表1,电力载波器2连接三相断路器1,电力载波器3连接三相变频器1,电力载波器4连接三相电力表2,电力载波器5连接三相断路器2,电力载波器6连接三相变频器2;各电力载波器接通的时间间隔大于2s,使前一个电力载波器完全初始化后才能接通后者电源;
4)、三相电力表1通过电力线进行通信,使核心控制器的查询报文立即被三相电力表1响应,然后,核心控制器发送指令,将三相电力表1的地址更改为2;依次类推,将其他模块:三相断路器1、三相变频器1、三相电力表2、三相断路器2和三相变频器2以相同方法的地址按照递增的方式依次更改为3、4、5、6、7;
5)第1台实验台的所有模块组网成功;学生机可以通过电力线直接对第1台实验台中的三相电力表、三相断路器和三相变频器进行参数读取和控制。通过发送控制指令,改变断路器的开合状态,即可实现三相电动机和RLC负载器的投入和切除。通过发送指令,改变三相变频器的频率,即可实现负荷功率的改变。其中的三相电动机和RLC负载器即为负荷,可供学生远程操作。
其他的实验台的接入方法与第1台相同,其中的模块地址依序增加为8、9、....等。
实验中途也可更改某一模块的地址,方法为:首先关闭该模块的电力载波器电源,然后长按模块复位按钮使模块复位,最后再接通电力载波器电源,即可自动重新按照递增的方式自动设置模块地址。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***,包括核心控制器、核心电力载波器、学生机、移动电力载波器、单相AC220电源和若干台负荷投切实验台;其特征是:所述核心控制器通过核心电力载波器连接到所述单相AC220电源;学生机通过移动电力载波器连接到所述单相AC220电源;每台负荷投切实验台直接与所述单相AC220电源连接;每台负荷投切实验台包括三相电动机和RLC负载器,该三相电动机和RLC负载器分别依次通过三相变频器、三相断路器和三相电力表后连接到单相转三相变压器;该单相转三相变压器连接到所述单相AC220电源;各所述三相变频器、三相断路器和三相电力表还分别通过电力载波器连接到所述单相AC220电源。
2.根据权利要求1所述的基于电力载波自组网的负荷投切实验***,其特征是:所述核心控制器和学生机分别通过RS485通讯线与对应的核心电力载波器相连。
3.根据权利要求1所述的基于电力载波自组网的负荷投切实验***,其特征是:各所述三相变频器、三相断路器和三相电力表均设有RS485通讯接口,并通过RS485通讯线与电力载波器相连。
4.一种基于电力载波自组网的负荷投切实验***的操作方法,其特征是:包括以下步骤:
1)依次接通核心控制器和核心电力载波器的工作电源;该核心控制器根据MODBUS协议,通过核心电力载波器不间断地向电力线路上发送查询报文;
2)接通单相转三相变压器的工作电源,使三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、三相电动机、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2、RLC负载器依次通电工作;其中:三相电力表1、三相断路器1和三相变频器1连接三相电动机,三相电力表2、三相断路器2和三相变频器2连接RLC负载器;
3)依序分别接通电力载波器1至电力载波器6的电源;其中:电力载波器1连接三相电力表1,电力载波器2连接三相断路器1,电力载波器3连接三相变频器1,电力载波器4连接三相电力表2,电力载波器5连接三相断路器2,电力载波器6连接三相变频器2;
4) 三相电力表1、三相断路器1、三相变频器1、、三相电力表2、三相断路器2、三相变频器2顺序获得相应的RS485地址,使该实验台的模块组网完成;
5)学生机通过电力线直接对实验台中的电力表、断路器和变频器进行参数读取和控制,实现负荷的远程投切。
5.根据权利要求4所述的基于电力载波自组网的负荷投切实验***的操作方法,其特征是:所述步骤1)中,查询报文的发送频率为1Hz。
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