CN202736328U - 计量程控模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一款计量程控模拟装置，包括程控三相功率电源、控制/通讯模块、低压电流互感器、仿真高压二次电压/电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块、三相三线/四线电能表、断开继电器、自动检测模块等。控制/通讯模块与低压电流互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块以及程控三相功率电源连接；仿真高压二次电压互感器与程控三相功率电源连接；三相三线电能表、三相四线电能表经断开继电器与自动检测模块测试连接；自动检测模块包括与上位机通讯的接口。该装置可实现自动判断接线、加载电压电流检查接线等，操作便捷、功能全面，是集培训学习、实际操作、考核考试于一体的多功能实训设备。

Description

计量程控模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种程控模拟装置，尤其涉及一种应用于计量领域的程控模拟装置。 

背景技术

高压计量柜、低压计量柜在现场实际接线时可能会出现各种各样的接线错误，而这种接线错误会影响到电能的计量。如何更好的避免和及时熟练地纠正接线错误对于供电***的计量人员来说，无论是在岗人员、培训人员还是在校学习人员，都是必须解决的现实问题。通常解决的办法有两种，一是在运行现场实地解决，二是利用极为简单的结构装置，进行岗前模拟培训。就第一种方法而言，由于现场的局限性（不安全性、快速性），决定了不可能进行反复、完整的练习，就第二种方法而言，结构装置简单，培训内容不全面，并且接线后需要人工检查，通电运行困难较大，既不安全又费时费力。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计一款计量程控模拟装置，包括程控三相功率电源、控制/通讯模块、低压电流互感器、仿真高压二次电压互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块、三相四线电能表、三相三线电能表、断开继电器、自动检测模块；其中： 

控制/通讯模块与低压电流互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块以及程控三相功率电源连接，仿真高压二次电压互感器与程控三相功率电源连接；三相三线电能表、三相四线电能表经断开继电器和自动检测模块测试连接；自动检测模块包括与上位机通讯的接口，当断开继电器打开时，自动检测模块检测电路的电压值，判断是否有电路连线，并将结果上传至上位机，由上位机判断连线正误。 

所述程控三相功率电源包括三相三线电压端钮和三相四线电压端钮，以及与高压计量柜面和低压计量柜面连接的接口。 

所述程控三相功率电源的电流端钮连接到控制/通讯模块中的继电器单元上。 

所述程控三相功率电源包括与控制/通讯模块连接的RS232通讯接口。

所述控制/通讯模块包括与自动检测模块及上位机连接的RS485通讯接口。 

本实用新型计量程控模拟装置，还包括电压指示表和电流指示表，电流指示表与断开继 电器连接，电压指示表经控制开关与断开继电器、指示灯和程控三相功率电源连接；实时显示测量电路当前状态的电压、电流值。 

所述仿真高压二次电流互感器的初级连接控制/通讯模块，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相三线电能表。 

所述低压电流互感器的初级连接控制/通讯模块、断开继电器、负荷开关，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相四线电能表。 

本实用新型计量程控模拟装置，还包括定时计时器和语音提示器，所述定时计时器和语音提示器均采用独立单片机，连接在装置RS485总线上，接收上位机指令。 

本实用新型的积极效果：本计量程控模拟装置是集培训学习、理论验证、实际操作、考核考试于一体的多功能实训设备，该装置具有人身安全保护、可程控、定时计时、语音提示、图形化界面、二次压降模拟等功能，且操作便捷、功能全面。 

本装置能满足电工考核鉴定中的装表接电实训项目需要，同时也可应用于农村供电所和配电抢修中心工作人员日常技术训练，并适用于各劳动职业技能鉴定部门、供电***基层单位，电力培训部门、大中专、技校、职校。 

附图说明

图1是本实用新型的结构框图； 

图2是本实用新型的程控三相功率电源的结构框图； 

图3是本实用新型的控制/通讯模块的结构框图； 

图4是本实用新型的自动检测模块的结构框图； 

图5是本实用新型的定时计时器的结构框图； 

图6是本实用新型的语音提示器的结构框图。 

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，本实用新型设计的计量程控模拟装置，主要组成结构包括程控三相功率电源、控制/通讯模块、自动检测模块、断开继电器、电能表联合接线盒、低压电流互感器、仿真高压二次电压互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块、三相四线电能表、三相三线电能表、电压指示表、电流指示表、指示灯、控制开关、负荷开关、定时计时器、语音提示器等。 

程控三相功率电源与控制/通讯模块通过RS232通讯接口连接，控制/通讯模块与上位机、 定时计时器、语音提示器和自动检测模块之间通过RS485通讯接口连接，程控三相功率电源与上位机通过光电耦合方式连接。程控三相功率电源的电流通过控制/通讯模块输送到低压电流互感器、仿真高压二次电流互感器、断开继电器、电流指示表和负荷开关；程控三相功率电源的电压输送到仿真高压二次电压互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块、断开继电器、电压指示表、控制开关和指示灯，并控制高压电压互感器二次负荷压降模拟模块的运行；电能表联合接线盒、断开继电器和三相三线电能表/三相四线电能表之间电压电流连接；断开继电器和自动检测模块之间测试连接，所谓测试连接是指断开继电器根据实际需要断开或闭合与其他器件的连接电路，以便对该电路进行电压、电流的检测。当断开继电器断开连接时，自动检测模块检测电路的电压值，判断是否存在电路连线，并将结果上传至上位机，由上位机判断连线正误。 

断开继电器选用BST-902，通过断开操作者接线位置与其他器件的连接，使接线位置成为独立测试点。所有设置断开继电器的位置，其接线点均可成为独立的测试点。 

电能表联合接线盒作为供操作者接线使用的集中接线模块，经过加工处理，通过断开内部连接铜块，并与断开继电器配合使用，可以在自动检测时成为独立测试点。 

仿真高压二次电压互感器、仿真高压二次电流互感器，其二次侧与断开继电器配合使用，可在自动检测时成为独立测试点。 

高压电压互感器二次负荷压降模拟模块，模拟高压电压互感器二次负荷压降基本原理，采用电阻降压的方法衰减二次电压，共设有多个档位，操作者可在电能表侧测量到二次电压衰减。 

三相四线电能表位于高压二次侧，三相三线电能表位于低压二次侧，可用于接线、查看不同接线时的挂表状态并与断开继电器配合，使其在自动检测时成为独立的测试点。因本实用新型装置为双面柜结构，三相三线是高压计量柜面，三相四线是低压计量柜面。装置开机默认为高压计量柜面，同样基准的二次侧即为高压二次侧；低压二次侧同理，不再赘述。 

电压指示表可显示不同相位的电压值；电流指示表可显示不同相位的电流值；指示灯可显示不同相位的运行状态；在高压侧和低压侧各有一个控制开关控制电压指示表；负荷开关位于低压侧，模拟用户的实际供电情况。 

如图2所示，程控模拟装置的结构包括单片机、显示单元、继电器控制单元、波形存储单元、D/A转换单元、直流基准单元、三相功放、继电器单元、采样单元、通讯单元，以及键盘单元。其中单片机采用W78E58，分别控制显示单元、继电器控制单元、波形存储单元、D/A转换单元、直流基准单元。波形存储单元预置数字量的电压电流三相波形，D/A转换单元参考直流基准单元的直流基准由单片机按照特定的时序把数字量转换成模拟量，生成模拟 的电压电流三相波形。三相电压电流波形送入到三相功放中放大。继电器单元通过继电器控制单元的控制设置成固定的输出方式，把放大的三相电压电流信号输出。采样单元采样输出信号，一路将输出信号送至显示单元实时显示，另一路反馈到三项功放，实时微调输出。通讯单元采用光电耦合方式将程控三相功率电源和上位机连接，可由上位机通过RS232通讯接口程序控制程控三相功率电源。键盘单元与单片机相连，可由操作者控制程控三相功率电源器的电流、电源、相位输出。 

程控三相功率电源具备完善的电压、电流的保护措施，确保操作者的人身安全；通过计算机可以任意调节电压、电流和相位。在装表完成后，可以输出三相四线或三相三线电压电流进行送电测试，培训操作者对错误接线的分析和判断的方法。 

如图3所示，控制/通讯模块包括单片机、RS485模块、RS232模块和继电器单元。控制/通讯模块的单片机采用C8051F340，由单片机分别连接RS232、RS485模块完成RS232通讯方式转换为RS485通讯方式。另外单片机通过控制继电器板来控制程控三相电源的电流输出到高压或低压侧，并将RS232通讯方式转换为RS485通讯方式；所述高压侧是指高压计量柜面，所述低压侧是指低压计量柜面。 

当装置（高压计量柜面或低压计量柜面）接线完成后，上位机发送该面加载电压电流命令。所有断开继电器模块都闭合。上位机通过RS485通讯接口连接控制/通讯模块、再由控制/通讯模块通过RS232连接程控三相功率电源。程控三相功率电源加载电压电流（三相三线或三相四线，程控三相功率电源上电压端钮有两组分为三相三线和三相四线，电流端钮只有一组），加载的电压从该组端钮输出到相应柜面（三相三线连接高压计量柜面，三相四线连接低压计量柜面）；电流从电流端钮连接到控制/通讯模块中的继电器单元上，控制/通讯模块上的单片机控制继电器单元切到三相三线（图1中仿真高压二次电流互感器）或三相四线（图1中低压电流互感器）。仿真高压二次电流互感器的初级连接控制/通讯模块，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相三线电能表等；低压电流互感器的初级连接控制/通讯模块、断开继电器、负荷开关，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相四线电能表等。 

如图4所示，自动检测模块包括单片机、隔离器件、继电器、RS485模块和测试点引入点。自动检测模块把操作者需要布线的位置设计成可以独立测试的各点，利用继电器、隔离器件和单片机内部比较器判断两点间是否连线，并通过测量模块自动进行检查其连线是否正确，然后将判断结果通过RS485模块上传至计算机，并在计算机上显示操作者的实际接线图，方便老师或考官进行考核。测量模块中共有800多对点的接线检测，覆盖了操作者的所有接线检查。 

当装置（高压计量柜面或低压计量柜面）接线完成后，上位机发送该面自动判断接线命令，所有断开继电器模块都断开。此时断开继电器模块上的测试点引入到自动检测模块，并且自动检测模块上的测试直流电压通过自动检测模块上的继电器接入到测试点。当两个测试点A、B间有接线（导线）连接时，那么当A点有直流电压时，B点也有相同电压。B点通过隔离器件连接到带比较器的单片机上，由单片机检测B点电压，判断出是否有该根导线。 

本实用新型装置还包括定时计时器和语言提示器，采用独立单片机，连接在装置RS485总线上，接收上位机指令。如图5所示，定时计时器采用独立单片机C8051F310，连接在装置RS485总线上，接收上位机指令完成授时、倒计时、显示功能。如图6所示，语音提示器采用独立单片机C8051F340，连接在装置RS485总线上，接收上位机指令辅助以语音芯片、语音功放、喇叭完成语音提示。 

定时计时器和语音提示器主要是针对考试情况。在考试使用时，定时计时器用来显示当前的***时间或当设置练习考试时间后倒计时，语音提示器设置在考试开始、考试还有5分钟、考试结束时段，通过语音提醒操作者，方便练习考试。 

定时计时器和语音提示器采用独立单片机，连接在装置RS485总线上；定时计时器接收上位机指令完成设定时间、倒计时及显示功能，语音提示器接收上位机指令辅助以语音芯片、喇叭完成语音提示。 

Claims (9)

1.一种计量程控模拟装置，包括程控三相功率电源、控制/通讯模块、低压电流互感器、仿真高压二次电压互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块、三相四线电能表、三相三线电能表、断开继电器、自动检测模块；其中：

控制/通讯模块与低压电流互感器、仿真高压二次电流互感器、高压电压互感器二次负荷压降模拟模块以及程控三相功率电源连接；仿真高压二次电压互感器与程控三相功率电源连接；三相三线电能表、三相四线电能表经断开继电器与自动检测模块测试连接；自动检测模块包括与上位机通讯的接口。

2.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述程控三相功率电源包括三相三线电压端钮和三相四线电压端钮，以及与高压计量柜面和低压计量柜面连接的接口。

3.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述程控三相功率电源的电流端钮连接到控制/通讯模块中的继电器单元上。

4.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述程控三相功率电源包括与控制/通讯模块连接的RS232通讯接口。

5.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述控制/通讯模块包括与自动检测模块及上位机连接的RS485通讯接口。

6.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，还包括电压指示表和电流指示表；电流指示表与断开继电器连接，电压指示表经控制开关与断开继电器、指示灯和程控三相功率电源连接。

7.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述仿真高压二次电流互感器的初级连接控制/通讯模块，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相三线电能表。

8.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，所述低压电流互感器的初级连接控制/通讯模块、断开继电器、负荷开关，次级连接断开继电器、电流指示表、电能表联合接线盒、三相四线电能表。

9.如权利要求1所述的计量程控模拟装置，其特征在于，还包括定时计时器和语音提示器，所述定时计时器和语音提示器均采用独立单片机，连接在装置RS485总线上，接收上位机指令。

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