专利名称：电力负荷管理终端培训装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电力系统的教学实验装置或培训装置，具体地说， 涉及一种电力负荷管理终端培训装置，该装置用于培训电力负荷管理终端 操作及管理人员，即进行电力负荷管理终端的安装、接线和操作训练，同 时还可以进行电力负荷管理终端的检验和试验。
背景技术：
电力负荷管理终端是电能负荷管理的重要设备，电力负荷管理系统已
成为电力需求侧管理、电力营销与客户服务工作的重要组成部分；随着电 力应用的广泛普及和快速发展，新增了大量设备，负荷管理系统也变得更 加庞大复杂，这对从业人员的素质要求也更高，因此，应定期对终端操作 管理人员进行培训，以使之达到国家职业技能标准要求；比如通过电力 负荷管理终端可以监察到用户用电情况(正常，故障，窃电)、用户的遥 测信息(开关状态)及操作控制用户用电(遥控功能)等。
在对电力负荷管理终端操作管理人员的培训上，传统的培训方式通常 是进行理论讲解、绘图描述，再结合电力负荷管理终端现场实物的示意性 操作对学员进行训练，因为会影响到电力用户的正常用电，因此，这种培 训方式学员无法进行实际操作；正因为此，使得实际训练效果很不理想。
为了解决以上问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构科学、性能稳 定、可靠性强的电力负荷管理终端培训装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种电力负荷管理终端培训装置，该 装置包括上位机、主控制板、程控电源、电力负荷管理终端、高压开关状态模拟器和电能表，其中，所述上位机与所述主控制板通信以便于主控制 板接收命令和回传数据，所述主控制板连接所述高压开关状态模拟器以便 于主控制板采集高压开关状态模拟器的状态，所述主控制板与所述程控电 源通信以控制程控电源输出不同的电压电流信号，所述电力负荷管理终端 连接所述程控电源的输出端以便于电力负荷管理终端采集程控电源输出的 模拟电压电流信号，所述电能表连接所述程控电源的输出端以便于电能表 计量，所述电力负荷管理终端连接所述电能表以采集电能计量信息，所述 电力负荷管理终端连接所述高压开关状态模拟器以使电力负荷管理终端控 制高压开关状态模拟器并检测高压开关状态模拟器的状态。
基于上述，所述主控制板包括RS485通讯模块、微型处理器、RS232 通讯模块和开关状态检测电路，其中，所述微型处理器分别连接所述RS485 通讯模块、所述RS232通讯模块和所述开关状态检测电路。
基于上述，所述开关状态检测电路包括四个轮回开关状态检测电路， 每个轮回开关状态检测电路包括一个大电阻和一个小电阻，其中，所述大 电阻一端用于连接低压电源，大电阻另一端用于连接所在轮回交流接触器 的常开触点一端；所述小电阻一端接地，小电阻另一端用于连接所在轮回 交流接触器的常开触点另一端；所述大电阻另一端用于检测信号输出端。
基于上述，所述高压开关状态模拟器包括四个轮回终端控制检测电路； 每个轮回终端控制检测电路包括一台交流接触器、 一个跳闸开关、 一个合 闸开关、 一个合闸指示灯和一个跳闸指示灯；其中，所述交流接触器一端 连接所述合闸开关一端，所述合闸开关另一端连接所述跳闸开关一端，所 述跳闸开关另一端和所述交流接触器另一端用于接电源；所述跳闸开关两 端分别连接所述交流接触器的常开触点两端；所述合闸指示灯一端连接所 述交流接触器的常闭触点一端，所述交流接触器的常闭触点另一端和所述 合闸指示灯另一端用于接电源；所述跳闸指示灯一端连接所述交流接触器 的常开触点一端，所述交流接触器的常开触点另一端和所述跳闸指示灯另一端用于接电源；所述跳闸开关是常开开关，所述合闸开关是常闭开关； 所述跳闸开关两端用于终端控制输出信号端，所述交流接触器的常开触点 两端和常闭触点两端用作终端检测输入信号端。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说， 该装置有以下几点优点
1、 该装置可以在同一套设备上模拟电力负荷管理终端现场环境，实现 对负荷管理终端的信息采集、指令传送、无线联络及各控制功能进行检査 测试；通过该装置的测试操作培训，可保障终端现场工作的效率及可靠性；
2、 程控电源的输出电压、输出电流及功率因数可调节，用以模拟用电 现场的实际工作状态，保证了本装置安全可靠运行，而且节约电能；
3、 该装置模拟了三相不平衡的各种状况，可以通过更改负载电阻实现 三相电流的平衡与不平衡操作及进行三相不平衡负荷的计算；
4、 该装置具有防窃电报警功能，通过设置电能表的典型窃电方式，以 实现防窃电报警功能；即可以实现计量回路三相电压缺相、断相报警，计 量回路电压回路逆相序报警，计量回路电流回路逆相序报警，计量回路各 相电流反相(反接)报警，计量回路电流互感器(CT) 一次/二次短路、二 次开路报警，电能表示度电量下降报警，电能表停走/飞走报警，电能表故 障实时在线显示报警，故障及事件数据记录，三相负荷不平衡报警，电压 合格率统计和谐波超标报警等；
5、 该装置还可实现电能表各种故障状态仿真。
图1是本发明的工作原理示意图2是所述主控制板的电路结构框图3是所述主控制板的电路原理图4是所述高压开关状态模拟器的结构示意图5是所述三相不平衡模拟控制器的工作电路图。下面通过具体实施方式
，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 如图1所示，所述电力负荷管理终端培训装置包括上位机1、主控制
板2、程控电源3、电力负荷管理终端5、高压开关状态模拟器6和电能表 7;其中，所述上位机与所述主控制板通信以便于主控制板接收命令和回传 数据，所述主控制板连接所述高压开关状态模拟器以便于主控制板采集高 压开关状态模拟器的状态，所述主控制板与所述程控电源通信以控制程控 电源输出不同的电压电流信号，所述电力负荷管理终端连接所述程控电源 的输出端以便于电力负荷管理终端采集程控电源输出的模拟电压电流信 号，所述电能表连接所述程控电源的输出端以便于电能表计量，所述电力 负荷管理终端连接所述电能表以采集电能计量信息，所述电力负荷管理终 端连接所述高压开关状态模拟器以使电力负荷管理终端控制高压开关状态 模拟器并检测高压开关状态模拟器的状态；
本发明所述装置还包括有三相不平衡模拟控制器。
本装置工作流程是三相四线电源接入到装置中，到三相不平衡模拟 器，实现三相不平衡的状态模拟及系统的供电；上位机l通过串行通讯控 制口，控制主控制板2，主控制板2控制程控电源3的启停，程控电源3 一路接入到多功能电能表7，另一路接入到电力负荷管理终端5;上位机l 通过串行通讯控制口，控制主控制板2;电力负荷管理终端5控制高压开 关状态模拟器6，实现高低压的开关状态模拟，供学员学习高压开关状态 及故障。
该装置各部分具体的连接关系是
上位机1，是一种通用的计算机，用于实现各种软件的操作及控制功
能，通过串行通讯控制口与主控制板2连接，从而控制程控电源3的启动与
停止和输出不同的电压电流信号；
主控制板2，是一种通讯控制设备，用于本装置的通讯及控制功能，其通过串行通讯控制口与上位机1相连，接收上位机1的命令并对其进行
转换后发送给程控电源3，同时，接收回传信号并转换后反馈给上位机1;
程控电源3，是一种高精密虚负荷电源，通过单片机控制产生独立的 电压电流，用于给电能表提供工作的电压和虚负荷的电流，使电能表可以 正常的走字计量，无需实际的电能负载消耗；其连接于主控制板2，由上 位机l控制其启动及停止，输出不同电压电流信号后， 一路接入到多功能 电能表7由其显示电能消耗，另一路接入到电力负荷管理终端5显示；
电力负荷管理终端5,是一种通用的上市产品，目前己广泛应用；主 要用于显示终端负荷状况，实现负荷控制回路的电压电流监测及对电能表 7进行抄表，对负荷回路的高压开关进行控制，实现合闸、分闸功能，并 能监测高压开关回路的合闸、分闸状态；
高压开关状态模拟器6，用于模拟指示高压开关状态，可以模拟实现 手动合闸、分闸，模拟实现电力负荷管理终端5遥控实现合闸、分闸及检 测模拟高压开关合闸、分闸状态，从而实现高压开关状态的仿真；
电能表7，用于教学实验或培训时电能的计量。
如图2所示，所述主控制板2包括RS485通讯模块21、微型处理器22、 RS232通讯模块23和开关状态检测电路24，其中，所述微型处理器22分 别连接所述RS485通讯模块21和所述RS232通讯模块23用于相互通信； 所述微型处理器22连接所述开关状态检测电路24用于检测、确定四个轮 回开关状态。
如图3所示，所述微型处理器22包括微型处理芯片U1、电容C8、 C9 和晶振Y7;
所述RS485通讯模块21包括电阻R47 R55，光电隔离芯片U14 U16， 485转换芯片U20;
所述RS232通讯模块23包括电阻R43 R46，光电隔离芯片U13、 U17， 232转换芯片U22，电容C21、 C23、 C25、 C30;所述开关状态检测电路包括四个轮回开关状态检测电路，每个轮回开 关状态检测电路包括一个大电阻和一个小电阻，其中，所述大电阻一端用 于连接低压电源，所述大电阻另一端用于连接所在轮回交流接触器的常开 触点一端；所述小电阻一端接地，所述小电阻另一端用于连接所在轮回交 流接触器的常开触点另一端；所述大电阻另一端用于检测信号输出端；具 体说，包括电阻R3 R6，电阻R8，电阻R56 R58，用于所述开关状态检测 电路连接的四个轮回终端控制检测电路中的交流接触器常开触点JC1 JC4。
如图4所示，所述高压开关状态模拟器6包括四个轮回终端控制检测 电路，每轮回终端控制检测电路包括一台交流接触器JC、一个跳闸开关TZ、 一个合闸开关HZ、 一个合闸指示灯LH和一个跳闸指示灯LT;
其中，所述交流接触器JC一端连接所述合闸开关HZ—端，所述合闸 开关HZ另一端连接所述跳闸开关TZ —端，所述跳闸开关TZ另一端和所述 交流接触器JC另一端用于接电源；所述跳闸开关TZ两端分别连接所述交 流接触器JC的常开触点两端；所述合闸指示灯LH —端连接所述交流接触 器JC的常闭触点一端，所述交流接触器JC的常闭触点另一端和所述合闸 指示灯LH另一端用于接电源；所述跳闸指示灯LT 一端连接所述交流接触 器JC的常开触点一端，所述交流接触器JC的常开触点另一端和所述跳闸 指示灯LT另一端用于接电源；所述跳闸开关TZ是常开开关，所述合闸开 关HZ是常闭开关；所述跳闸开关TZ两端用于终端控制输出信号端ZDSC， 所述交流接触器JC的常开触点两端和常闭触点两端用作终端检测输入信 号端ZDJC。
所述高压开关状态模拟器6通过模拟高压开关状态，可以实现手动或 电力负荷管理终端5控制的四轮回状态，每种状态包含合闸和分闸两种控 制，轮跳实现可以根据用户负荷的大小实现控制，有效仿真实际的产品应 用，同时，可以实现遥信信号的检测输入；所述高压开关状态模拟器6将高压开关状态通过高压开关状态检测电路24传输给主控制板2，主控制板 2的微型处理器22通过检测管脚的状态，确定高压开关状态，从而实现高 压开关状态模拟器6的检测与程控。
本发明所述装置还包括有三相不平衡模拟控制器；如图5所示，
该控制器包括三相电源变压器、三相电流表(Al， A2，A3)及三相模拟 负载，其中，所述三相电源变压器的二次侧三相输出端分别连接三相电流 表(Al， A2，A3)的输入端，所述三相电流表(Al， A2,A3)的输出端分别 连接三相模拟负载；
所述三相模拟负载包括30个电阻R9 R38、 24个指示灯H1 H24、 24 组搭线端子、三个开关SW2 SW4和电流表A4;
第一相模拟负载包括10个电阻R9 R18、 8个指示灯H1 H8、 8组搭 线端子和一个开关SW2，其中，8个指示灯H1 H8依次并联在8个电阻R9 R16两端，8个电阻R9 R16 —端通过8组搭线端子与第一相电流表Al的 输出端连接，2个电阻R17 R18 —端分别通过开关SW2与第一相电流表Al 的输出端连接；
第二相模拟负载包括10个电阻R19 R28、 8个指示灯H9 H16、 8组 搭线端子和一个开关SW3，其中，8个指示灯H9 H16依次并联在8个电阻 R19 R26两端，8个电阻R19 R26 —端通过8组搭线端子与第二相电流表 A2的输出端连接，2个电阻R27 R28 —端分别通过开关SW3与第二相电流 表A2的输出端连接；
第三相模拟负载包括10个电阻R29 R38、 8个指示灯H17 H24、 8 组搭线端子和一个开关SW4，其中，8个指示灯H17 H24依次并联在8个 电阻R29 R36两端，8个电阻R29 R36 —端通过8组搭线端子与第三相 电流表A3的输出端连接，2个电阻R37 R38 —端分别通过开关SW4与第 三相电流表A3的输出端连接；
30个电阻R9 R38另一端连接电流表A4 —端，所述电流表A4另一端接地。
基于上述，该控制器还包括三相控制开关SW1和三个保险(F1， F2， F3)， 其中，所述三相电源变压器的二次侧三相输出端分别通过三相控制开关 SW1、三个保险(F1，F2，F3)连接三相电流表(Al， A2，A3)的输入端。
电路连接关系是:三相四线电源通过三相电源变压器BYQ，将三相四线 3*220V电源转换为三相四线3*6V电源，，为三相模拟负载的三相不平衡 电阻提供电源；三相电源通过控制开关SW1、三组保险F1 F3接入三相模 拟负载回路，正常情况下，三相负载平衡，电流表A1、 A2、 A3流过的电流 相等，电流表A4流过的电流为0，当任意一相接入的电阻不同时，流过该 电路的电流变化，相应的电流表A4有电流流过，三相负载不平衡，从而实 现三相负载不平衡的模拟演示；
所述三相不平衡模拟控制器主要用于教学实验或者培训中，让学员自 己动手，培养学员三相负载平衡与不平衡的直观感受，并进一步培养学员 调整三相负载平衡的动手能力。
最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其 限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技 术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技 术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发 明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
1、一种电力负荷管理终端培训装置，其特征在于该装置包括上位机、主控制板、程控电源、电力负荷管理终端、高压开关状态模拟器和电能表，其中，所述上位机与所述主控制板通信以便于主控制板接收命令和回传数据，所述主控制板连接所述高压开关状态模拟器以便于主控制板采集高压开关状态模拟器的状态，所述主控制板与所述程控电源通信以控制程控电源输出不同的电压电流信号，所述电力负荷管理终端连接所述程控电源的输出端以便于电力负荷管理终端采集程控电源输出的模拟电压电流信号，所述电能表连接所述程控电源的输出端以便于电能表计量，所述电力负荷管理终端连接所述电能表以采集电能计量信息，所述电力负荷管理终端连接所述高压开关状态模拟器以使电力负荷管理终端控制高压开关状态模拟器并检测高压开关状态模拟器的状态。
2、 根据权利要求l所述的电力负荷管理终端培训装置，其特征在于所述主控制板包括RS485通讯模块、微型处理器、RS232通讯模块和开关 状态检测电路，其中，所述微型处理器分别连接所述RS485通讯模块、所 述RS232通讯模块和所述开关状态检测电路。
3、 根据权利要求2所述的电力负荷管理终端培训装置，其特征在于 所述开关状态检测电路包括四个轮回开关状态检测电路，每个轮回开关状 态检测电路包括一个大电阻和一个小电阻，其中，所述大电阻一端用于连 接低压电源，所述大电阻另一端用于连接所在轮回交流接触器的常开触点 一端；所述小电阻一端接地，所述小电阻另一端用于连接所在轮回交流接 触器的常开触点另一端；所述大电阻另一端用于检测信号输出端。
4、 根据权利要求l所述的电力负荷管理终端培训装置，其特征在于 所述高压开关状态模拟器包括四个轮回终端控制检测电路；每个轮回终端 控制检测电路包括一台交流接触器、 一个跳闸开关、 一个合闸开关、 一个 合闸指示灯和一个跳闸指示灯；其中，所述交流接触器一端连接所述合闸开关一端，所述合闸开关另一端连接所述跳闸开关一端，所述跳闸开关另一端和所述交流接触器另一端用于接电源；所述跳闸开关两端分别连接所 述交流接触器的常开触点两端；所述合闸指示灯一端连接所述交流接触器 的常闭触点一端，所述交流接触器的常闭触点另一端和所述合闸指示灯另 一端用于接电源；所述跳闸指示灯一端连接所述交流接触器的常开触点一 端，所述交流接触器的常开触点另一端和所述跳闸指示灯另一端用于接电 源；所述跳闸开关是常开开关，所述合闸开关是常闭开关；所述跳闸开关 两端用于终端控制输出信号端，所述交流接触器的常开触点两端和常闭触 点两端用作终端检测输入信号端。
5、根据权利要求l所述的电力负荷管理终端培训装置，其特征在于 该装置还包括三相不平衡模拟控制器，该控制器包括三相电源变压器、三 相电流表(Al， A2，A3)及三相模拟负载，其中，所述三相电源变压器的二 次侧三相输出端分别连接三相电流表(Al， A2，A3)的输入端，所述三相电 流表(Al， A2，A3)的输出端分别连接三相模拟负载；所述三相模拟负载包 括30个电阻(R9 R38) 、 24个指示灯(H1 H24) 、 24组搭线端子、三 个开关(SW2 SW4)和电流表(A4);第一相模拟负载包括10个电阻(R9 R18) 、 8个指示灯(H1 H8) 、 8组搭线端子和一个开关(SW2)，其中， 8个指示灯(H1 H8)依次并联在8个电阻(R9 R16)两端，8个电阻(R9 R16) —端通过8组搭线端子与第一相电流表(Al)的输出端连接，2个电 阻(R17 R18) —端分别通过开关(SW2)与第一相电流表(Al)的输出端 连接；第二相模拟负载包括10个电阻(R19 R28) 、 8个指示灯(H9 H16)、 8组搭线端子和一个开关(SW3)，其中，8个指示灯(H9 H16)依次并联 在8个电阻(R19 R26)两端，8个电阻(R19 R26) —端通过8组搭线 端子与第二相电流表(A2)的输出端连接，2个电阻(R27 R28) —端分 别通过开关(SW3)与第二相电流表(A2)的输出端连接；第三相模拟负载 包括10个电阻(R29 R38) 、 8个指示灯(H17 H24) 、 8组搭线端子和一个开关(SW4)，其中，8个指示灯(H17 H24)依次并联在8个电阻(R29 R36)两端，8个电阻(R29 R36) —端通过8组搭线端子与第三相电流表 (A3)的输出端连接，2个电阻(R37 R38) —端分别通过开关(SW4)与 第三相电流表(A3)的输出端连接；30个电阻(R9 R38)另一端连接电 流表(A4) —端，所述电流表(A4)另一端接地。
6、根据权利要求5所述的电力负荷管理终端培训装置，其特征在于 该控制器包括三相控制开关(SW1)和三个保险(F1，F2，F3)，其中，所述 三相电源变压器的二次侧三相输出端分别通过三相控制开关(SW1)、三个 保险(F1，F2，F3)连接三相电流表(Al， A2，A3)的输入端。
全文摘要
本发明提供一种电力负荷管理终端培训装置，该装置包括上位机、主控制板、程控电源、电力负荷管理终端、高压开关状态模拟器和电能表，其中，所述上位机与所述主控制板通信，所述主控制板连接所述高压开关状态模拟器，所述主控制板与所述程控电源通信，所述电力负荷管理终端连接所述程控电源的输出端，所述电能表连接所述程控电源的输出端，所述电力负荷管理终端连接所述电能表，所述电力负荷管理终端连接所述高压开关状态模拟器。该装置具有结构科学、性能稳定、可靠性强的优点。
文档编号G09B23/00GK101615356SQ200910064919
公开日2009年12月30日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者张军照, 支长义, 柴书峰, 董生怀 申请人:郑州万特电气有限公司