智能电表信息采集实训装置的制作方法

本实用新型涉及程控模拟技术领域，尤其涉及应用于用电信息采集领域的程控模拟装置；具体涉及一种智能电表信息实训装置。

背景技术：

随着国家电网公司“SG186”工程的实施，国家电网公司加大了对电能系统采集的研究力度。国家电网公司提出了坚强智能电网概念，电能信息采集是其中的重要组成部分，系统主要实现对所有用电侧电能信息的“全覆盖、全采集”，电能信息采集系统的发展进入新阶段。

用电信息采集终端可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令。其按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端(包括集中器、采集器)等类型。供电工作人员在现场时，可能会遇到出现各种各样的接线故障和通讯故障，而这些故障会影响到工作生产人员安全，电能损耗或设备损害等一系列的重大损失。

如何更好的避免和及时熟练的纠正各种故障对于供电系统的电工或抢修工作人员来说，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，二是利用现有的极为简单的训练装置，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，现有的训练装置结构过于简单，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。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能电表信息实训装置，具有人身安全保护、可程控、定时计时、语音提示、故障设置全面、可视界面良好等功能。该装置具有使用安全、操作便捷、功能全面的特点。

为达上述目的，本实用新型采取的具体技术方案是：

一种智能电表信息实训装置，包括：

一柜体，及设置于柜体中的：

一上位机、一交换机、一串口服务器、一或多组功能模组及一语音模块；

其中，各所述功能模组包括一三相虚负荷功率源、一故障设置模块组、一表计组及一显示模块；

所述上位机与交换机连接，所述交换机与所述串口服务器连接；

所述三相虚负荷功率源、故障设置模块组、表计组、语音模块均与串口服务器连接；

所述表计组同时与交换机连接；

所述显示模块与故障设置模块组连接。

进一步地，在其中一或多组功能模组中还包括与故障设置模块组连接的一计时器。

进一步地，所述上位机通过网线通讯连接交换机，用以安装程控软件、终端设置采集软件，实现如下功能的一种或几种：程控故障设置、功率源输出、时钟显示、语音播报、显示模块显示、设置终端参数、进行终端采集。

进一步地，所述表计组包括一专变终端；所述交换机通过网线分别通讯连接串口服务器及专变终端的网口；所述交换机用以使串口服务器、专变终端共享端口与上位机通讯，读取专变终端数据。

进一步地，所述表计组还包括一仿真表；所述串口服务器通过RS485通讯方式接线并联连接三相虚负荷功率源、故障设置模块、语音模块，用以通过上位机控制功率源输出、故障设置、语音播报；通过RS485通讯方式接线并联连接表计组中的仿真表，用以通过上位机发送仿真表所需数据；通过RS232通讯方式接线连接专变终端的一维护口，用以通过上位机设置专变终端参数。

进一步地，所述三相虚负荷功率源通过RS485通讯连接串口服务器；通过电压线、电流线连接故障设置模块；用以实现由上位机控制电压电流输出并将报警信息返回上位机，功率源的电压电流输出到故障设置模块组。

进一步地，所述故障设置模块组通过RS485线连接串口服务器、通过专用电缆线连接显示模块，通过RS485线连接计时器、通过电压电流线及RS485线连接表计组、通过电压电流线连接三相虚负荷电源；用以实现各表计计量回路中的常见故障模拟；实现终端与电能表RS485通信故障模拟；用以发送变比参数至显示模块，由显示模块显示；用以转收上位机时钟设置指令，同步上位机时间或倒计时；用以将源输出的电压电流供给表计组。

进一步地，所述表计组还包括一智能表；所述表计组通过电压电流线及RS485线连接故障设置模块组；通过网线连接交换机；通过RS232和/或RS485接线连接串口服务器；

所述智能表选自专变终端、三相四线智能表、三相三线智能表、单相智能表；

所述仿真表选自三相仿真表、单相仿真表。

进一步地，所述语音模块通过RS485线连接串口服务器；用以与上位机通过网线线通讯，发出语音提示。

进一步地，所述计时器通过接线连接故障设置模块组；用以接收上位机控制，显示当前的系统时间或设置练习考试时间，并对考试时间进行倒计时；

所述显示模块为一液晶显示，通过专用电缆线连接故障设置模块组。

通过上述技术方案描述的智能电表信息采集实训装置集培训学习、理论验证、实际操作、考核考试于一体的多功能实训设备装置最大的特点使用安全和操作便捷、功能全面。具备终端及表计的安装演示、运行状态模拟、故障模拟功能及相应教学培训所需的辅助功能。通过模拟典型用户系统，配合单三相智能电表、单三相仿真智能电表实现总分表嵌套关系、抄表核算、信息采集等功能。通过计量回路、通讯回路设置用户典型故障，实现提高计量回路接线故障、通讯故障判断排查能力。

能满足电工考核鉴定中的用电信息采集实训项目需要，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。该装置适用于各劳动职业技能鉴定部门、供电系统基层单位，电力培训部门、大中专、技校、职校。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中智能电表信息实训装置的模块组成示意图。

图2为本实用新型一实施例中三相虚负荷功率源的模块组成示意图。

图3为本实用新型一实施例中故障设置模块组的模块组成示意图。

图4为本实用新型一实施例中计时器的模块组成示意图。

图5为本实用新型一实施例中语音模块的模块组成示意图。

图6为本实用新型一实施例中智能电表信息实训装置的外观结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

在一实施例中，提供了一种智能电表信息实训装置，如图6所示，装置采用单面独立一体结构，操作面板分为四块可拆卸独立面板。整个操作面板可挂接16只表计，上排表位从左至右依次为表位1至表位8；下派表位从左至右依次为表位9至表位16。每个表位均可任意挂接单三相智能电表、单三相仿真智能电表，配有独立挂表架、接线盒、显示液晶、液晶上翻键、液晶下翻键、集抄485端口、PC485端口。其中，表位1、表位5、表位9、表位13位置可单独挂接采集终端或集中器，各位置配有维护口端口和网线端口。

机柜侧面具有通风孔，安装风扇，具有很好的通风效果；并安装有总开关、专用接地端子、通讯接口、辅助插座。由于前述侧面安装的元件及结构均为常规设置，其具体外观结构不再单独绘示。如图，柜体底部安装钢制万向脚轮和固定地脚。

另外，机柜内设有两个独立的三相虚负荷功率源，其中1号功率源为表位1-表位4、表位9-表位12提供电压电流信号，2号功率源为表位5-表位8、表位13-表位16提供电压电流信号；并设有漏电保护器、总保险、交换机、串口服务器。柜内具体结构在此不再绘示，本领域技术人员在了解相关电气元件的名称或规格型号时可以清楚的了解其具体机构、功能，相关结构的连接关系将通过下文结合模块结构图进行说明。

如图1所示，本实施例中的智能电表信息实训装置包括：上位机100、交换机200、串口服务器300、三相虚负荷功率源410/420、故障设置模块组510/520、表计组610/620(专变终端、智能表、仿真表)、语音模块900、计时器800、液晶显示700。

下面具体说明各部分的作用及关联：

A)上位机100

关联：通过网线连接交换机200。

作用：安装程控软件、终端设置采集软件，可以完成程控故障设置、功率源输出、时钟显示、语音播报、显示模块显示、设置终端参数、进行终端采集的功能。

B)交换机200

关联：通过网线分别连接上位机100和串口服务器300、表计组610中的专变终端的网口。

作用：串口服务器300、专变终端共享端口与上位机100通讯，读取专变终端数据。

C)串口服务器300

关联：实现三组通讯，第一组，通过RS485通讯方式接线并联连接三相虚负荷功率源410/420、故障设置模块510/520、语音模块900；第二组，通过RS485通讯方式接线并联连接表计组610/620中的仿真表；第三组，通过RS232通讯方式接线连接专变终端的维护口。

作用：第一组，通过上位机100控制功率源输出、故障设置、语音播报；第二组，通过上位机100发送仿真表所需数据；第三组，通过上位机100设置专变终端参数。

D)三相虚负荷功率源410/420

关联：通过RS485通讯连接串口服务器300，通过电压线、电流线连接故障设置模块510/520。

作用：由上位机100控制电压电流输出并将报警信息返回上位机100，功率源的电压电流输出到故障设置模块组510/520。

E)故障设置模块组510/520

关联：通过RS485线连接串口服务器300、通过专用电缆线连接显示模块即液晶显示700，通过RS485线连接计时器800、通过电压电流线及RS485线连接表计组610/620、通过电压电流线连接三相虚负荷电源410/420。

作用：故障设置模块组410/420通过串口服务器300受控于上位机100，切换故障类型包括：可以实现各表计计量回路常见的电压错线序、电压断线、电流开路、电流短路等常见故障；各表计、终端具有通信故障模块，能实现终端与电能表485通信故障模拟。故障设置模块组510/520能发送变比参数，由变比显示模块显示。计时器800通过故障设置模块组510/520转收上位机100时钟设置指令，同步上位机100时间或倒计时。源输出的电压电流在故障设置模块组510/520中完成常见故障设置，并供给表计组610/620。电表RS485经故障设置模块组510/520能设置常见通讯故障，并连接专变采集终端，完成终端对电表数据采集。

F)表计组610/620

关联：表计组610/620通过电压电流线及RS485线连接故障设置模块组510/520；通过网线连接交换机200；通过RS232接线连接串口服务器300；同时通过RS485接线连接串口服务器300。

作用：每组表计中可以最多挂接两块专变采集终端和六块电能表，电能表可以是三相四线智能表、三相三线智能表、单相智能表、三相仿真表、单相仿真表。电压电流线为智能表供电，RS485分别读取电能表数据和为仿真表授数，网线为终端网口与上位机100通讯连接，RS232为终端维护口与上位机100通讯。

G)语音模块900

关联：语音模块900通过RS485线连接串口服务器300.

作用：上位机100通过RS485线与语音模块900通讯，考试使用时，语音提示考试开始、考试还有5分钟、考试结束，用于提醒操作者，方便练习考试。

H)计时器800

关联：计时器800通过接线连接故障设置模块组510/520。

作用：接收上位机100控制，显示当前的系统时间或当设置练习考试时间后倒计时使用，用于提醒操作者，方便练习考试。

I)液晶显示700

关联：液晶显示700通过专用电缆线连接故障设置模块组510/520。

作用：显示界面良好，可以显示PT变比值、CT变比值及其他电表信息。

在介绍前述关联及功能的基础上，再对主要部分设计设施方案进行说明如下：

A、程控三相功率电源

如图2所述，单片机401采用W78E58，分别控制显示单元402、继电器控制单元403、波形存储单元404、D/A转换单元405、直流基准单元406。波形存储单元404预置数字量的电压电流三相波形，D/A转换单元405参考直流基准单元406的直流基准由单片机401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407中放大。继电器单元408通过继电器控制单元403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409采样输出信号一路送显示单元402实时显示，另一路反馈到功放，实时微调输出。通讯单元410采用光电耦合方式连接上位机和程控三相功率电源，可由上位机通过RS232通讯方式程序控制程控三相功率电源。键盘单元411与单片机401相连，可由操作者控制三相功率电源器的电流、电源、相位输出。

B、故障设置模块组

如图3所示，单片机501采用C8051F340，由单片机501通过驱动电路控制继电器组502完成表位接线常见故障，单片机501通过串口控制显示驱动504，单片机501与总线通讯505为RS485通讯方式。单片机506采用C8051F340，由单片机506通过驱动电路控制继电器组507完成表位通讯常见故障，单片机506与总线通讯505为RS485通讯方式。

C、计时器

如图4所示，单片机802采用独立单片机C8051F310，连接显示单元801，连接在装置通讯505的RS485总线上，接收上位机指令完成授时、倒计时、显示功能。

D、语音提示器

如图5所示，单片机904采用独立单片机C8051F340，连接在装置通讯505的RS485总线上，接收上位机指令辅助以语音芯片903、喇叭901、语音功放902完成语音提示。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。