故障模拟设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供了故障模拟设备，属于电力系统领域。包括控制主机从故障库中选取目标故障，生成故障指令，将故障指令发送至电网运行故障模拟器，电网结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据传输至仿真智能电能表，仿真智能电能表根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。通过使用电网运行故障模拟器和仿真智能电能表根据故障指令进行模拟，同时控制主机还对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表的工作状态进行核对，从而为受训人员能够根据正确的故障模拟方法进行训练，从而提高受训人员的技能水平。
【专利说明】
故障模拟设备
技术领域
[0001]本发明涉及电力系统领域，特别涉及故障模拟设备。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的迅速发展，为了满足日益增长的电能需求，电力系统也在进行技术的更新换代，在电力系统中建设智能电网已经成为社会进步的趋势。
[0003]在建设智能电网的过程中，单、三相智能电能表已经得到广泛的应用，局限于目前电工的技术水平，上述单、三相智能电能表的维护基本上是由厂家进行。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题:
[0005]由于单、三相智能电能表的用量越来越大，如果全部由厂家进行日常维护，会严重影响单、三相智能电能表的推广利用。但是目前的电力维护人员由于没有参加过对智能电能表的维修培训，因此不能顺利的对智能电能表进行维护。
【发明内容】
[0006]为了解决相关技术的问题，本发明实施例提供了用于对电力维护人员进行维护培训的故障模拟设备，包括:
[0007]控制主机通过有线线缆与电网运行故障模拟器连接，所述电网运行故障模拟器的输出端与仿真智能电能表的输入端连接；
[0008]在程控电源和所述电网运行故障模拟器之间设置有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和所述电流互感器的输入端与所述程控电源相连，所述电压互感器和所述电流互感器的输出端与所述电网运行故障模拟器相连;所述故障模拟设备放置在防水壳体中，在防水壳体分为上壳体和下壳体，上壳体和下壳体通过铰接件铰接，在上壳体与下壳体接触的截面设有双层密封胶条，在防水壳体表面上设有充气孔；
[0009]在防水壳体内设有用于承载控制主机和电源的基座，以及用于收纳信号收发器、继电器控制器、继电器矩阵电路的凹槽。
[0010]可选的，所述故障模拟设备，还包括通讯转换控制箱，所述控制主机通过无线网络与所述通讯转换控制箱通讯。
[0011]可选的，在所述电网运行故障模拟器中，设置有继电器。
[0012]可选的，控制主机从故障库中选取目标故障，生成与目标故障对应的故障指令，将故障指令通过有线线缆发送至电网运行故障模拟器；
[0013]电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号，结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据通过有线线缆传输至仿真智能电能表；
[0014]仿真智能电能表获取故障电压数据和故障电流数据，根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。
[0015]可选的，电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号包括:
[0016]电网运行故障模拟器从程控电源处获取标准电压信号和标准电流信号。这里的程控电源将外部的工频电源信号进行整流滤波处理，得到处理后的标准电压信号以及标准电流?目号;
[0017]将标准电压信号传输至位于电网运行故障模拟器内电压互感器的电压输入端，从电压输出端获取样本电压信号；
[0018]将标准电流信号传输至位于电网运行故障模拟器内的电流互感器的电流输入端，从电流输出端获取样本电流信号。
[0019]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
[0020]通过使用电网运行故障模拟器和仿真智能电能表根据故障指令进行模拟，同时控制主机还对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表的工作状态进行核对，从而为受训人员能够根据正确的故障模拟方法进行训练，从而提高受训人员的技能水平。
【附图说明】
[0021]附图1为本发明提出的故障模拟设备模拟方法的流程示意图；
[0022]附图2为本发明提出的故障模拟设备模拟方法的局部流程示意图一；
[0023]附图3为本发明提出的故障模拟设备故障模拟方法的局部流程示意图二；
[0024]附图4为本发明提出的故障模拟设备故障模拟方法的局部流程示意图三；
[0025]附图5为本发明提出的故障模拟设备的结构示意图；
[0026]附图6为本发明提出的故障模拟设备的另一结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
[0028]本发明提供了一种故障模拟方法，如图1所示，该方法包括:
[0029]11、控制主机从故障库中选取目标故障，生成与目标故障对应的故障指令，将故障指令通过有线线缆发送至电网运行故障模拟器。
[0030]12、电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号，结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据通过有线线缆传输至仿真智能电能表。
[0031]13、仿真智能电能表获取故障电压数据和故障电流数据，根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。
[0032]本实施例中在仿真智能电能表处生成的目标故障为智能电网运行故障，主要分为三类，即单相模拟故障、三相三线下模拟故障以及三相四线下模拟故障。具体的，每项故障具体包括:
[0033]单相模拟故障:失压、失流、掉电、功率反。
[0034]三相三线下模拟故障:Α相断相、C相断相、A相功率反、C相功率反、A相失压、C相失压、全失压、A相电流失流、C相电流失流、A相电流断流、C相电流断、掉电、电压错相序、电流错相序。
[0035]三相四线下模拟故障:Α相断相、B相断相、C相断相、A相功率反、B相功率反、C相功率反、A相失压、B相失压、C相失压、全失压、A相电流失流、B相电流失流、C相电流失流、A相电流断流、B相电流断流、(:相电流断、掉电、电压错相序、电流错相序。
[0036]上述提及到的所有模拟故障，均设置有与每一条故障对应的故障信令，所有故障以及对应的故障信令均存储在步骤11中提出的故障库中。控制主机选取具体的故障信令，结合用于模拟该模拟故障的设备信息，生成与目标故障对应的故障指令，该故障指令中包含有用于模拟该故障的设备信息以及具体的故障数据。控制主机将故障指令通过有线线缆传输至电网运行故障模拟器。
[0037]在步骤12中，电网运行故障模拟器获取到样本电压信号和样本电流信号，根据前一步获取到的故障指令，对两种信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，上述两种故障数据已经被调制成带有目标故障特征，电网运行故障模拟器将上述两种故障数据通过有线线缆传输至仿真智能电能表，以便于后者根据接收到的故障数据产生具体的故障内容。
[0038]可选的，如图2所示，电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号的具体过程如下:
[0039]201、电网运行故障模拟器从程控电源处获取标准电压信号和标准电流信号。这里的程控电源将外部的工频电源信号进行整流滤波处理，得到处理后的标准电压信号以及标准电流信号。
[0040]202、将标准电压信号传输至位于电网运行故障模拟器内电压互感器的电压输入端，从电压输出端获取样本电压信号。
[0041]203、将标准电流信号传输至位于电网运行故障模拟器内的电流互感器的电流输入端，从电流输出端获取样本电流信号。
[0042]在电网运行故障模拟器内设置的电压互感器和电流互感器，是用于按比例变换电压或电流的设备，能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。
[0043]在本实施例中，使用的电压互感器和电流互感器用于将程控电源输出的标准电压信号和标准电流信号转换为适用于电网运行故障模拟器以及后续仿真智能电能表使用范围内的电压和电流，即便于进行故障模拟的样本电压信号和样本电流信号。
[0044]可选的，如图3所示，步骤12中的电网运行故障模拟器结合所述故障指令，对所述样本电压信号和所述样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，包括:
[0045]301、电网运行故障模拟器从故障指令中获取故障特征。这里的故障特征为对智能电网具体的运行故障进行模拟时的电路通断情况，电路负载选择以及故障电路参数范围等内容。
[0046]302、电网运行故障模拟器根据故障特征对样本电压信号和样本电流信号所处电路中的可控元件进行档位切换，产生带有故障特征的故障电流数据和故障电压数据。为了在具体电路中实现故障模拟，在具体电路中设置有由大量继电器构成的继电器矩阵单元，通过对矩阵单元中每个继电器进行不同档位的调节，使得电路中实现对故障的模拟。
[0047]其中的可控元件为继电器。
[0048]值得注意的是，上述过程中，故障模拟过程的信息流向为控制主机—电网运行故障模拟器/仿真智能电能表，体现的是具体故障生成的过程，其实本实训装置还可以完成故障核对工作，如图4所示，该工作的具体流程为:
[0049]21、控制主机从电网运行故障模拟器处获取包括样本电压数据和样本电流数据在内的故障状态参数，从仿真智能电能表处获取包括故障电压数据和故障电流数据在内的故障状态参数。
[0050]22、控制主机同根据目标故障生成的故障指令进行核对。用于确保电网运行故障模拟器和仿真智能电能表呈现出的故障与控制主机包含在故障指令中的目标故障是一致的。
[0051]23、当电网运行故障模拟器和仿真智能电能表处于异常的工作状态时，令控制主机停止故障模拟，并对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表进行维修。从而确保电网运行故障模拟器和仿真智能电能表处于正常的工作状态。
[0052]从而保证了本实训装置向受训人员展示出的对智能电网模拟的故障是有效的，能够使得受训人员根据本故障模拟方法进行学习训练后提高自身的技能水平。
[0053]上述故障核对流程中，信号流向为:电网运行故障模拟器/仿真智能电能表—控制主机，体现的是故障核对的过程。
[0054]实施例二
[0055]为了准确的对程控电源、电网运行故障模拟器和仿真智能电能表进行控制，控制主机通过有线线缆与电网运行故障模拟器连接，所述电网运行故障模拟器的输出端与仿真智能电能表的输入端连接；
[0056]在程控电源和所述电网运行故障模拟器之间设置有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和所述电流互感器的输入端与所述程控电源相连，所述电压互感器和所述电流互感器的输出端与所述电网运行故障模拟器相连;所述故障模拟设备放置在防水壳体中，在防水壳体分为上壳体和下壳体，上壳体和下壳体通过铰接件铰接，在上壳体与下壳体接触的截面设有双层密封胶条，在防水壳体表面上设有充气孔；
[0057]在防水壳体内设有用于承载控制主机和电源的基座，以及用于收纳信号收发器、继电器控制器、继电器矩阵电路的凹槽。
[0058]控制主机向通讯转换控制箱发送与目标故障对应的故障指令，通讯转换控制箱对故障指令进行解析获取到具体的故障信息，根据故障信息中生成故障对象的不同，将故障信息针对性的通过有线线缆发送至程控电源、电网运行故障模拟器、仿真智能电能表中的至少一个，以便于三者在接收到故障信息后，程控电源可以输出不同类型的标准电压信号以及标准电流信号，电网运行故障模拟器在接收到程控电源输出的标准电压信号和/或标准电流信号后，结合接收到的故障指令，产生包括故障电压数据和故障电流数据的故障数据。而仿真智能电能表根据电网运行故障模拟器传输的故障数据后，结合故障信令，呈现单项模拟故障、三相三线下的模拟故障以及三相四线下的模拟故障，从而令受训人员能够根据产生的具体故障，完成故障排查工作，实现对智能电网故障模拟模拟，提现受训人员实际的工作能力。
[0059]为了提高该故障模拟设备对恶劣条件的适应能力，便于电力维护人员在室外条件下使用该电网分析装置，特地为电网分析装置设计了防水壳体，除了在防水壳体的上壳体和下壳体接触的截面设有双层密封胶条实现防水效果外，在防水壳体上还设有充气孔，该充气孔用于当上壳体和下壳体密封后，通过外界的高压充气设备向防水壳体内充气，提高防水壳体内的气压，这样使得外界的液体更加难以进入防水壳体内部，提高了防水壳体的气密性。
[0060]在加入了通讯转换控制箱后，前文中故障模拟过程的信息流向已经变为:控制主机—通讯转换控制箱—(程控电源/)电网运行故障模拟器/仿真智能电能表，体现的是具体故障生成的过程。
[0061]对于故障核对过程，在加入了通讯转换控制箱后，则为通讯转换控制箱从电网运行故障模拟器和仿真智能电能表处获取二者的故障状态参数，并同故障指令中的目标故障进行核对。同时还根据故障状态参数判定二者所处的工作状态，当电网运行故障模拟器和仿真智能电能表处于异常的工作状态时，令控制主机停止故障模拟，并对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表进行维修。
[0062]对应的故障核对过程的信息流向变为:(程控电源/)电网运行故障模拟器/仿真智能电能表—通讯转换控制箱—控制主机。
[0063]适应性的，控制主机通过通讯转换控制箱与仿真智能电能表通讯后，还可以直接向仿真智能电能表发送故障指令，以便于后者能够呈现智能电能表的故障，完成智能电能表故障模拟。
[0064]这里的智能电能表故障包括:ESAM通讯故障、ESAM供电故障、存储器数据存取故障(电量跑飞)、存储器供电故障、计量准确度超差故障、计量停走故障(计量芯片供电故障)、计量飞走故障、RTC准确度故障、RTC通讯故障、时钟电池欠压、停抄电池欠压、变压器开路故障、负荷开关故障、表计电源供电故障、通讯模块供电故障、红外通讯故障、红外停抄功能故障、485接线错误通讯故障、485波特率错误通讯故障、485波特率偏移通讯故障、报警输出故障、液晶显示缺画故障、液晶停显故障、液晶翻页故障、脉冲灯输出故障、开端盖故障、开表盖故障、CPU死机故障、多功能输出故障、按键故障、费控模块故障。
[0065]在本故障模拟方法中，全部的有线线缆使用RS232或RS485接口。为了实现不同部件之间的数据通讯，在本模拟装置中的有线线缆使用基于RS232标准的接口。而为了进一步实现不同部件之间的联网功能，还适应性的在部分部件之间使用基于RS485标准的接口，这样在实现点对点通信的同时，还可以实现联网功能，从而提高本模拟装置的使用范围。
[0066]本发明提供了一种使用仿真智能电能表的故障模拟方法，包括控制主机从故障库中选取目标故障，生成故障指令，将故障指令通过通讯转换控制箱发送至电网运行故障模拟器，电网结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据传输至仿真智能电能表，仿真智能电能表根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。通过使用电网运行故障模拟器和仿真智能电能表根据故障指令进行模拟，同时控制主机还通过通讯转换控制箱对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表的工作状态进行核对，从而为受训人员能够根据正确的故障模拟方法进行训练，从而提高受训人员的技能水平。
[0067]实施例三
[0068]故障模拟设备，所述故障模拟设备，如图5所示，包括:
[0069]控制主机通过有线线缆与电网运行故障模拟器连接，所述电网运行故障模拟器的输出端与仿真智能电能表的输入端连接；
[0070]在程控电源和所述电网运行故障模拟器之间设置有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和所述电流互感器的输入端与所述程控电源相连，所述电压互感器和所述电流互感器的输出端与所述电网运行故障模拟器相连。
[0071 ]可选的，如图6所示，所述故障模拟设备，还包括通讯转换控制箱，所述控制主机通过无线网络与所述通讯转换控制箱通讯。
[0072]可选的，在所述电网运行故障模拟器中，设置有继电器。
[0073]该装置的实际使用流程与实施例一和实施例二中的内容相同，这里受于篇幅所限就不在赘述。
[0074]本发明提供了故障模拟设备，包括控制主机从故障库中选取目标故障，生成故障指令，将故障指令发送至电网运行故障模拟器，电网结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据传输至仿真智能电能表，仿真智能电能表根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。通过使用电网运行故障模拟器和仿真智能电能表根据故障指令进行模拟，同时控制主机还对电网运行故障模拟器和仿真智能电能表的工作状态进行核对，从而为受训人员能够根据正确的故障模拟方法进行训练，从而提高受训人员的技能水平。
[0075]以上仅就本发明较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限与以上实例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
[0076]上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
【主权项】
1.故障模拟设备，其特征在于，所述故障模拟设备，包括: 控制主机通过有线线缆与电网运行故障模拟器连接，所述电网运行故障模拟器的输出端与仿真智能电能表的输入端连接； 在程控电源和所述电网运行故障模拟器之间设置有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和所述电流互感器的输入端与所述程控电源相连，所述电压互感器和所述电流互感器的输出端与所述电网运行故障模拟器相连;所述故障模拟设备放置在防水壳体中，在防水壳体分为上壳体和下壳体，上壳体和下壳体通过铰接件铰接，在上壳体与下壳体接触的截面设有双层密封胶条，在防水壳体表面上设有充气孔； 在防水壳体内设有用于承载控制主机和电源的基座，以及用于收纳信号收发器、继电器控制器、继电器矩阵电路的凹槽。2.根据权利要求1所述的故障模拟设备，其特征在于，所述故障模拟设备，还包括通讯转换控制箱，所述控制主机通过无线网络与所述通讯转换控制箱通讯。3.根据权利要求1或2所述的故障模拟设备，其特征在于，在所述电网运行故障模拟器中，设置有继电器。4.根据权利要求1所述的故障模拟设备，其特征在于: 控制主机从故障库中选取目标故障，生成与目标故障对应的故障指令，将故障指令通过有线线缆发送至电网运行故障模拟器； 电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号，结合故障指令，对样本电压信号和样本电流信号进行故障处理，生成故障电压数据和故障电流数据，将故障电压数据和故障电流数据通过有线线缆传输至仿真智能电能表； 仿真智能电能表获取故障电压数据和故障电流数据，根据故障电压数据和故障电流数据生成与故障指令对应的智能电网故障。5.根据权利要求4所述的故障模拟设备，其特征在于，电网运行故障模拟器获取样本电压信号和样本电流信号包括: 电网运行故障模拟器从程控电源处获取标准电压信号和标准电流信号。这里的程控电源将外部的工频电源信号进行整流滤波处理，得到处理后的标准电压信号以及标准电流信号； 将标准电压信号传输至位于电网运行故障模拟器内电压互感器的电压输入端，从电压输出端获取样本电压信号； 将标准电流信号传输至位于电网运行故障模拟器内的电流互感器的电流输入端，从电流输出端获取样本电流信号。
【文档编号】G05B17/02GK106094574SQ201610658237
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月11日 公开号201610658237.8, CN 106094574 A, CN 106094574A, CN 201610658237, CN-A-106094574, CN106094574 A, CN106094574A, CN201610658237, CN201610658237.8
【发明人】吴宇红, 徐淦荣, 纪涛, 吴悦倩
【申请人】国网浙江省电力公司湖州供电公司, 国家电网公司, 国网浙江德清县供电公司