电力培训用负载装置的制作方法

本实用新型涉及电力培训领域，特别涉及一种电力培训用负载装置。

背景技术：

目前电力类培训对负荷源的选用一般采用虚拟负荷，虚拟负荷具有便于控制，精度较高，但是不能真实模拟现场用电负荷环境。一是虚拟负荷电流和电压为分离输出，对于需流过电流互感器类元器件无法进行真实实训操作；二是虚拟负荷不能进行三类负荷模拟，尤其是感性负荷和容性负荷无法模拟。

且目前电力类实训都以贴近现场作为实训的主要方向，各个技培中心新增设备也以仿真现场设备为主，如一技培中心模拟变台实训系统，反窃电分析实训平台等，都是以模拟真实电力设备作为实训器材，此类实训设备采用虚拟电源无法进行完整的通电实验。因此本领域急需研发一种既能模拟真实三类负荷运行状况，又能具有高精度可调节的实训负载，以满足目前电力系统对实训真实性的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电力培训用负载装置，其既能模拟真实三类负荷运行状况，又能具有高精度可调节的实训负载，可以满足目前电力系统对实训真实性的要求。

本实用新型的目的是这样实现的：一种电力培训用负载装置，包括供电电源、控制器以及至少一组阻性负载、至少一组感性负载以及至少一组容性负载，所述供电电源用于给整个装置供电，各个阻性负载分别经开关并联在主回路中，各个感性负载分别经开关并联在主回路中，各个容性负载分别经开关并联在主回路中，所述控制器用于接收指令输入信号，发出相应的输出信号，控制各个开关的闭合或断开，控制阻性负载、感性负载、容性负载接入主回路；每组阻性负载含有4个阻性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组阻性负载的k值不同，且各组阻性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组感性负载含有4个感性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组感性负载的k值不同，且各组感性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组容性负载含有4个容性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组容性负载的k值不同，且各组容性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1。

阻性负载、感性负载、容性负载均为两组，八个阻性负载的功率分别为0.1单位、0.2单位 、0.4单位 、0.5单位、1单位、2 单位 、4 单位、5单位，八个容性负载的功率分别为0.1单位 、0.2单位、 0.4单位 、0.5单位 、1单位 、2单位、 4单位 、5单位，八个感性负载的功率分别为0.1单位、0.2单位 、0.4单位 、0.5单位 、1单位 、2单位 、4单位 、5单位。阻性负载的功率的单位为KW，阻性负载的功率的单位为Kvar，感性负载的功率的单位为Kva。当本实用新型的阻性负载、感性负载、容性负载均为两组时，三类负载均能够达到13.2KW的功率，且三类负载的分辨率可以达到0.1KW的级别。当然，根据需要达到的功率的要求，以及分辨率需要达到的级别要求，可以将阻性负载、感性负载、容性负载设置为一组、三组、四组等，通过每组阻性负载、感性负载、容性负载的k的取值可以调整分辨率级别。

所述控制器用于接收计算机的指令输入信号，发出相应的输出信号，控制开关的闭合或断开。

所述开关采用接触器，所述控制器用于控制中间继电器线圈的通电或断电，控制中间继电器触点的开闭动作，所述中间继电器用于控制接触器线圈的通电或断电，控制接触器触点的开闭动作，分别控制各阻性负载、感性负载、容性负载接入主回路。

阻性负载采用电阻器，感性负载采用电抗器，容性负载采用电容器。

所述控制器采用单片机。当然，控制器还可以采用PLC、处理器等。控制器具有接收计算机或触摸屏或按键等的指令输入信号，输出控制信号控制中间继电器等电磁开关通电或断电的功能。

还包括用于测量功率因数的装置。

本电力培训用负载装置还包括一柜体，所述控制器、中间继电器、接触器、阻性负载、感性负载、容性负载均位于柜体中。柜体上设有电源接口、电源开关。所述电源接口与主回路电连接。所述主回路包括相线A、相线B、相线C和零线N。所述柜体上还设有用于与计算机连接的接口。用于测量功率因数的装置安装在柜体上。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型的电力培训用负载装置，包括供电电源、控制器以及至少一组阻性负载、至少一组感性负载以及至少一组容性负载，所述供电电源用于给整个装置供电，各个阻性负载分别经开关并联在主回路中，各个感性负载分别经开关并联在主回路中，各个容性负载分别经开关并联在主回路中，所述控制器用于接收指令输入信号，发出相应的输出信号，控制各个开关的闭合或断开，控制阻性负载、感性负载、容性负载接入主回路；当把电阻器、电抗器、电容器并联在主回路中工作时，就能模拟出真实的混合负载用电情景。本实用新型可以模拟三类负荷（感性负荷、阻性负荷、容性负荷），且可以实现负荷精度调节、相角变换。

又由于每组阻性负载含有4个阻性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组阻性负载的k值不同，且各组阻性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组感性负载含有4个感性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组感性负载的k值不同，且各组感性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组容性负载含有4个容性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组容性负载的k值不同，且各组容性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1。本实用新型采用到数学上1、2、4、5数字的无重复元素组合方法对负载进行设计。选择0.1、0.2、0.4、0.5、1、2、4、5作为组合有以下优点：

1、数组的组合涵盖十进制中1~9的数字，组合更灵活。

2、最大组合可以做到13.2，最小组合可以做到0.1，涵盖范围更广。

3、最大分辨率能达到0.1。

4、满足技术需求中需要三类负载能够达到13.2KW的功率，三类负载的分辨率应当达到0.1KW的级别的要求。

本实用新型能够模拟出阻性负载、感性负载、容性负载这三类负载类别，同时负载具有高精度可调节的能力，本实用新型采用可编程RLC负载作为培训负载使用，将会极大的提高培训效率增强培训效果，相较于目前电力类培训对负荷源的选用一般采用虚拟负荷，本项目能够模拟真实三类负荷运行状况，又能具有高精度可调节的实训负载，以满足目前电力系统对实训真实性的要求。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电力培训用负载装置的原理框图；

图2为本实用新型电力培训用负载装置的电阻器部分电路图；

图3为本实用新型电力培训用负载装置的电抗器部分电路图；

图4为本实用新型电力培训用负载装置的电容器部分电路图；

图5为本实用新型电力培训用负载装置的控制回路的电路图。

具体实施方式

为进一步地了解本实用新型的

技术实现要素：
，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

参见图1至图5，一种电力培训用负载装置，包括供电电源、控制器以及八个不同功率的阻性负载，以及八个不同功率的感性负载，以及八个不同功率的容性负载，所述供电电源用于给整个装置供电，各个阻性负载分别经开关并联在主回路中，各个感性负载分别经开关并联在主回路中，各个容性负载分别经开关并联在主回路中，所述控制器用于接收指令输入信号，发出相应的输出信号，控制各个开关的闭合或断开，控制阻性负载、感性负载、容性负载接入主回路。每组阻性负载含有4个阻性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组阻性负载的k值不同，且各组阻性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组感性负载含有4个感性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组感性负载的k值不同，且各组感性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1；每组容性负载含有4个容性负载，其功率分别为1*10^k单位、2*10^k单位、4*10^k单位、5*10^k单位，其中，k为整数，各组容性负载的k值不同，且各组容性负载的k值按大小排列后，相邻的两个k值之差为1。

所述控制器用于接收计算机的指令输入信号，发出相应的输出信号，控制开关的闭合或断开。所述开关采用接触器，所述控制器用于控制中间继电器线圈的通电或断电，控制中间继电器触点的开闭动作，所述中间继电器用于控制接触器线圈的通电或断电，控制接触器触点的开闭动作，分别控制各阻性负载、感性负载、容性负载接入主回路，或从主电路中断开。所述控制器优选采用单片机。当然，控制器还可以采用PLC、处理器等。控制器具有接收计算机或触摸屏或按键等的指令输入信号，输出控制信号控制中间继电器等电磁开关通电或断电的功能。

本电力培训用负载装置还包括一柜体，所述控制器、中间继电器、接触器、阻性负载、感性负载、容性负载均位于柜体中。柜体上设有电源接口、电源开关。所述电源接口与主回路电连接。所述柜体上还设有用于与计算机连接的接口。所述供电电源用于分别给单片机、中间继电器、接触器供电。所述供电电源包括12V开关电源和5V直流输出电源。所述12V开关电源用于将220V交流转换为12V直流，所述5V直流输出电源用于将12V直流转换为5V直流。

一个负载对应一个接触器。所述主回路包括相线A、相线B、相线C和零线N。主回路为负载的主电源。本实施例各阻性负载采用三相并联电阻器，各感性负载采用三相并联电抗器，各容性负载采用三相并联电容器。各三相并联电阻器一端的三个接线端经对应的一个接触器与相线A、相线B、相线C连接，三相并联电阻器另一端的三个接线端均与零线N连接。各三相并联电抗器一端的三个接线端分别经对应的一个接触器与相线A、相线B、相线C连接，三相并联电抗器另一端的三个接线端均与零线N连接。各三相并联电容器一端的三个接线端分别经对应的一个接触器与相线A、相线B、相线C连接，三相并联电容器另一端的三个接线端均与零线N连接。

考虑到培训现场实际设备通电电流最大为60A，通电电压为交流220V，需要三类负载能够达到13.2KW的功率。本实施例的阻性负载、感性负载、容性负载均为两组，八个阻性负载的功率分别为0.1单位、0.2单位 、0.4单位 、0.5单位、1单位、2 单位 、4 单位、5单位，八个容性负载的功率分别为0.1单位 、0.2单位、 0.4单位 、0.5单位 、1单位 、2单位、 4单位 、5单位，八个感性负载的功率分别为0.1单位、0.2单位 、0.4单位 、0.5单位 、1单位 、2单位 、4单位 、5单位。阻性负载的功率的单位为KW，阻性负载的功率的单位为Kvar，感性负载的功率的单位为Kva。当本实用新型的阻性负载、感性负载、容性负载均为两组时，三类负载均能够达到13.2KW的功率，且三类负载的分辨率可以达到0.1KW的级别。当然，根据需要达到的功率的要求，以及负载分辨率需要达到的级别要求，可以将阻性负载、感性负载、容性负载设置为一组、三组、四组等，通过每组阻性负载、感性负载、容性负载的k的取值可以调整分辨率级别。

参见图2，本实施例的电阻器设计规格分别为：R1：0.1KW，R2：0.2KW，R3：0.4KW，R4：0.5KW，R5：1KW，R6：2 KW ，R7：4 KW，R8：5KW。当需要阻性负载达到某一功率时，可以通过不同的组合来实现。例如：当我们需要8.3KW的电阻器功率时，控制接触器KM1、接触器KM2、接触器KM5、接触器KM6、接触器KM8均通电（此时其余控制电阻器的接触器均断电），使电阻器R1、电阻器R2、电阻器R5、电阻器R6、电阻器R8接入主回路，得到电阻器功率值为： P_R=P_R1+P_R2+P_R5+P_R6+P_R8

=0.1KW+0.2KW+1KW+2KW+5KW

=8.3KW。

参见图3，本实施例的电抗器设计规格分别为：L1：0.1Kva，L2：0.2Kva，L3：0.4Kva，L4：0.5Kva，L5：1Kva，L6：2 Kva，L7：4 Kva，L8：5Kva。当需要感性负载达到某一功率时，可以通过不同的组合来实现。例如：当我们需要8.3Kva的电抗器功率时，控制接触器KM9、接触器KM10、接触器KM13、接触器KM14、接触器KM16均通电（此时其余控制电抗器的接触器均断电），使电抗器L1、电抗器L2、电抗器L5、电抗器L6、电抗器L8接入主回路，得到电抗器功率值为：P_L总=P_L1+P_L2+P_L5+P_L6+P_L8

=0.1Kva+0.2Kva+1Kva+2Kva+5Kva

=8.3Kva。

参见图4，本实施例的电容器设计规格分别为：C1：0.1Kvar，C2：0.2Kvar，C3：0.4Kvar，C4：0.5Kvar，C5：1Kvar，C6：2 Kvar，C7：4 Kvar，C8：5Kvar。当需要容性负载达到某一功率时，可以通过不同的组合来实现。例如：当我们需要8.3Kvar的电容器功率时，控制接触器KM17、接触器KM18、接触器KM21、接触器KM22、接触器KM24均通电（此时其余控制电容器的接触器均断电），使电容器C1、电容器C2、电容器C5、电容器C6、电容器C8接入主回路，得到电容器功率值为：Q_C总=Q_C1+Q_C2+Q_C5+Q_C6+Q_C8

=0.1Kvar+0.2Kvar+1Kvar+2Kvar+5Kvar

=8.3Kvar。

把组合好的电阻器、电抗器、电容器并联在一起通电运行时，就能模拟出真实用电环境下混合负载的用电情景，由此可以开始测得功率因数。

本实用新型的控制原理：当单片机接收到来自计算机的输入信号时，会发出相应的输出信号，启动控制回路中对应的中间继电器，中间继电器的开闭动作同时带动主回路中接触器的开闭动作，参见图5。每个接触器是由相对应的一个继电器控制开闭的。每一个接触器控制一个三相并联电阻器或者三相并联电容器或者三相并联电抗器，使其工作与否。

本实用新型不仅仅局限于上述实施例，在不背离本实用新型技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本实用新型的保护范围。