本发明涉及采集器领域，尤其涉及一种适用于仿真培训的仿真采集器及故障模拟方法。
背景技术
随着智能电网的建设，远程抄表得到广泛的应用，但在使用过程中也发现了诸多问题，特别是调试过程中经常会发现有抄不通的现象，因现场的装表接电工和运行维护人员技术水平的限制，无法对抄不通的现象做完整、系统的故障报告，更加无法处理解决，因此为了提高装表接电工及运行维护人员技术水平，了解并熟悉采集器的工作原理，当现场采集器出现故障时能做正确的故障分析及出具系统、完整的故障报告，电力系统人员和表厂家技术人员通过故障报告能对采集器出现的各类问题进行深入的研究，同时也为各网省电力公司与采集器生产企业应用拓展、技术研究等方面提供了大量的实践依据。仿真采集器结合用电现场现有的典型电网运行事件和采集器使用中的一些典型故障在装置上进行模拟演示和分析，使现场人员了解、熟悉现场的故障，通过培训、学习，了解并熟悉采集器的工作原理。
现有的采集器，无法实现死机和rs485通讯异常及载波通讯异常功能，学员无法通过仿真阶段的学习以掌握发现采集器抄表故障分析定位。
技术实现要素：
本发明主要解决了无法实现死机、rs485通讯异常及载波通讯异常的问题，提供了一种可带有死机、rs485通讯异常及载波通讯异常模拟功能的适用于仿真培训的仿真采集器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于仿真培训的仿真采集器，包括采集器主板和模拟故障控制板，所述的采集器主板包括载波微处理器、载波模块、第一rs485模块、显示模块及为采集器主板供电的电源模块，载波模块、rs485通信模块和显示模块分别与载波微处理器相连，所述的模拟故障控制板包括第二rs485模块、微处理器和i/o模块，第二rs485模块和i/o模块分别与微处理器相连。
本发明中采集器主板具有正常的采集器功能，包括载波抄表、载波中继等功能，采集器主板运行状态通过显示模块反应。
作为上述方案的一种优选方案，所述的采集器主板通过第一rs485模块分别与模拟故障控制板和其它仿真设备相连，所述的模拟故障控制板通过第二rs485模块分别与采集器主板和其它仿真设备相连。模拟故障控制板通过第二rs485模块接收自其它仿真设备的模拟故障命令，通过第二rs485模块和第一rs485模块控制采集器主板运行，采集器主板通过第一rs485模块与其它仿真设备通信。
作为上述方案的一种优选方案，所述的载波微处理器的复位管脚与i/o模块相连。模拟故障控制板通过i/o模块控制采集器主板运行。
作为上述方案的一种的优选方案，所述载波模块包括载波收发电路和电压过零检测电路，载波收发电路和电压过零检测电路分别与载波微处理器相连。载波模块用于实现载波通信异常功能。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述载波收发电路包括电感l1、l2、l6，二极管d2、d3、d4、d5、d8、d9，双向二极管d6,三极管q1、q3、q4、q5、q6，电阻r9、r10、r13、r14、r18、r19、r23，电容c4、c6、c7、c15、c16、c17、c18、c19、c20、c21,一个模拟信号输入口sigin，一个数字信号输出口psk_out，电源vcc、vhh,接地gnd1、gnd2，火线l，零线n和若干导线，模拟信号输入口sigin与电容c16相连，电容c16另一端分别与电感l6、电容c17、电容c15和三极管q1的集电极相连，电容l6另一端与电阻r13相连，电阻r13、电容c17、电容c15另一端均与电源vcc相连，三角管q1发射极分别与电阻r18和电容c20相连，电阻r18和电容c20接gnd1，三级管q1的基极分别与电阻r19、电阻r23和电容c19相连，电阻r19另一端接vcc，电阻r23另一端接gnd1，电容c19另一端分别与二极管d9阳极、二极管d8阴极、电感l1、电容c18和电阻r14相连，二极管d9阴极、二极管d8阳极、电感l1和电容c18均接gnd1，电阻r14另一端分别与双向二极管d6、电感l2和变压器t2的第二管脚相连，双向二极管d6另一端接gnd1，变压器t2的第四管脚接gnd1，变压器t2的第一管脚接电容c21，电容c21另一端与火线l相连，变压器t2的第三管脚与零线n相连，电感l2另一端与电池c4相连，电容c4另一端分别与二极管d2阳极、二极管d3阴极和三极管q4、q3的发射极相连，二极管d2阴极接vhh，二极管d3阳极接gnd2，三极管q4集电极接vhh，三极管q3集电极接gnd2，三极管q3、q4的基极分别与三极管q5、q6的集电极相连，三极管q5发射极接vhh，基极分别与电阻r9、二极管d4阳极相连，二极管d4接vhh，电阻r9与电容c6相连，电容c6另一端与数字信号输出口psk_out相连，三极管q6发射极接gnd2，三极管q6基极分别与二极管d5阴极、电阻r10相连，二极管d5阳极接gnd2，电阻r10另一端与电容c7相连，电容c7另一端与数字信号输出口psk_out相连。火线l、零线n与交流电压相连。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的电感l2、l6为带铁芯电感，l1为空心电感，二极管d4、d5为稳压二极管，三极管q3、q5为pnp型三极管，三极管q1、q4、q6为npn型三极管。
作为上述方案的一种优选方案，所述的过零检测电路包括电阻r30、r31，二极管d1，线性光耦u5，火线l01，零线n01和若干导线，电阻r8一端与火线l01相连，另一端分别与二极管d1的阴极和线性光耦u5的第一管脚相连，电阻r9一端与零线n01相连，另一端分别与二极管d1的阳极和线性光耦的第二管脚相连，线性光耦u5第三管脚接地，第一管脚与载波微处理器相连。火线l01、零线n01与交流电压相连。
本发明还提供一种适用于仿真培训的故障模拟方法，采用上述仿真采集器，所述的故障模拟包括采集器死机模拟、采集器rs485通信异常模拟和采集器载波通信异常模拟，所述的采集器死机模拟包括以下步骤：
a1：模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器死机模拟命令；
a2：模拟故障控制板的i/o模块控制采集器主板复位；
a3：采集器死机模拟完成。
作为上述方案的一种优选方案，所述的采集器rs485通信异常模拟包括以下步骤：
b1：模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器rs485通信异常模拟命令；
b2：模拟故障控制板通过第二rs485模块向采集器主板发送rs485通信异常模拟命令；
b3：采集器主板通过第一rs485模块接收命令，载波微处理器暂停处理来自其它放真设备的rs485通信请求。
b4：采集器rs485通信异常模拟完成。
作为上述方案的一种优选方案，所述的采集器载波通信异常模拟包括以下步骤：
c1:模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器载波通信异常模拟命令；
c2：模拟故障控制板通过第二rs485模块向采集器主板发送载波通信异常模拟命令；
c3：过零检测电路检测交流电源过零点，载波收发电路发送干扰信号；
c4：采集器载波通信异常完成。
本发明的优点是：具备死机模拟、rs485通信异常模拟和载体通信异常模拟功能；通过i/o输出实现采集器死机功能，电路结构简单；模拟故障控制板控制采集器主板实现故障模拟，采集器基本功能和模拟故障功能互不干扰。
附图说明
图1为本发明的一种原理图。
图2为载波收发电路的一种电路原理图。
图3为过零检测电路的一种电路原理图。
图4为采集器死机模拟的一种流程图。
图5为采集器rs485通信异常模拟的一种流程图。
图6为采集器载波通信异常模拟的一种流程图。
1-电源模块2-载波模块3-载波微处理模块4-显示模块5-第一rs485模块6-第二rs485模块7-微处理器8-i/o模块9-其他仿真设备。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例：
本实施例一种适用于仿真培训的仿真采集器，如图1所示，包括采集器主板和模拟故障控制板，所述的采集器主板包括载波微处理器3、载波模块2、第一rs485模块5、显示模块4及为采集器主板供电的电源模块1，载波模块、rs485通信模块和显示模块分别与载波微处理器相连，所述的模拟故障控制板包括第二rs485模块6、微处理器7和i/o模块8，第二rs485模块和i/o模块分别与微处理器相连。所述的采集器主板通过第一rs485模块5分别与模拟故障控制板和其它仿真设备9相连，所述的模拟故障控制板通过第二rs485模块6分别与采集器主板和其它仿真设备相连9。所述的载波微处理器的复位管脚与i/o模块8相连。
本发明中采集器主板具有正常的采集器功能，包括载波抄表、载波中继等功能，采集器主板运行状态通过显示模块反应。模拟故障控制板通过第二rs485模块接收自其它仿真设备的模拟故障命令，通过第二rs485模块和第一rs485模块及i/o模块控制采集器主板运行，采集器主板通过第一rs485模块与其它仿真设备通信。
载波模块包括载波收发电路和电压过零检测电路，载波收发电路和电压过零检测电路分别与载波微处理器3相连。如图2所示，载波收发电路包括电感l1、l2、l6，二极管d2、d3、d4、d5、d8、d9，双向二极管d6,三极管q1、q3、q4、q5、q6，电阻r9、r10、r13、r14、r18、r19、r23，电容c4、c6、c7、c15、c16、c17、c18、c19、c20、c21,一个模拟信号输入口sigin，一个数字信号输出口psk_out，电源vcc、vhh,接地gnd1、gnd2，火线l，零线n和若干导线，模拟信号输入口sigin与电容c16相连，电容c16另一端分别与电感l6、电容c17、电容c15和三极管q1的集电极相连，电容l6另一端与电阻r13相连，电阻r13、电容c17、电容c15另一端均与电源vcc相连，三角管q1发射极分别与电阻r18和电容c20相连，电阻r18和电容c20接gnd1，三级管q1的基极分别与电阻r19、电阻r23和电容c19相连，电阻r19另一端接vcc，电阻r23另一端接gnd1，电容c19另一端分别与二极管d9阳极、二极管d8阴极、电感l1、电容c18和电阻r14相连，二极管d9阴极、二极管d8阳极、电感l1和电容c18均接gnd1，电阻r14另一端分别与双向二极管d6、电感l2和变压器t2的第二管脚相连，双向二极管d6另一端接gnd1，变压器t2的第四管脚接gnd1，变压器t2的第一管脚接电容c21，电容c21另一端与火线l相连，变压器t2的第三管脚与零线n相连，电感l2另一端与电池c4相连，电容c4另一端分别与二极管d2阳极、二极管d3阴极和三极管q4、q3的发射极相连，二极管d2阴极接vhh，二极管d3阳极接gnd2，三极管q4集电极接vhh，三极管q3集电极接gnd2，三极管q3、q4的基极分别与三极管q5、q6的集电极相连，三极管q5发射极接vhh，基极分别与电阻r9、二极管d4阳极相连，二极管d4接vhh，电阻r9与电容c6相连，电容c6另一端与数字信号输出口psk_out相连，三极管q6发射极接gnd2，三极管q6基极分别与二极管d5阴极、电阻r10相连，二极管d5阳极接gnd2，电阻r10另一端与电容c7相连，电容c7另一端与数字信号输出口psk_out相连。电感l2、l6为带铁芯电感，l1为空心电感，二极管d4、d5为稳压二极管，三极管q3、q5为pnp型三极管，三极管q1、q4、q6为npn型三极管。
如图3所示，过零检测电路包括电阻r30、r31，二极管d1，线性光耦u5，火线l01，零线n01和若干导线，电阻r8一端与火线l01相连，另一端分别与二极管d1的阴极和线性光耦u5的第一管脚相连，电阻r9一端与零线n01相连，另一端分别与二极管d1的阳极和线性光耦的第二管脚相连，线性光耦u5第三管脚接地，第一管脚与载波微处理器相连。
对应的，本实施例提出一种采用仿真采集器的故障模拟方法，包括采集器死机模拟、采集器rs485通信异常模拟和采集器载波通信异常模拟，如图4所示，采集器死机模拟包括以下步骤：
a1：模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器死机模拟命令；
a2：模拟故障控制板的i/o模块控制采集器主板复位；
a3：采集器死机模拟完成。
如图5所示，采集器rs485通信异常模拟包括以下步骤：
b1：模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器rs485通信异常模拟命令；
b2：模拟故障控制板通过第二rs485模块向采集器主板发送rs485通信异常模拟命令；
b3：采集器主板通过第一rs485模块接收命令，载波微处理器暂停处理来自其它放真设备的rs485通信请求。
b4：采集器rs485通信异常模拟完成。
如图6所示，采集器载波通信异常模拟包括以下步骤：
c1:模拟故障控制板自其它仿真设备接收采集器载波通信异常模拟命令；
c2：模拟故障控制板通过第二rs485模块向采集器主板发送载波通信异常模拟命令；
c3：过零检测电路检测交流电压过零点，载波收发电路在电压过零点发送干扰信号；
c4：采集器载波通信异常完成。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电源模块、显示模块等术语但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。