一种高压电工K24作业项目实操考试用模拟系统的制作方法

一种高压电工k24作业项目实操考试用模拟系统
技术领域
1.本实用新型涉及高压电工作业安全技术的实操考试设备，具体是一种高压电工k24作业项目（即10kv高压开关柜故障判断及倒闸操作）实操考试用模拟系统。


背景技术：

2.基于高压电工作业环境的危险性，行业内规定凡是从事高压电工作业的人员，须经培训、实操考试取得特种高压电工作业许可证。高压电工作业安全技术的实际操作考试标准，按照行业标准《高压电工作业人员安全技术培训大纲及考核标准》制定，这其中就涉及k24作业项目-即10kv高压开关柜故障判断及倒闸操作。
3.在现有技术中，规范高压电工作业人员操作行为的主要技术侧重于培训方面，例如中国专利文献公开的名称为“一种高压电工培训装置及逻辑控制方法”（公开号cn 112634703 a，公开日2021年04月09日）、“一种高压开关柜局部放电模拟培训装置”（公开号cn 209822057 u，公开日2019年12月20日）、“一种基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法”（公开号cn 110264820 a，公开日2019年09月20日）等技术。至今未见高压电工实操考试模拟系统被披露，特别是高压电工k24作业项目实操考试模拟系统被披露。
4.目前，10kv高压开关柜故障判断及倒闸操作的实操考试，是在接通有10kv高压电的真实高压开关柜及负载上实现的，其操作内容虽达到仿真于实际高压工况环境，但是，亦存在如下主要技术问题：
5.1. 考试场所需要接入10kv高压电，对考试场所的供电及排线有特定的技术要求；
6.2. 基于10kv高压电向考试场所的接入，考试场所排布及运营的成本投入大，相应的会增加应试人员的考试费用；
7.3. 在带高压电工况环境下进行实际操作的考试作业，应试人员作为初学者、专业知识及经验基础不牢，易发生误操作现象，从而易引发安全事故。


技术实现要素：

8.本实用新型的技术目的在于，针对上述高压电工k24作业项目实操考试的特殊性，以及现有实操考试系统的不足，提供一种既能基本达到实际高压工况环境仿真操作之技术效果，又具有便于实现、经济性好、安全性高等特点的高压电工k24作业项目实操考试用模拟系统。
9.本实用新型的技术目的通过下述技术方案实现，一种高压电工k24作业项目实操考试用模拟系统，所述模拟系统包括plc处理器以及与所述plc处理器连接的高压开关柜、考核操作屏和应试操作屏；
10.所述高压开关柜采用ac/dc 220v电压为工作电源、且未负载；
11.所述plc处理器用作接收所述考核操作屏输入的电气故障指令，所述plc处理器通过接收的电气故障指令控制所述高压开关柜发生对应的电气故障，所述高压开关柜发生的电气故障的报警信号在柜体上显示；
12.所述考核操作屏用作考核人员向所述plc处理器输入电气故障指令；
13.所述应试操作屏用作接收所述plc处理器输出的当前电气故障指令。
14.上述技术措施，根据高压电工k24作业项目实操考试的技术要求，将高压开关柜与负载断开（当然，为了仿真高压工况环境，可以将负载设备-例如变压器、低压开关柜等排布于高压开关柜的周围），并以ac/dc 220v电压作为工作电源，无需接入10kv高压电源，这也就使考试场所无10kv高压电接入的技术需求，便于考试场所灵活排布、经济实现，同时安全性好。
15.上述技术措施在未负载的高压开关柜基础之上，通过连接的可编程处理器-即plc处理器来控制高压开关柜的考核故障内容所包含电气元件的动作，从而通过考核操作屏输入的电气故障指令代码，使高压开关柜对应的发生实际故障动作并在柜体上显示，通过应试操作屏输出的电气故障指令代码供应试人员作当前故障信息判断，以便应试人员在柜体上的实际倒闸操作，其基本能够达到实际高压工况环境的仿真操作之技术效果，同时又经济、安全、便于实现，应用前景突出。
16.作为优选方案之一，所述plc处理器内预存储有k24作业项目考核任务的题目；
17.所述plc处理器连接有身份识别系统；
18.所述身份识别系统用作读取当前应试人员的身份信息；
19.所述plc处理器通过所述身份识别系统读取的应试人员有效身份信息，随机抽取预存储的k24作业项目考核任务题目，所述plc处理器将抽取的当前题目向所述考核操作屏输出。
20.上述技术措施通过预存的考试题目和应试人员的身份信息识别，从而针对当前应试人员随机抽取考试题目并输出给考核人员，以便考核人员按照考试题目控制高压开关柜的电气故障动作，减少实操考试过程中考核人员对应试人员进行针对性出题，即减少、甚至杜绝实操考试出题环节作弊现象的发生。
21.进一步的，所述身份识别系统为人脸识别系统或身份证读取系统。该技术措施的防作弊效果更佳。
22.作为优选方案之一，所述plc处理器为型号s7-200smart cpu st30的plc集成芯片。该技术措施的plc处理器性能稳定、功能强大，且结构紧凑、经济性好，能够通过输入的指令代码对高压开关柜的电气元件动作实现可靠地控制。
23.作为优选方案之一，所述plc处理器的输入输出单元，以tp/tcp通讯协议分别与所述考核操作屏和所述应试操作屏连接。该技术措施的信号传输稳定，且易于实现。
24.作为优选方案之一，所述plc处理器的输入输出单元，连接在所述高压开关柜的rs232/485串行接口和以太网接口。该技术措施一方面信号传输稳定、易于实现，另一方面便于模拟电源故障的考核情况设置。
25.进一步的，所述高压开关柜为kyn28a-12铠装移开式金属封闭结构。该技术措施作为接受、分配电能以及对配电系统实行控制、保护、监测的电器柜，其技术先进、性能稳定、结构合理、使用安全且方便，有效满足于k24作业项目的实操考试技术要求，能够尽可能全面的考核学员的操作技能，例如地刀、断路器的分合顺序，断路器摇进/摇出操作，以及设备试验位操作等。
26.再进一步的，所述高压开关柜外围地面的应试人员作业区域，铺设有绝缘垫结构。
该技术措施的安全性更高，有利于提高应试人员实操考试时的防电人身安全。
27.本实用新型的有益技术效果是：上述技术措施一方面便于考试场所灵活排布、经济实现，二方面基本能够达到实际高压工况环境的仿真操作之技术效果，三方面安全性好。
28.因此，上述技术措施有效满足于高压电工k24作业项目实操考试的技术要求，应用前景突出。
附图说明
29.图1为本实用新型的一种原理框图。
具体实施方式
30.本实用新型涉及高压电工作业安全技术的实操考试设备，具体是一种高压电工k24作业项目（即10kv高压开关柜故障判断及倒闸操作）实操考试用模拟系统。下面以多个实施例对本实用新型的技术内容进行详细说明，其中，实施例1结合说明书附图-即图1对本实用新型的技术方案内容进行清楚、详细的阐释；其它实施例虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。
31.在此需要特别说明的是，本实用新型的附图是示意性的，其为了清楚本实用新型的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本实用新型贡献于现有技术的技术方案。
32.实施例1
33.参见图1所示，本实用新型包括高压开关柜5、plc处理器1、考核操作屏2、应试操作屏3和人脸识别系统4。
34.具体的，高压开关柜5选用12kv电力系统广泛应用的kyn28a-12铠装移开式金属封闭结构的开关柜，该开关柜具有技术先进、性能稳定、结构合理、使用安全且方便等技术特点。高压开关柜5内设置有三台断路器柜、一台计量柜等电气元件，从而能够模拟实际的供电系统要求及配置，满足考试大纲的技术要求，例如可模拟出以下高压工况环境：
35.1. 一路进线、联络，一路出线常规操作考核任务；
36.2. 两路进线、联络，三台开关之间闭锁合闸的操作考核任务；
37.3. 对变压器的温度控制器设置工作温度范围，模拟变压器温度过高的操作考核任务；
38.4. 通过电压互感器的状态设置，模拟真实的供电显示；
39.5. 通过rs232/485串行接口和以太网接口接入plc处理器1，可模拟真实的电源故障。
40.上述高压开关柜5采用ac/dc 220v电压作为工作电源，无需接入10kv电压，从而无需连接变压器及低压开关柜等负载端。当然，为了使应试人员有身处真实高压工况环境，可以按照真实高压工况环境的高压开关柜、变压器、低压开关柜的排布格局，将变压器和低压开关柜排布于高压开关柜的周围。
41.plc处理器1选用西门子的、型号为s7-200smart cpu st30的plc集成芯片，该芯片具有性能稳定、功能强大、结构紧凑、经济性好等特点，能够通过输入的指令代码对高压开关柜的电气元件动作实现可靠地控制，有效满足于k24作业项目的实操考试技术要求。
42.plc处理器1的输入输出单元，连接在上述高压开关柜5的rs232/485串行接口和以太网接口，通过接收到的控制指令，用作对高压开关柜5的各电气元件动作进行对应控制，以模拟高压开关柜5的电气故障状态。根据k24作业项目考核任务的操作内容，plc处理器1的存储器内预存储有k24作业项目考核任务的题目，例如包括：
[0043]-模拟变压器温度过高，高压开关柜跳闸保护；
[0044]-模拟柜门或计量箱门未锁，高压开关柜跳闸保护；
[0045]-模拟高压三台断路器联锁供电，当两台断路器合闸后，第三台断路器不能合闸；
[0046]-模拟断路器二次插头未连接好；
[0047]-模拟断路器不在试验位置或连接位置。
[0048]
考核操作屏2、应试操作屏3和人脸识别系统4，分别以tp/tcp通讯协议，连接上述plc处理器1的输入输出单元。
[0049]
上述模拟系统的信号传递过程及在考试场所的应用是：
[0050]-当前应试人员就位之后，通过人脸识别系统4读取当前应试人员的身份信息；
[0051]-人脸识别系统4对当前应试人员的身份信息读取完成之后，plc处理器1在存储器内随机抽取预存储的k24作业项目考核任务题目一道；
[0052]-plc处理器1将抽取的当前题目向考核操作屏2输出，供考核人员接收题目；
[0053]-考核人员根据当前输出的题目，通过考核操作屏2向plc处理器1输入对应电气故障的指令代码；
[0054]-plc处理器1用作接收考核操作屏2输入的电气故障指令代码，通过接收的电气故障指令代码，控制高压开关柜5发生对应的电气故障动作，即高压开关柜5的电气元件执行电气故障指令；同时，将接收的电气故障指令代码，向应试操作屏3输出；
[0055]-高压开关柜5的电气元件发生对应电气故障动作之后，其电气故障信息在柜体上以指示灯和/或警示声显示出，模拟出真实的电气故障报警信号；
[0056]-应试人员根据应试操作屏3显示出的当前电气故障指令代码，以及高压开关柜5柜体发出电气故障报警信号，自行判断高压开关柜5内哪一组电气元件发生电气故障，在高压开关柜5内进行手动解除；
[0057]
若实现有效解除，则实操考试合格；若未实现解除、或引发误操作，则实操考试不合格。
[0058]
为了保障应试人员的人身安全、防触电，在上述高压开关柜5外围地面的应试人员作业区域，铺设有绝缘垫结构-例如橡胶垫或木板垫等。
[0059]
上述电气故障的指令代码，对应于实际高压开关柜电气故障情况下的代码输出。
[0060]
通过上述人脸识别系统4，还可以采集应试人员在参加实操考试时的着装规范情况，例如是否穿装工作服、佩戴安全帽、佩戴绝缘手套、佩戴护目镜等。
[0061]
实施例2
[0062]
本实用新型包括高压开关柜、plc处理器、考核操作屏、应试操作屏和身份证读取系统。
[0063]
具体的，高压开关柜选用12kv电力系统广泛应用的kyn28a-12铠装移开式金属封闭结构的开关柜，该开关柜具有技术先进、性能稳定、结构合理、使用安全且方便等技术特点。高压开关柜内设置有三台断路器柜、一台计量柜等电气元件，从而能够模拟实际的供电
系统要求及配置，满足考试大纲的技术要求，例如可模拟出以下高压工况环境：
[0064]
1. 一路进线、联络，一路出线常规操作考核任务；
[0065]
2. 两路进线、联络，三台开关之间闭锁合闸的操作考核任务；
[0066]
3. 对变压器的温度控制器设置工作温度范围，模拟变压器温度过高的操作考核任务；
[0067]
4. 通过电压互感器的状态设置，模拟真实的供电显示；
[0068]
5. 通过rs232/485串行接口和以太网接口接入plc处理器，可模拟真实的电源故障。
[0069]
上述高压开关柜采用ac/dc 220v电压作为工作电源，无需接入10kv电压，从而无需连接变压器及低压开关柜等负载端。当然，为了使应试人员有身处真实高压工况环境，可以按照真实高压工况环境的高压开关柜、变压器、低压开关柜的排布格局，将变压器和低压开关柜排布于高压开关柜的周围。
[0070]
plc处理器选用西门子的、型号为s7-200smart cpu st30的plc集成芯片，该芯片具有性能稳定、功能强大、结构紧凑、经济性好等特点，能够通过输入的指令代码对高压开关柜的电气元件动作实现可靠地控制，有效满足于k24作业项目的实操考试技术要求。
[0071]
plc处理器的输入输出单元，连接在上述高压开关柜的rs232/485串行接口和以太网接口，通过接收到的控制指令，用作对高压开关柜的各电气元件动作进行对应控制，以模拟高压开关柜的电气故障状态。根据k24作业项目考核任务的操作内容，plc处理器的存储器内预存储有k24作业项目考核任务的题目，例如包括：
[0072]-模拟变压器温度过高，高压开关柜跳闸保护；
[0073]-模拟柜门或计量箱门未锁，高压开关柜跳闸保护；
[0074]-模拟高压三台断路器联锁供电，当两台断路器合闸后，第三台断路器不能合闸；
[0075]-模拟断路器二次插头未连接好；
[0076]-模拟断路器不在试验位置或连接位置。
[0077]
考核操作屏、应试操作屏和身份证读取系统，分别以tp/tcp通讯协议，连接上述plc处理器的输入输出单元。
[0078]
上述模拟系统的信号传递过程及在考试场所的应用是：
[0079]-当前应试人员就位之后，通过身份证读取系统读取当前应试人员的身份信息；
[0080]-身份证读取系统对当前应试人员的身份信息读取完成之后，plc处理器在存储器内随机抽取预存储的k24作业项目考核任务题目一道；
[0081]-plc处理器将抽取的当前题目向考核操作屏输出，供考核人员接收题目；
[0082]-考核人员根据当前输出的题目，通过考核操作屏向plc处理器输入对应电气故障的指令代码；
[0083]-plc处理器用作接收考核操作屏输入的电气故障指令代码，通过接收的电气故障指令代码，控制高压开关柜发生对应的电气故障动作，即高压开关柜的电气元件执行电气故障指令；同时，将接收的电气故障指令代码，向应试操作屏输出；
[0084]-高压开关柜的电气元件发生对应电气故障动作之后，其电气故障信息在柜体上以指示灯和/或警示声显示出，模拟出真实的电气故障报警信号；
[0085]-应试人员根据应试操作屏显示出的当前电气故障指令代码，以及高压开关柜柜
体发出电气故障报警信号，自行判断高压开关柜内哪一组电气元件发生电气故障，在高压开关柜内进行手动解除；
[0086]
若实现有效解除，实操考试合格；若未实现解除、或引发误操作，则实操考试不合格。
[0087]
为了保障应试人员的人身安全、防触电，在上述高压开关柜外围地面的应试人员作业区域，铺设有绝缘垫结构-例如橡胶垫或木板垫等。
[0088]
上述电气故障的指令代码，对应于实际高压开关柜电气故障情况下的代码输出。
[0089]
以上各实施例仅用以说明本实用新型，而非对其限制。
[0090]
尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本实用新型依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。