计量错误接线仿真培训装置的制作方法

本实用新型涉及错误接线仿真领域，具体涉及一种计量错误接线仿真培训装置。

背景技术：

电能表的接线方式多种多样，它是由被测电路（单相、三相三线、三相三四线等）、测量对象以及电流互感器、电压互感器等多种情况决定的，不管选择那种接线方式，都必须保证接线的正确性；如果接线不正确，即使电能表和互感器本身的准确度都很高，也达不到准确计量的目的，甚至无法计量。现有计量错误接线仿真培训装置的面板功能单一，通过上位机pc端与培训装置硬件的通讯，来设置各种错误接线方式，面板上安装常规三相三线电能表，或三相四线电能表，外部连线多，且不能根据用户需要而随意更换电能表类型。没有设置配套的检测工具，需要用户自行单独准备测量工具，来进行错误接线测量和故障判断，由于用户的使用经验问题，也容易因为检测工具选用或功能选择错误，造成检测效率低下，甚至烧毁检测工具和造成人员伤亡情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种计量错误接线仿真培训装置，可以在三相三线电能表和三相四线电能表之间进行切换，从而使其使用与不同类型电能表的测试。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种计量错误接线仿真培训装置，该装置包括显示器、mcu、fpga模块、a/d转换模块、采样电路、三相四线电能表、三相三线电能表、三相功率源；

所述显示器与mcu连接，用于显示仿真测试结果；

所述mcu连接所述fpga模块，fpga模块连接所述a/d转换模块，a/d转换模块并联有八路所述采样电路；

所述三相四线电能表配置有abc三相电流出线、abc三相电流回线、abc三相电压线、零线，所述三相三线电能表配置有ac相电流出线、ac相电流回线、abc电压线；

所述三相三线电能表与三相四线电能共线连接，所述三相四线电能的十条线路通过电气开关连接所述三相功率源；

八路所述采样电路的测试接口分别设置在测试线路上，所述测试线路包括三相四线电能表的abc三相电流出线、abc三相电流回线以及所述三相三线电能表的ac相电流出线和ac电压线。

在本方案中将三相三线电能表的线路与三相四线电能表的线路共线连接，当需要对三相四线电能表进行测试时，则闭合所有的电气开关，当需要对三相三线电能表进行测试，则仅需要对三相三线电能表线路所对应的电气开关闭合即可，以此适用于不同类型的电能表接线测试，降低了成本，提高了设备的灵活性。

进一步的，十个所述电气开关通过两块uln2803控制，两块所述uln2803与fpga模块连接。

目的二，为了解决现有技术中没有设置配套的检测工具，需要用户自行单独准备测量工具，来进行错误接线测量和故障判断，由于用户的使用经验问题，也容易因为检测工具选用或功能选择错误，造成检测效率低下，甚至烧毁检测工具和造成人员伤亡情况的问题，本方案还引入了一个保护切断单元。

进一步的，还包括一个保护切断单元，所述保护切断单元包括串联在采样电路与测试线路之间的继电器开关，所述继电器开关通过一块uln2803与所述fpga模块连接。

进一步的，所述mcu采用c8051f340。

进一步的，所述显示器和mcu组成上位机，上位机与fpga之间通过串口/网口通信。

本实用新型的有益效果是：将常规三相三线电能表和三相四线电能表，更换为虚拟三相三线电能表，三相四线电能表，用户根据实际培训需要，可随意在上位机pc端切换电能表类型，面板无多余连接线，只保留检测用测量点，提高检测效率和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型电能表切换接线图；

图3是本实用新型继电器控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种计量错误接线仿真培训装置，该装置包括显示器、mcu、fpga模块、a/d转换模块、采样电路、三相四线电能表、三相三线电能表、三相功率源。

显示器与mcu连接，用于显示仿真测试结果，具体包括相位、幅值、频率等数据展示，显示器与mcu共同组成一个上位机，即本质可以是采用一台计算机设计，也可以是采用单独的控制芯片+显示器的形式，选择后者时，控制芯片采用c8051f340。上位机用于完成培训装置选用三相四线电能表或三相三线电能表进行仿真测试。

如图2所示，mcu（pc或上位机）连接fpga模块，fpga模块连接a/d转换模块，a/d转换模块并联有八路采样电路。

三相四线电能表配置有abc三相电流出线、abc三相电流回线、abc三相电压线、零线，即图2中的ia、ib、ic、ia’、ib’、ic’、ua、ub、uc、in（un）共计十条线路。三相三线电能表配置有ac相电流出线、ac相电流回线、abc电压线，即图2中右侧的ia、ic、ia’、ic’、ua、ub、uc共计七条线路。

三相三线电能表与三相四线电能共线连接，即三相四线电能表的ia、ic、ia’、ic’、ua、ub、uc与三相三线电能表的ia、ic、ia’、ic’、ua、ub、uc彼此共线并联。

三相四线电能的十条线路通过电气开关连接三相功率源，十个电气开关由左往右依次编号为k1-k10，十个电气开关通过两块uln2803控制，两块uln2803与fpga模块连接，uln2803采用ap=dip18,afw=sol18封装方式，其八路npn达林顿连接晶体管阵系列特别适用于本方案。

八路采样电路的测试接口分别设置在测试线路上，测试线路包括三相四线电能表的abc三相电流出线、abc三相电流回线以及三相三线电能表的ac相电流出线和ac电压线，即分布在三相四线电能的ia、ib、ic、ua、ub、uc线路，和三相三线电能表的ia、ic、ua、uc线路。

进行仿真测试时，根据电能表的类型，由上位机进行调节，当电能表的类型为三相四线电能表时，则闭合开关k1-k10，当电能表的类型为三相三线电能表时，则闭合k1、k2、k3、k5、k7、k8、k9。

如图3所示，还包括一个保护切断单元，保护切断单元包括串联在采样电路与测试线路之间的继电器开关，继电器开关通过一块uln2803与fpga模块连接，当测试电路过载或短路时，通过继电器开关断开该测试线路，从而避免线路烧毁，继电器开关包括8个，分别串联在一路采样电路上，其编号为ka1-ka8。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种计量错误接线仿真培训装置，其特征在于，该装置包括显示器、mcu、fpga模块、a/d转换模块、采样电路、三相四线电能表、三相三线电能表、三相功率源；

所述显示器与mcu连接，用于显示仿真测试结果；

所述mcu连接所述fpga模块，fpga模块连接所述a/d转换模块，a/d转换模块并联有八路所述采样电路；

所述三相四线电能表配置有abc三相电流出线、abc三相电流回线、abc三相电压线、零线，所述三相三线电能表配置有ac相电流出线、ac相电流回线、abc电压线；

所述三相三线电能表与三相四线电能共线连接，所述三相四线电能的十条线路通过电气开关连接所述三相功率源；

八路所述采样电路的测试接口分别设置在测试线路上，所述测试线路包括三相四线电能表的abc三相电流出线、abc三相电流回线以及所述三相三线电能表的ac相电流出线和ac电压线。

2.根据权利要求1所述的计量错误接线仿真培训装置，其特征在于，十个所述电气开关通过两块uln2803控制，两块所述uln2803与fpga模块连接。

3.根据权利要求1所述的计量错误接线仿真培训装置，其特征在于，还包括一个保护切断单元，所述保护切断单元包括串联在采样电路与测试线路之间的继电器开关，所述继电器开关通过一块uln2803与所述fpga模块连接。

4.根据权利要求1所述的计量错误接线仿真培训装置，其特征在于，所述mcu采用c8051f340。

5.根据权利要求4所述的计量错误接线仿真培训装置，其特征在于，所述显示器和mcu组成上位机，上位机与fpga之间通过串口/网口通信。

技术总结
本实用新型涉及一种计量错误接线仿真培训装置，该装置包括显示器、MCU、FPGA模块、A/D转换模块、采样电路、三相四线电能表、三相三线电能表、三相功率源；所述MCU连接所述FPGA模块，FPGA模块连接所述A/D转换模块，A/D转换模块并联有八路所述采样电路；所述三相四线电能表配置有ABC三相电流出线、ABC三相电流回线、ABC三相电压线、零线，所述三相三线电能表配置有AC相电流出线、AC相电流回线、ABC电压线；所述三相三线电能表与三相四线电能共线连接，所述三相四线电能的十条线路通过电气开关连接所述三相功率源，本方案可以在三相三线电能表和三相四线电能表之间进行切换，从而使其使用与不同类型电能表的测试。

技术研发人员：邓诗芸;曾超
受保护的技术使用者：四川德阳德仪电子仪器有限公司
技术研发日：2019.10.15
技术公布日：2020.06.30