一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统的制作方法

本发明涉及网络教学培训领域，具体涉及一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统。

背景技术：

由于低压配变台区集中抄表自动化系统的大量投入运行需要大量的运行维护人员，但同时现场经常会出现配变台区负荷切割故障的现象，现场人员由于技术水平的原因导致无法及时判断解决该类问题。

由于目前还未出现比较成熟的配变台区负荷切割方面的实训系统或装置，导致相关的培训难以开展。并且负荷切割故障严重影响低压配变台区集抄用户的信息采集、处理和实时监控的准确性，更是严重影响自动采集信息、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布与监控计量功能，导致所有的信息发生严重的错误。因此，及时判别低压配变台区的负荷切割故障并正确进行分析、解决与处理是保证低压配变台区集中抄表采集系统正常运行的重要保证。

一台变压器出现过负荷或者出现故障时，将本台变压器上面的部分负荷或者全部负荷切换到另一台变压器供电；另外当一台小容量的变压器负荷过大，而一台大容量的变压器负荷很小，本台小容量变压器供电就可满足供电时，实行互换变压器的操作，本负荷切割培训系统就是模拟此种故障现象出现以后，运维人员进行负荷切换时变压器工作状态和接线状态，以及计量表状态和参数的模拟。培训人员可以通过培训装置设置负荷切割，然后观察切割以后的计量表的故障状态、测量所得数据；熟悉负荷切割的工作原理、如何接线、切换以后计量表的运行状态，以便在以后的工作中遇到此类问题能够顺利解决。并且在负荷切换装置出现误动作时，抄不到计量表信息时，给予运维人员一种新的查找故障的方向。

供电部门利用双电源切换装置或者其他的自动切换装置进行后台或者现场自动切换，但是这些情况并不常见，而供电部门又不可能用两台变压器频繁的设置这种故障供电力维护人员学习，此时设计这种模拟实际供电方式的模拟培训装置就非常必要，学员在模拟的情形下设置故障，观察故障计量表与真实计量表的区别，以及切割原理，在实际中发生线路或者计量表故障时，能够顺利排除，达到切换目的。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的提供一种电力行业低压电力集中抄表运维系统中的负荷切割培训系统，本系统为低压配变台区尤其对低压电力集中抄表运维检修、装表接电、抄表核算、用电检查、计量自动化信息采集及相应管理岗位上的人员提供技术培训和技术等级鉴定。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：1.一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统，其特征在于，包括总控制器和按区域划分的多个台区，其中：

每个台区安装有实训柜，所述实训柜内安装有若干计量表，每个计量表分配一个ip地址和端口，每个计量表通过通信线及串口服务器与总控制板连接；

每个计量表配备有一个负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器通过无线网络与所述总控制器连接，所述负荷切割故障模拟器通过继电器与所述计量表连接，用于控制所述计量表；

一个台区内的所有负荷切割故障模拟器又通过电压隔离互感器或者电流隔离互感器与一个虚拟负荷源连接；所述虚拟负荷源通过以太网和串口服务器与总控制器连接，且所述虚拟负荷源在出现故障时会自动报警并切断电源；

所述总控制器发送针对台区a的a计量表发送“负荷切割故障”指令的过程如下：

所述总控制器寻找出a计量表对应的ip地址和端口，然后生成：“负荷切割故障”指令并通过无线网络发送给与a计量表对应的负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器生成相应的故障指令，发送给与之连接的继电器，所述继电器的常闭点断开，常开点闭合，对应的a计量表切割到对应台区a中指令中要求切割的位置。

优选地，所述虚拟负荷源用于将输入的单相交流信号转换为三相交流信号，且交流信号输出0-5a的电流。

优选地，取消当前的“负荷切割故障”过程如下：

在所述总控制器寻找出a计量表对应的ip地址和端口，然后生成：取消“负荷切割故障”指令并通过无线网络发送给与a计量表对应的负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器生成相应的取消故障指令，并通过继电器控制a计量表取消相应的故障。

优选地，所述负荷切割故障模拟器的输入和输出端与与之连接的继电器的常闭点连接。

优选地，各个台区之间通过合闸线圈连接。

优选地，实现台区b的b计量表切割到台区a的a计量表的操作过程如下：

s1：所述总控制器发出：“台区b的b计量表跨台区切割到台区a的a计量表”指令，并通过无线网络发送给分别与a计量表及b计量表连接的a负荷切割故障模拟器和b负荷切割故障模拟器；所述b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点断开；同时a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电流切割到跨接到台区a的a计量表。

优选地，实现台区b的b计量表与台区a的a计量表互换切割的操作过程如下：

第一步：s1：所述总控制器发出：“台区b的b计量表与台区a的a计量表互换切割”指令，并通过无线网络发送给分别与a计量表及b计量表连接的a负荷切割故障模拟器和b负荷切割故障模拟器；所述a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常闭点断开；同时b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电压切割到台区b的b计量表；

与a计量表连接的电流继电器得电，常闭点断开；与b计量表连接的电流继电器得电，常开点闭合，电流切割到台区b的b计量表。

优选地，所述第一步的操作过程中可以同步或者接着操作步骤：

第二步：所述b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常闭点断开；同时a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电压跨接到台区a的a计量表；

与b计量表连接的电流继电器得电，常闭点断开；与a计量表连接的电流继电器得电，常开点闭合，电流切割到台区a的a计量表。

本发明有益的技术效果：本发明设置有主控制器和多个台区，每个台区设置有多个计量表，每个计量表对应连接有一个负荷切割故障模拟器，系统能够设置真实运行中的负荷切割常见故障类型，可通过主控制器的“负荷切割故障点”根据要培训的内容进行人为设置“故障”，让学员进行分析、查找并排除。

本发明将低压配变台区负荷切割培训系统从理论培训上升到实际操作培训，并且能够让学员从观察故障状态、测量故障数据到分析数据信息、判断故障类型及恢复故障状态整个过程的操作与培训。让学员在实训中通过电气参数的测量准确地对负荷切割状态进行判别，进而对配变台区运行条件进行定性分析，对于提高学员相应的技能水平能起到事半功倍的效果。

附图说明

图1为本发明一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统的整体结构示意图。

图２-5为本发明一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统的部分电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

如图1所示，一种低压电力集中抄表的负荷切割模拟故障培训系统，包括总控制器和按区域划分的多个台区，其中：

每个台区安装有虚拟实训柜，所述实训柜内安装有若干虚拟计量表，每个计量表分配一个ip地址和端口，每个计量表通过通信线及串口服务器与总控制板连接；

每个计量表配备有一个负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器通过无线网络与所述总控制器连接，所述负荷切割故障模拟器通过继电器与所述计量表连接，用于控制所述计量表；

一个台区内的所有负荷切割故障模拟器又通过电压隔离互感器或者电流隔离互感器与一个虚拟负荷源（即虚拟负荷电源）连接；所述虚拟负荷源通过以太网和串口服务器与总控制器连接，且所述虚拟负荷源在出现故障时会自动报警并切断电源；

所述总控制器发送针对台区a的a计量表发送“负荷切割故障”指令的过程如下：

所述总控制器寻找出a计量表对应的ip地址和端口，然后生成：“负荷切割故障”指令并通过无线网络发送给与a计量表对应的负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器生成相应的故障指令，发送给与之连接的继电器，所述继电器的常闭点断开，常开点闭合，对应的a计量表切割到对应台区a中指令中要求切割的位置。

所述虚拟负荷源用于将输入的单相交流信号转换为三相交流信号，且交流信号输出0-5a的电流。

取消当前的“负荷切割故障”过程如下：

在所述总控制器寻找出a计量表对应的ip地址和端口，然后生成：取消“负荷切割故障”指令并通过无线网络发送给与a计量表对应的负荷切割故障模拟器，所述负荷切割故障模拟器生成相应的取消故障指令，并通过继电器控制a计量表取消相应的故障。

所述负荷切割故障模拟器的输入和输出端和与之连接的继电器的常闭点连接。

各个台区之间通过合闸线圈连接。

实现台区b的b计量表切割到台区a的a计量表的操作过程如下：

s1：所述总控制器发出：“台区b的b计量表跨台区切割到台区a的a计量表”指令，并通过无线网络发送给分别与a计量表及b计量表连接的a负荷切割故障模拟器和b负荷切割故障模拟器；所述b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点断开；同时a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电流切割到跨接到台区a的a计量表。

实现台区b的b计量表与台区a的a计量表互换切割的操作过程如下：

第一步：s1：所述总控制器发出：“台区b的b计量表与台区a的a计量表互换切割”指令，并通过无线网络发送给分别与a计量表及b计量表连接的a负荷切割故障模拟器和b负荷切割故障模拟器；所述a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常闭点断开；同时b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电压切割到台区b的b计量表；

与a计量表连接的电流继电器得电，常闭点断开；与b计量表连接的电流继电器得电，常开点闭合，电流切割到台区b的b计量表。

所述第一步的操作过程中可以同步或者接着操作步骤：

第二步：所述b负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常闭点断开；同时a负荷切割故障模拟器控制与其对应的电压继电器得电，常开点闭合，电压跨接到台区a的a计量表；

与b计量表连接的电流继电器得电，常闭点断开；与a计量表连接的电流继电器得电，常开点闭合，电流切割到台区a的a计量表。

本发明系统通电后，电源经过装置保护器到各个负荷切割故障模拟器，负荷切割故障模拟器内的单片机开始工作，具体工作流程及原理如下：

系统通电后，电源经过装置保护器到各个负荷切割故障模拟器，负荷切割故障模拟器的单片机开始工作，同时负荷切割故障模拟器开始工作。负荷切割时，主控制器设置要进行的负荷切割类型并点击对应的类型故障点进行发送命令，负荷切割命令经过中间闭锁继电器辅助触点至负荷切割合闸线圈，合闸线圈得电，负荷切割故障设置操作完成。取消当前负荷切割故障时，点击对应的要取消的故障点发送命令，负荷切割取消命令经过中间闭锁继电器辅助触点至取消分闸线圈。分闸线圈得电，负荷切割故障取消操作完成。

其余类型的负荷切割故障点的设置与取消同以上操作，均有主控器控制继电器的动作。从而控制负荷切割故障的设置与取消。

负荷切割培训系统是模拟真实的各台区计量表的工作原理，通过主控制器控制继电器动作，实现线路的通断，从而接通不同的计量表回路，实现计量表在不同台区之间的相互切换。

现通过如图2-图5所示（图2-图5中的计量表计为计量表）具体介绍本系统的工作过程：

如图2-图5所示，主控制器通过串口服务器为每个计量表（此时一块计量表模拟的是一个台区一个供电支路）分配不同的ip地址，例如台区1,1#、2#、3#单相计量表，分配表地址为192.168.0.11，端口：5500、5600、5700；台区3,1#、2#、3#单相计量表，分配表地址为192.168.0.13，端口：6500、6600、6700。各个计量表与负荷切割故障模拟器通过各自分配到的地址和端口，按照负荷切割故障设置软件要求的设置命令，执行不同的功能要求。

负荷切割故障模拟器的输入和输出直接接入继电器的常闭点，三相虚负荷电源接到主控制器启动电源命令以后，开始供电；电压隔离互感器和电流隔离互感器输入侧带电，与电压隔离互感器和电流隔离互感器输出侧相连的负荷切割故障模拟器的输入带电，计量表正常供电，开始工作。

主控制器发出台区3,1#、2#、3#单相计量表切割到台区1，1#、2#、3#单相计量表设置命令以后，控制该计量表的负荷切割故障模拟器收到命令控制台区3,1#、2#、3#单相计量表的电压继电器l45，l48，l51，l54线圈得电，常闭点断开；同时电压继电器l46，l49，l52，l55线圈得电，常开点闭合，电压切割到台区1，1#、2#、3#单相计量表，如图2。电流继电器l28，l35，l42线圈得电，常闭点断开；电流继电器l29，l36，l43线圈得电，常开点闭合，电流切割到台区1，1#、2#、3#单相计量表，如图3。此部分设置实现的是负荷切割的台区3负荷切割到台区1的命令。

主控制器发出台区3,1#、2#、3#单相计量表的负荷与台区1,1#、2#、3#单相计量表的负荷相互切割设置命令以后，控制该计量表的负荷切割故障模拟器收到命令控制台区1,1#、2#、3#单相计量表的电压继电器l45，l48，l51，l54线圈得电，常闭点断开；同时电压继电器l46，l49，l52，l55线圈得电，常开点闭合，电压切割到台区3,1#、2#、3#单相计量表，如图4。电流继电器l28,l35，l42线圈得电，常闭点断开；电流继电器l29，l36，l43线圈得电，常开点闭合，电流切割到台区3,1#、2#、3#单相计量表，如图5。负荷切割故障模拟器控制台3,1#、2#、3#单相计量表的电压继电器l45，l48，l51，l54线圈得电，常闭点断开；同时电压继电器l46，l49，l52，l55线圈得电，常开点闭合，电压切割到台区3,1#、2#、3#单相计量表，如图4。电流继电器l28，l35，l42线圈得电，常闭点断开；电流继电器l29，l36，l43线圈得电，常开点闭合，电流切割到台区1,1#、2#、3#单相计量表，如图5。此部分设置实现的是负荷切割的两个台区的负荷相互切割的命令。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。