本實用新型涉及一種電能計量模擬裝置。

背景技術：

隨著國家電網(wǎng)公司“SG186”工程的實施，國家電網(wǎng)公司加大了對電能系統(tǒng)采集的研究力度。國家電網(wǎng)公司提出了智能電網(wǎng)概念，電能信息采集是其中的重要組成部分，系統(tǒng)主要實現(xiàn)對所有用電側電能信息的“全覆蓋、全采集”，電能信息采集系統(tǒng)的發(fā)展進入新階段，用電信息采集終端可以實現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉發(fā)或執(zhí)行控制命令。電能采集方式有高供高計和高供低計兩種，高供高計是在變壓器一次側采用三相三線電能表計量電能，高供低計是在變壓器二次側采用三相四線電能表計量電能。供電工作人員在電能信息采集時，兩種電能采集方式均可能會出現(xiàn)各種各樣的接線故障和通信故障，而這些故障會造成電能損耗或設備損害等一系列的重大損失，甚至影響到工作人員人身安全，如何更好的避免和及時熟練的糾正各種故障，對于供電系統(tǒng)的電工或搶修工作人員來說，是必須解決的現(xiàn)實問題。通常解決的辦法有兩種，一是在工作現(xiàn)場實地解決，二是利用極簡單的裝置進行崗前模擬培訓，對于第一種方法，由于現(xiàn)場的局限性，決定了不可能進行反復、完整的練習，對于第二種方法，培訓裝置極為簡單，無法全面地模擬實際計量過程中可能會出現(xiàn)的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種電能計量模擬裝置，能夠全面地模擬高供高計方式采集電能時可能遇到的問題，結構簡單，操作方便，可反復進行練習。

本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種電能計量模擬裝置，用于模擬配電網(wǎng)中電能計量的過程，包括故障模擬裝置、分別與故障模擬裝置連接的電能模擬裝置和計量裝置、分別與故障模擬裝置、電能模擬裝置和計量裝置連接的控制裝置，電能模擬裝置用于向計量裝置輸出電壓和電流，故障模擬裝置用于模擬電能計量時發(fā)生的線路故障和通信故障，計量裝置用于計量電能模擬裝置輸出的電能，控制裝置用于設置電能模擬裝置和計量裝置的參數(shù)，并控制故障模擬裝置動作以模擬各種故障。

進一步的，所述電能模擬裝置包括多個與控制裝置連接的虛負荷功率源，虛負荷功率源包括電壓模擬單元和電流模擬單元，電壓模擬單元包括依次連接的電壓波形存儲模塊、電壓D/A轉換模塊和升壓模塊，電流模擬單元包括依次連接的電流波形存儲模塊、電流D/A轉換模塊和升流模塊，電壓模擬單元輸出三相電壓，電流模擬單元輸出兩相電流，升壓模塊和升流模塊均經(jīng)所述故障模擬裝置與計量裝置連接，電壓波形存儲模塊和電流波形存儲模塊均與所述控制裝置連接。

進一步的，所述故障模擬裝置包括多個與所述多個虛負荷功率源一一對應連接的故障設置模塊，故障設置模塊包括第一驅動電路、與第一驅動電路連接的第一繼電器組、第二驅動電路、與第二驅動電路連接的第二繼電器組，第一繼電器組設置在所述虛負荷功率源與計量裝置之間的導線上，用于模擬線路故障，第二繼電器組設置在所述控制裝置與所述計量裝置之間的通信接線上，用于模擬通信故障，所述控制裝置通過第一、第二驅動電路分別控制第一、第二繼電器組動作。

進一步的，所述計量裝置包括用于計量總電能的第一計量模塊和多個用于計量分電能的第二計量模塊，第一計量模塊通過其中一個所述故障模擬模塊與對應的虛負荷功率源連接，多個第二計量模塊分別通過其余所述故障設置模塊與對應的虛負荷功率源連接，第一計量模塊包括通過所述第一繼電器組與對應的虛負荷功率源連接的第一電能表和通過第二繼電器組與所述控制裝置連接的第一仿真表，第二計量模塊包括通過所述第一繼電器組與對應的虛負荷功率源連接的第二電能表和通過第二繼電器組與所述控制裝置連接的第二仿真表，控制裝置可設置第一、第二仿真表的讀數(shù)，使第一電能表和第一仿真表的讀數(shù)之和與所有第二電能表和第二仿真表的讀數(shù)之和相等，以模擬總電能和分電能的計量。

進一步的，所述第一計量模塊還包括分別與各第一、第二電能表、第一、第二仿真表和控制裝置通信連接的專變終端，專變終端用于采集各第一、第二電能表、第一、第二仿真表的數(shù)據(jù)并反饋至所述控制裝置。

進一步的，所述第一、第二電能表均為三相三線電能表。

進一步的，所述控制裝置包括交換機、分別與交換機通信連接的上位機和串口服務器，串口服務器分別與所述電能模擬裝置、故障模擬模塊及計量裝置通信連接，交換機與所述計量裝置通信連接。

進一步的，還包括與所述故障模擬裝置連接的計時裝置，用于顯示當前時間或者倒計時。

進一步的，還包括與所述控制裝置連接的語音裝置，用于在特定時間發(fā)出語音提示。

本實用新型具有如下有益效果：

1、本實用新型可模擬在高供高計過程中出現(xiàn)的多種線路故障和通信故障，結構簡單、使用安全、操作方便，被培訓人員可反復進行練習，掌握各種故障的應對措施。

2、本實用新型可模擬正常的高供高計過程，使被培訓人員更為清楚地了解計量過程中的各個步驟，提高被培訓人員的理論水平和實際操作能力。

3、本實用新型具有倒計時、語音提示功能，可用于對被培訓人員的培訓測試。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

圖1為本實用新型原理框圖。

圖2為本實用新型一實施例原理圖。

圖3為本實用新型電能模擬裝置的原理框圖。

圖4為本實用新型故障模擬裝置的原理框圖。

具體實施方式

如圖1至圖4所示，高供高計模擬裝置包括控制裝置1、電能模擬裝置2、故障模擬裝置3、計量裝置4、計時裝置5和語音裝置6，電能模擬裝置2和計量裝置4分別與故障模擬裝置3連接，控制裝置1分別與電能模擬裝置2、故障模擬裝置3和計量裝置4連接，電能模擬裝置2用于向計量裝置4輸出電壓和電流，故障模擬裝置3用于模擬電能計量時發(fā)生的各種線路故障和通信故障，計量裝置4用于計量電能模擬裝置2輸出的電能，控制裝置1用于設置電能模擬裝置2和計量裝置4的參數(shù)，并控制故障模擬裝置3動作以模擬各種故障，計時裝置5與故障模擬裝置3連接，用于顯示當前時間或者倒計時，語音裝置6與控制裝置1連接，用于在特定時間發(fā)出語音提示。

控制裝置1包括交換機12、分別與交換機12通信連接的上位機11和串口服務器13，串口服務器13分別與電能模擬裝置2、故障模擬裝置3和計量裝置4通信連接，交換機12與計量裝置4通信連接；電能模擬裝置2包括三個與控制裝置1的串口服務器13通信連接的虛負荷功率源21，虛負荷功率源21包括電壓模擬單元22和電流模擬單元23，電壓模擬單元22包括依次連接的電壓存儲模塊221、電壓D/A轉換模塊222和升壓模塊223，電壓存儲模塊221與串口服務器13連接，其中預置有不同參數(shù)的三相三線數(shù)字電壓波形，可通過上位機11設置不同的電壓參數(shù)，電壓存儲模塊221根據(jù)上位機11設置的參數(shù)輸出相應的數(shù)字電壓波形，經(jīng)電壓D/A轉換模塊222轉換為模擬電壓波形，模擬電壓波形經(jīng)升壓模塊223升壓后輸出各相電壓值均為110V的A、B、C三相電壓，升壓模塊223經(jīng)故障模擬裝置3與計量裝置4連接，電流模擬單元23包括依次連接的電流存儲模塊231、電流D/A轉換模塊232和升流模塊233，電流存儲模塊231中預置有不同參數(shù)的兩相數(shù)字電流波形，與串口服務器13連接，可通過上位機11設置不同的電流參數(shù)，電流存儲模塊231根據(jù)上位機11設置的參數(shù)輸出相應的數(shù)字電流波形，經(jīng)電流D/A轉換模塊232轉換為模擬電流波形，模擬電流波形經(jīng)升流模塊233升流后輸出A、C兩相電流，升流模塊223經(jīng)故障模擬裝置3與計量裝置4連接；故障模擬裝置3包括三個與三個虛負荷功率源21一一對應連接的故障設置模塊31，故障設置模塊31包括第一驅動電路32、與第一驅動電路32連接的第一繼電器組33、第二驅動電路34、與第二驅動電路34連接的第二繼電器組35，第一繼電器組33設置在虛負荷功率源21與計量裝置4之間的導線上，用于模擬線路故障，第二繼電器組35設置在控制裝置1的串口服務器13與計量裝置4之間的通信接線上，用于模擬通信故障，第一驅動電路32、第二驅動電路34均與串口服務器13通信連接，上位機11通過第一驅動電路32、第二驅動電路34分別控制第一繼電器組33和第二繼電器組35動作；計量裝置4包括用于計量總電能的第一計量模塊41、兩個用于計量分電能的第二計量模塊42，第一計量模塊41通過其中一個故障設置模塊31和與該故障設置模塊31對應的虛負荷功率源21連接，兩個第二計量模塊42分別通過其余兩個故障設置模塊31和對應的虛負荷功率源21連接，第一計量模塊41包括第一電能表和第一仿真表，第二計量模塊42包括第二電能表和第二仿真表，第一計量模塊41中還包括分別與各第一、第二電能表、第一、第二仿真表通信連接的專變終端，第一電能表、第二電能表均為三相三線電能表，其A、B、C相電壓接口分別通過導線與對應的虛負荷功率源21的升壓模塊223連接，第一電能表、第二電能表的A、C相電流接口分別通過導線與對應的虛負荷功率源21的升流模塊233連接，第一仿真表、第二仿真表分別與串口服務器13通過RS485通信線連接，上位機11可設置第一仿真表、第二仿真表的讀數(shù)，使第一電能表和第一仿真表的讀數(shù)之和與所有第二電能表和第二仿真表的讀數(shù)之和相等，以模擬總電能和分電能的計量，專變終端通過RS232通信線與交換機12通信連接，可采集所有第一電能表、第二電能表、第一仿真表和第二仿真表的數(shù)據(jù)并反饋至上位機11，通過上位機11可模擬專變終端參數(shù)設置錯誤；第一繼電器組33設置在第一電能表或者第二電能表與相應的虛負荷功率源21之間的導線上，用于控制這些導線的通斷以模擬各種線路故障，第二繼電器組35設置在第一仿真表或者第二仿真表與串口服務器13之間的RS485通信線上，用于控制這些通信接線的通斷以模擬各種通信故障。

本實用新型工作原理如下：

正常工作時，通過上位機11設置各虛負荷功率源21的電壓、電流參數(shù)，控制第一、第二繼電器組中的繼電器動作，使各虛負荷功率源21與第一、第二電能表正確連接、使控制裝置1與第一、第二仿真表正確連接，設置各第一、第二仿真表的讀數(shù)，使第一電能表與第一仿真表的讀數(shù)之和與所有第二電能表與第二仿真表的讀數(shù)之和相等，向被培訓人員展示正確的計量接線方式、總電能和分電能的關系；

故障時，上位機11控制第一繼電器組33中相應繼電器動作，可模擬第一、第二電能表與虛負荷功率源21之間的線路故障，如電壓斷線、電壓錯相序、電流短路、電流開路、電流錯相序等；上位機11控制第二繼電器組35中相應繼電器動作，可模擬第一、第二仿真表與串口服務器13之間的通信故障，包括RS485A斷線、RS485B斷線、RS485AB反接等；上位機11可設置專變終端的IP地址與實際主站IP地址不相同的故障。

發(fā)生故障時，被培訓人員可通過觀察第一、第二電能表、第一、第二仿真表的顯示初步判斷故障類別，并利用工具對裝置線路進行檢查，最終確定故障點并清除故障。

對被培訓人員進行培訓測試時，可通過計時裝置5設置倒計時，并設置語音裝置6在測試進行一半、測試即將結束時，進行語音提示。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，故不能以此限定本實用新型實施的范圍，即依本實用新型申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內。