安全電壓環(huán)境下電能計量培訓(xùn)裝置系統(tǒng)設(shè)計

作者 梁永昌¹賈宏偉^2,3 1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東東莞523000 2.廣東省電力工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東廣州510000 3.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司教育培訓(xùn)評價中心廣東廣州510000

　　摘要：目前電網(wǎng)公司的裝表接電和錯誤接線的培訓(xùn)分別用不同的裝置進(jìn)行。裝表接電培訓(xùn)過程中通常不通電，即使通電采用的也是100V，220V和380V的電壓。而錯誤接線是在通電的情況下進(jìn)行，并不能直觀的看到具體的接線的錯誤所在。本文設(shè)計一個多功能裝表接電培訓(xùn)裝置，本培訓(xùn)裝置集成了裝表接電，錯誤接線的培訓(xùn)功能，并且采用安全電壓范圍內(nèi)的電壓信號對電能表正常工作的各電壓信號進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀的進(jìn)行裝表接電和錯誤接線的學(xué)習(xí)。

　　關(guān)鍵詞：裝表接電;錯誤接線;培訓(xùn);安全電壓

　　0引言

　　目前電網(wǎng)公司所使用的裝表接電培訓(xùn)裝置多數(shù)只能夠進(jìn)行接線的操作，而操作的結(jié)果是否正確是由培訓(xùn)人員檢查或?qū)W員自查來判斷，但學(xué)員在自主練習(xí)的時候經(jīng)常是沒有培訓(xùn)師在場，而學(xué)員自己的自查能力是需要經(jīng)過一段時間的培訓(xùn)才能夠建立起來。同時，在接線過程中所犯的錯誤對于電能計量會有怎么樣的影響也無從判斷或?qū)W習(xí)。

　　電網(wǎng)公司所使用的錯誤接線仿真裝置在電路上是封閉的，學(xué)員看到的是接好線的前面板部分，通過測量相關(guān)的電壓電流來判斷接線是否正確及錯誤接線的錯誤類型。但是相應(yīng)的錯誤發(fā)生時接線的具體情況確無法直觀的體現(xiàn)出來。例如，當(dāng)發(fā)生電流互感器二次端K1K2接反向，從測量中可以判斷出電流接反，但是沒有直接的看到是怎么樣的接反。再如，如果經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)電壓缺項，但是從實際接線中卻不知道具體問題出在了哪里，可能是少接了電壓線，也可能是接了但接觸不良?，F(xiàn)實工作環(huán)境中的一個電壓回路的錯誤點在裝表接電過程中可能有很多個，而在錯誤接線中就只顯示出一種效果。另外，目前的錯誤接線仿真培訓(xùn)裝置所仿真的環(huán)境是電壓值為220V或100V，電壓相對高，電流相對大，雖然更接近實際情況，但是就培訓(xùn)而言，相對安全隱患就大些，就使得只有一定的操作經(jīng)驗的學(xué)員才可以進(jìn)行相應(yīng)的練習(xí)，這就形成了一種比較矛盾的現(xiàn)象，最需要被培訓(xùn)和練習(xí)的學(xué)員卻因為安全隱患方面的顧慮而不能比較方便和充分的學(xué)習(xí)和練習(xí)。

　　1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本文所設(shè)計的培訓(xùn)裝置是在目前所使用的裝表接電培訓(xùn)裝置基礎(chǔ)上，加入一個控制顯示系統(tǒng)，可以直接測試并顯示接線是否正確。如果接線錯誤，則可指示出錯誤的類型和線路。而且，本裝置采用的電壓電流信號全部是在安全的范圍之內(nèi)，不會造成人身觸電的事故發(fā)生。既可以使學(xué)員在安全的環(huán)境下獨立練習(xí)裝表接電作業(yè)，又可以實時的看到作業(yè)的結(jié)果，及不同錯誤所造成的影響，同時對錯誤接線這一項目進(jìn)行學(xué)習(xí)。

　　2控制顯示系統(tǒng)硬件方案設(shè)計

　　控制顯示系統(tǒng)的主要功能是通過發(fā)出和接收信號來確定相應(yīng)的接線回路是否正確。當(dāng)線路接線正確的時候，則控制系統(tǒng)得到正確的電壓、電流功率等信息;如果接線錯誤，則可以根據(jù)顯示器顯示的相應(yīng)的電壓電流仿真信號來判斷錯誤的類型和發(fā)生的線路?？刂骑@示系統(tǒng)所采用的電壓信號和電流信號均在安全電壓、電流范圍之內(nèi)。

　　常見的電能表接線方式包括單相、三相四線、三相三線，經(jīng)互感器或不經(jīng)互感器等。本培訓(xùn)裝置在硬件配制上根據(jù)不同接線方式需要將仿真互感器等配備齊，而不同的電能表則通過控制顯示系統(tǒng)來模擬仿真。需要進(jìn)行哪種方式的練習(xí)或者培訓(xùn)就切換至相應(yīng)的模式即可。以經(jīng)互感器三相四線電能表接線為例。如圖1。

　　以三相四線電能表為例，電能表共有10個接線端子。端子1、2、3為一組接A項，其中端子1、3為接A項電流，端子2接A項電壓。相應(yīng)端子4、5、6為一組接B項，端子7、8、9為一組接C項。10接N線。在正確接線的時候分別經(jīng)由接線盒再接到電壓電流互感器的接線端子上。

　　本控制器共設(shè)前后面板各10個接口端子，前10個端子是仿真電能表的10個接線接線端子，分別以1、2…10來代表，后10個端子負(fù)責(zé)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)三相四線的電壓、電流仿真信號分別以1’、2’…10’來代表，仿真信號要符合三相電壓電流相間差別120度的關(guān)系，同時可以根據(jù)需要設(shè)置成不同的功率因數(shù)。檢查接線是否正確的工作原理是：控制器應(yīng)能發(fā)出10個不同的信號以區(qū)別ABCN的電壓電流信號，其中實際運行中的三相電流信號可以由控制器1’、4’、7’端子分別發(fā)出相位相差120度的交流電壓信號來模擬，而實際運行中的三相電壓信號也需要由控制器2’、5’、8’端子分別發(fā)出相位相差120度的交流電壓信號來模擬。所有的仿真信號均接在相應(yīng)的互感器端子上。仿真電能表的10個端子分別檢測接收到的電壓信號并進(jìn)行相應(yīng)的計算。如，在正確接線的情況下，1、4、7端子經(jīng)接線盒到互感器(1’、4’、7’)再給接線盒回到3、6、9端子，端子1和3、4和6、7和9的信號應(yīng)該是相同的，1、4、7相位相差120度;端子2、5、8也具備類似的關(guān)系。在接線不對的情況下，如端子2無電壓，則表明B相的相應(yīng)回路有斷路，即缺相，而具體原因可以直觀的體現(xiàn)在B項回路里的各個環(huán)節(jié)。再如，如果1和4的相位差為60度，則可能是A相互感器反接。

　　3培訓(xùn)裝置功能方案設(shè)計

　　控制顯示系統(tǒng)可根據(jù)需要處于兩種工作模式，即裝表接電培訓(xùn)模式和錯誤接線培訓(xùn)模式。在處于裝表接電工作模式中，學(xué)員按照裝表接電練習(xí)，在練習(xí)結(jié)束后，顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示接電結(jié)果是否正確，并顯示三相電壓電流大小有功功率等，具體顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容可參考電能表的功能;另外也應(yīng)可以顯示出相應(yīng)的六角圖，方便學(xué)員學(xué)習(xí)。如果發(fā)生接線錯誤，學(xué)員也可以根據(jù)控制器的顯示分析出錯誤發(fā)生的線路，并且可以直觀的看到相應(yīng)的接線錯誤對計量會造成怎樣的影響。在處于錯誤接線的培訓(xùn)中，可以由培訓(xùn)師事先設(shè)置好相應(yīng)的錯誤接線，由學(xué)員在控制器的面板上讀取所需的電壓電流信號，進(jìn)而判斷接線的錯誤類型。此時再顯示相應(yīng)的六角圖及錯誤接線類型的答案，再把學(xué)員的判斷與控制器的顯示相比較查看學(xué)員的學(xué)習(xí)效果。同時學(xué)員也可以實際操作修改接線，再通過控制器來直接驗證修改的接線是否正確。

　　4結(jié)語

　　本培訓(xùn)裝置集成了裝表接電，錯誤接線的培訓(xùn)功能，并且采用安全電壓范圍內(nèi)的電壓信號對電能表正常工作的各電壓信號進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀的進(jìn)行裝表接電和錯誤接線的學(xué)習(xí)。同時可以在以下方面進(jìn)行進(jìn)一步的完善：

　　1、該系統(tǒng)方案集成的裝表接電和錯誤接線的功能，也可以根據(jù)需要把用電檢查所需要的功能一并集成進(jìn)來。

　　2、該系統(tǒng)中方案的缺點是相應(yīng)的數(shù)據(jù)測試全部由控制器完成，學(xué)員直接從控制器讀取，區(qū)別于實際工作中用萬用表和環(huán)形電流表測量。

　　3、該系統(tǒng)全部采用安全電壓電流以下的信號，學(xué)員可以安全學(xué)習(xí)練習(xí)，并且可以多角度直接學(xué)習(xí)接線和計量及他們之間的關(guān)系，但未集成進(jìn)相應(yīng)的安全意識的環(huán)節(jié)。

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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第1期第77頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處