CN110634368B - 一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，包括设有仿真电路图的纸张、万用板、模拟万用表以及控制单元；通过打印简化电路图粘贴于标准尺寸的万用板上，同时利用控制单元进行仿真的方式，能够实现对设备操作机构控制回路进行模拟。同时，本装置使用带上来电阻的I/O接口来模万用表表笔的输出，同时借助二极管来实现万用板上点阵的扫描定位。本发明可以模拟多种需要测试的控制回路，同时能够降低装置的制作成本。

Description

一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真 装置

技术领域

本发明涉及电力设备测试领域，特别是一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置。

背景技术

断路器和隔离开关是电力系统重要组成部分。现代断路器、隔离开关均采用电气控制的操作方式，而其电控操作机构的故障主要发生于控制回路中。因此消除控制回路缺陷是电力检修人员解决断路器、隔离开关故障的重要技能，也是变电检修工作的重点和难点。目前电力检修人员主要使用设备实物锻炼该项技能，缺乏一种便捷低成本的练习装置。

通常可见的断路器、隔离开关操作机构实物多为现场运行中的设备，电力检修人员接触设备受限于是否有现场工作，锻炼机会较少。同时现场设备进行消缺练习存在降低设备可靠性、耐用性甚至引发设备故障的风险。此外偶有利用操作机构备品进行培训的机会，但往往用于培训的设备型号单一。相较现场众多型号的设备，检修人员可累积到的经验可谓杯水车薪。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，可以模拟多种需要测试的控制回路，同时能够降低装置的制作成本。

本发明采用以下方案实现：一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，包括设有仿真电路图的纸张、万用板、模拟万用表以及控制单元；

所述模拟万用表上设置有旋钮开关、显示屏以及两个表笔接口；所述模拟万用表与控制单元电性相连，控制单元识别旋钮开关的档位，并向两个表笔接口输出测量电压，并将输出结果显示在显示屏上；

所述万用板上包括一个以上的覆铜孔洞以及与控制单元电性相连的多个端子，每个孔洞分别与两个端子电性相连；当一个孔洞与模拟万用表的表笔相连时，控制单元输出的测量电压经表笔、该孔洞之后通过对应的两个端子回送至控制单元，使得控制单元能够通过导通的两个端子识别出当前导通的孔洞；

所述设有仿真电路图的纸张放置于万用板上方，并且其上的仿真电路图中待测试的元件端子与万用板上的孔洞位置对应，在测量时，表笔穿过纸张与孔洞相连；

所述控制单元中预设有与仿真电路图配套的测量逻辑，根据模拟万用表的档位识别当前操作员选择的测量模式，并根据万用板回送的电压判断当前操作员测量的孔洞，之后根据预设的测量逻辑给出对应的测量结果，并在模拟万用表上进行显示。

进一步地，所述万用板上的孔洞阵列排列，每个孔洞的电路出口上均设置有两个二极管，分别为行表示二极管与列表示二极管，每个二极管的阳极与孔洞相连，阴极与端子相连；端子分为两组，一组为用来表示行的端子，另一组为用来表示列的端子，同一行中的孔洞的行表示二极管连接同一个表示行的端子，同一列中的孔洞的列表示二极管连接同一个表示列的端子；每一个孔洞都连接有唯一的端子组合。

进一步地，所述模拟万用表上的旋钮开关的档位包括空档、交流电压档、直流电压档、电流档、以及欧姆档。

进一步地，所述模拟万用表上的两个表笔接口分别经两个上拉电阻连接至参考电源，同时两个表笔接口与控制单元电性相连。表笔与万用表相同，包含红黑两个表笔，表笔接口通过端子接至控制单元中芯片的I/O口，并配有上拉电阻R1、R2。接入表笔后，笔上的电压值受控于控制模块。档芯片对应I/O口输出低电位时，表笔电压为0V；输出高电位时，表笔电压为+5V。芯片通过轮流给两个表笔输出高电位，实现对红笔、黑笔的区分。

较佳的，控制单元可以采用单片机、仿真电路板或其他微控制模块。

本发明通过打印简化电路图粘贴于标准尺寸的万用板上，同时利用控制单元进行仿真的方式，能够实现对设备操作机构控制回路进行模拟。同时，本装置使用带上来电阻的I/O接口来模万用表表笔的输出，同时借助二极管来实现万用板上点阵的扫描定位。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明通过编制操作机构控制回路简化图，并粘贴于标准尺寸万用板上进行仿真的方式，可模拟多数常见操作机构控制回路，实现了装置的泛用性。解决了使用实物培训，可用设备型号单一的问题。

2、本发明的装置每次使用仅消耗一张打印纸，使用成本低廉，有良好的经济性。

3、相较实物设备，本发明的装置制造成本低，且体积小巧。作为控制回路培训道具使用时，可以将培训地点从仓库或现场转移到教室，且学员可以人手一份装置进行练习。解决了培训场所不灵活，培训时人员拥挤，多数人观察设备易受阻挡的问题，可大大提高培训的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的装置的实物拆解示意图。

图2为本发明实施例的万用板电路原理示意图。

图3为本发明实施例的模拟万用表电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，包括设有仿真电路图的纸张、万用板、模拟万用表以及控制单元；

所述模拟万用表上设置有旋钮开关、显示屏以及两个表笔接口；所述模拟万用表与控制单元电性相连，控制单元识别旋钮开关的档位，并向两个表笔接口输出测量电压，并将输出结果显示在显示屏上；

所述万用板上包括一个以上的覆铜孔洞以及与控制单元电性相连的多个端子，每个孔洞分别与两个端子电性相连；当一个孔洞与模拟万用表的表笔相连时，控制单元输出的测量电压经表笔、该孔洞之后通过对应的两个端子回送至控制单元，使得控制单元能够通过导通的两个端子识别出当前导通的孔洞；

所述设有仿真电路图的纸张放置于万用板上方，并且其上的仿真电路图中待测试的元件端子与万用板上的孔洞位置对应，在测量时，表笔穿过纸张与孔洞相连；

所述控制单元中预设有与仿真电路图配套的测量逻辑，根据模拟万用表的档位识别当前操作员选择的测量模式，并根据万用板回送的电压判断当前操作员测量的孔洞，之后根据预设的测量逻辑给出对应的测量结果，并在模拟万用表上进行显示。

在本实施例中，所述万用板上的孔洞阵列排列，每个孔洞的电路出口上均设置有两个二极管，分别为行表示二极管与列表示二极管，每个二极管的阳极与孔洞相连，阴极与端子相连；端子分为两组，一组为用来表示行的端子，另一组为用来表示列的端子，同一行中的孔洞的行表示二极管连接同一个表示行的端子，同一列中的孔洞的列表示二极管连接同一个表示列的端子；每一个孔洞都连接有唯一的端子组合。

如图2所示，本实施例中，标准尺寸万用板为固定尺寸（如A4）的含有多个覆铜通孔阵列的电路板，每个通孔电路出口处装有两个二极管。使用时，将打印在A4纸的操作机构内元件简化图，粘贴在万用板上，并保证简化图中各元件的端子与万用板上的通孔位子对应。然后使用本专利提供的模拟万用表表笔进行测量，测量方式和使用实际万用表相同，用表笔错破A4纸使笔前金属部分和通孔表面的覆盖的铜接触即可。由于控制芯片会以扫描依次在两根表笔加上+5V的直流电压，测量时表笔顶住孔A，则孔A所在的列和行对应的端子均能检测到+5V电压，控制芯片以此判断被测点坐标。各覆铜通孔电路出口处的二极管可以保证电压不从电路加至通孔，进而避免一孔加压各行列端子均带电的情况。

在本实施例中，所述模拟万用表上的旋钮开关的档位包括空档、交流电压档、直流电压档、电流档、以及欧姆档。

在本实施例中，如图3所示，所述模拟万用表上的两个表笔接口分别经两个上拉电阻连接至参考电源，同时两个表笔接口与控制单元电性相连。表笔与万用表相同，包含红黑两个表笔，表笔接口通过端子接至控制单元中芯片的I/O口，并配有上拉电阻R1、R2。接入表笔后，笔上的电压值受控于控制模块。档芯片对应I/O口输出低电位时，表笔电压为0V；输出高电位时，表笔电压为+5V。芯片通过轮流给两个表笔输出高电位，实现对红笔、黑笔的区分。使用时，LCD显示屏通过端子-杜邦线-端子的方式连接到控制模块，显示控制模块需要显示的数据。

较佳的，在本实施例中，控制单元可以采用单片机、仿真电路板或其他微控制模块。

本实施例中采用仿真电路板作为控制单元，其上装有控制芯片（型号：STM32F103ZE）。控制芯片内装载有控制程序。控制程序负责读取模拟万用表的功能选择状态和万用表对标准尺寸万用板上“模拟元件”的测量情况。例如万用表选择电压档，两个表笔正在测量端子（X1-1）和端子（X1-2），则控制程序根据预设的逻辑判断正在测量端子（X1-1）和端子（X1-2）间的电压，控制程序将预存于存储模块中对应端子间的电压数据读取出，显示在万用表的LCD显示屏上。

本实施例通过打印简化电路图粘贴于标准尺寸的万用板上，同时利用控制单元进行仿真的方式，能够实现对设备操作机构控制回路进行模拟。同时，本装置使用带上来电阻的I/O接口来模万用表表笔的输出，同时借助二极管来实现万用板上点阵的扫描定位。

较佳的，本实施例中还提供了其中一种示例测试方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：控制单元轮流给模拟万用表的两个表笔施加测试电压；

步骤S2：控制单元扫描万用板上是否有孔洞带有高电平；如有，则进入步骤S3，否则返回步骤S1；

步骤S3：判断是否只有一个孔洞带有高电平，即是否两个表笔位于同一个孔洞中，若是，则进入步骤S4，否则进入步骤S:5；

步骤S4：判断该带有高电平的孔洞所对应控制回路中的元件是否为预设的缺陷元件，若是，则提示消缺成功，将该缺陷元件的参数设为正常，并重新设置当前控制回路中各元件的电量数据，若否，则返回步骤S1；

步骤S5：判断是否有两个孔洞带有高电平，即是否两个表笔分别位于两个孔洞中，若是，则读取这两个孔洞所对应绘制的控制回路中的元件的电量参数并在模拟万用表上进行显示；否则进入步骤S6；

步骤S6：判断带有高电平的孔洞中是否有孔洞对应的控制回路中的元件不在控制单元预设的元件库中，若是，则返回步骤S1，否则修改控制单元中存储的该元件的状态，并修改相关的电量信息。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，其特征在于，包括设有仿真电路图的纸张、万用板、模拟万用表以及控制单元；

所述模拟万用表上设置有旋钮开关、显示屏以及两个表笔接口；所述模拟万用表与控制单元电性相连，控制单元识别旋钮开关的档位，并向两个表笔接口输出测量电压，并将输出结果显示在显示屏上；

所述万用板上包括一个以上的覆铜孔洞以及与控制单元电性相连的多个端子，每个孔洞分别与两个端子电性相连；当一个孔洞与模拟万用表的表笔相连时，控制单元输出的测量电压经表笔、该孔洞之后通过对应的两个端子回送至控制单元，使得控制单元能够通过导通的两个端子识别出当前导通的孔洞；

所述设有仿真电路图的纸张放置于万用板上方，并且其上的仿真电路图中待测试的元件端子与万用板上的孔洞位置对应，在测量时，表笔穿过纸张与孔洞相连；

所述控制单元中预设有与仿真电路图配套的测量逻辑，根据模拟万用表的档位识别当前操作员选择的测量模式，并根据万用板回送的电压判断当前操作员测量的孔洞，之后根据预设的测量逻辑给出对应的测量结果，并在模拟万用表上进行显示；

其中，所述万用板上的孔洞阵列排列，每个孔洞的电路出口上均设置有两个二极管，分别为行表示二极管与列表示二极管，每个二极管的阳极与孔洞相连，阴极与端子相连；端子分为两组，一组为用来表示行的端子，另一组为用来表示列的端子，同一行中的孔洞的行表示二极管连接同一个表示行的端子，同一列中的孔洞的列表示二极管连接同一个表示列的端子；每一个孔洞都连接有唯一的端子组合。

2.根据权利要求1所述的一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，其特征在于，所述模拟万用表上的旋钮开关的档位包括空档、交流电压档、直流电压档、电流档、以及欧姆档。

3.根据权利要求1所述的一种用于变电设备电气控制回路消缺仿真的万用消缺仿真装置，其特征在于，所述模拟万用表上的两个表笔接口分别经两个上拉电阻连接至参考电源，同时两个表笔接口与控制单元电性相连。

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