CN112230094B - 一种仿真电能质量的教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种仿真电能质量的教学装置，该仿真电能质量的教学装置包括：三相变压器、负载模块、控制模块、电能质量检测模块、控制终端和显示模块；负载模块与三相变压器电连接，负载模块包括多种负载；电能质量检测模块与负载模块电连接，用于实时检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形；控制模块与负载模块以及控制终端连接，控制模块根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型；控制终端还与电能质量检测模块通信连接，显示模块与控制终端通信连接。本发明实施例提供的仿真电能质量的教学装置，能够检测多种负载类型的电能质量，实现较好的培训效果。

Description

一种仿真电能质量的教学装置

技术领域

本发明实施例涉及电能监测技术，尤其涉及一种仿真电能质量的教学装置。

背景技术

在电网中，对电能质量实时监测是保证电网正常运行的重要工作之一，如监测电压，电流，谐波，频率，闪变等。电网新入职员工需要进行电能质量监测的培训，如由培训人员在现场设备上直接操作演示，操作界面小，学员看不清，培训效果较差，还存在一定的安全风险。

目前，现有的仿真电能质量的教学装置，通常是配置电能质量的监测范围，在确定的监测范围内对电能质量进行监测，并且在对电能质量进行监测时负载是不变的，监测的电能质量对应的负载类型较少，影响培训效果。

发明内容

本发明实施例提供一种仿真电能质量的教学装置，以检测多种负载类型的电能质量，实现较好的培训效果。

本发明实施例提供了一种仿真电能质量的教学装置，包括：三相变压器、负载模块、控制模块、电能质量检测模块、控制终端和显示模块；

负载模块与三相变压器电连接，负载模块包括多种负载；

电能质量检测模块与负载模块电连接，用于实时检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形；

控制模块与负载模块以及控制终端连接，控制模块用于根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型；

控制终端还与电能质量检测模块通信连接，还用于获取电能质量检测模块检测到的电能质量参数及相应的波形；

显示模块与控制终端通信连接，用于显示控制终端获取的电能质量参数及相应的波形。

可选的，上述教学装置还包括依次电连接的切换模块、接线面板和校准模块，切换模块与控制模块电连接，负载模块与电能质量检测模块通过切换模块电连接；

控制模块用于控制切换模块与接线面板或电能质量检测模块电连接，校准模块用于通过接线面板校准负载模块中为三相变压器提供的负载大小。

可选的，切换模块包括单刀双掷开关，单刀双掷开关的控制端与控制模块电连接，单刀双掷开关的第一端与负载模块电连接，单刀双掷开关的第二端与接线面板电连接，单刀双掷开关的第三端与电能质量检测模块电连接；控制模块用于控制单刀双掷开关的第一端与第二端连通或控制单刀双掷开关的第一端与第三端连通。

可选的，负载模块包括晶闸管电路、桥式整流电路、电阻、电感和电机中的多个负载。

可选的，控制终端与电能质量检测模块通过网线通信连接，显示模块通过视频信号线与控制终端通信连接。

可选的，显示模块为投影仪。

可选的，电能质量检测模块与主站的服务器通信连接，电能质量检测模块用于将检测到的电能质量参数及相应的波形传输至主站的服务器。

可选的，主站的服务器用于对接收到的电能质量参数及相应的波形进行存储和数据分析，确定相应的电能质量状况。

可选的，电能质量参数包括电压、电流、频率、功率、电压偏差和频率偏差中的多个。

可选的，电能质量参数包括电压、电流、频率、功率、电压偏差和频率偏差中的多个。

本发明实施例提供的仿真电能质量的教学装置，包括三相变压器、负载模块、控制模块、电能质量检测模块、控制终端和显示模块；负载模块与三相变压器电连接，负载模块包括多种负载；电能质量检测模块与负载模块电连接，通过电能质量检测模块实时检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形；控制模块与负载模块以及控制终端连接，控制模块根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型；控制终端还与电能质量检测模块通信连接，控制终端获取电能质量检测模块检测到的电能质量参数及相应的波形；显示模块与控制终端通信连接，通过显示模块显示控制终端获取的电能质量参数及相应的波形。本发明实施例提供的仿真电能质量的教学装置，通过控制模块根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型，并通过电能质量检测模块检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形，以使显示模块显示电能质量参数及相应的波形，从而可使控制模块根据不同的控制指令控制负载模块为三相变压器提供不同的负载类型，实现对不同负载类型的电能质量检测，显示模块可显示不同负载类型对应的电能质量参数及相应的波形，以便学员通过显示模块观察到三相变压器为不同负载供电时对应的电能质量参数及相应的波形，从而使学员能够熟悉不同负载状况下的电能质量，并通过电能质量参数及相应的波形直观了解负载变化对电能质量的影响，达到较好的培训效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的另一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图，本实施例可适用于需要对电网的电能质量进行培训等情况，仿真电能质量的教学装置包括：三相变压器10、负载模块20、控制模块30、电能质量检测模块40、控制终端50和显示模块60。

其中，负载模块20与三相变压器10电连接，负载模块20包括多种负载；电能质量检测模块40与负载模块20电连接，用于实时检测负载模块20的电能质量得到负载模块输出20的电能质量参数及相应的波形；控制模块30与负载模块20以及控制终端50连接，控制模块用于根据控制终端50的控制指令控制负载模块20为三相变压器10提供的负载类型；控制终端50还与电能质量检测模块40通信连接，还用于获取电能质量检测模块40检测到的电能质量参数及相应的波形；显示模块60与控制终端50通信连接，用于显示控制终端50获取的电能质量参数及相应的波形。

具体的，负载模块20可包括二极管、电阻、电感和电机等多种负载，三相变压器10可将三相380V交流电变换为电能质量检测模块40正常工作的三相交流电如55V的交流电，控制终端50可以是工控电脑等终端设备。电网工作人员对新员工进行电能质量培训时，可通过仿真电能质量的教学装置中的控制终端50生成控制指令，该控制指令为负载选择的控制指令。控制模块30接收控制终端50发送的控制指令，并根据该控制指令控制负载模块20为三相变压器10提供的负载类型，如控制负载模块20为三相变压器10提供感性负载，此时电能质量检测模块40可检测到负载模块20的电能质量，得到负载模块20输出的电能质量参数及相应的波形，如电压、频率等参数以及电压波形等。控制终端50可获取电能质量检测模块40检测到的电能质量参数及相应的波形，并通过显示模块60显示控制终端50获取的电能质量参数及相应的波形，以使学员通过显示模块60观察到电能质量参数及相应的波形。并且，控制模块30可根据不同的控制指令控制负载模块20为三相变压器10提供不同的负载类型，如控制负载模块20为三相变压器10提供阻性负载、阻感负载等，从而可使显示模块60依次显示不同负载类型对应的电能质量参数及相应的波形。控制终端50还可根据获取的电能质量参数及相应的波形得到实时数据图形，并在显示模块60上显示实时数据图形，教员可以结合实时数据以及相关图文内容进行培训讲解。同时学员可通过显示模块60观察三相变压器10为不同负载供电时对应的电能质量参数及相应的波形，便于熟悉不同负载状况下的电能质量，并通过电能质量参数及相应的波形直观了解负载变化对电能质量的影响，达到较好的培训效果。

另外，该教学装置可适用于三相三线、三相四线和两CT等多种接线方式的场合，满足110V电能质量监控仪等设备所需电源电压。控制模块30根据控制指令控制负载模块20为三相变压器10提供的负载类型时，可通过控制负载模块20中各负载连接开关的开关状态控制负载模块20为三相变压器10提供的负载类型，具体实现方式仅为示意性说明，在此不做限定。

本实施例提供的仿真电能质量的教学装置，通过控制模块根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型，并通过电能质量检测模块检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形，以使显示模块显示电能质量参数及相应的波形，从而可使控制模块根据不同的控制指令控制负载模块为三相变压器提供不同的负载类型，实现对不同负载类型的电能质量检测，显示模块可显示不同负载类型对应的电能质量参数及相应的波形，以便学员通过显示模块观察到三相变压器为不同负载供电时对应的电能质量参数及相应的波形，从而使学员能够熟悉不同负载状况下的电能质量，并通过电能质量参数及相应的波形直观了解负载变化对电能质量的影响，达到较好的培训效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图，本实施例建立在实施例一的基础上，参考图2，可选的，仿真电能质量的教学装置还包括依次电连接的切换模块70、接线面板80和校准模块90，切换模块70与控制模块30电连接，负载模块20与电能质量检测模块40通过切换模块70电连接；控制模块30用于控制切换模块70与接线面板80或电能质量检测模块40电连接，校准模块90用于通过接线面板80校准负载模块20中为三相变压器10提供的负载大小。

其中，控制模块30可控制切换模块70与接线面板80或电能质量检测模块40电连接，当控制模块30控制切换模块70与接线面板80电连接时，负载模块20通过切换模块70与接线面板电连接，接线面板80上有与负载模块70中各负载连接的接线端子，即当控制模块30控制切换模块70与接线面板80电连接时，负载模块70中各负载均与接线面板80的各接线端子对应连接，校准模块90可作为教员对负载模块70中负载进行校准的实操演示使用，也可作为学员自主练习或技能考核使用。校准模块90可以显示接入的负载的实际电压，以通过调整接入的负载调整电压大小。控制终端50可通过显示模块60显示校准工作相关的图文资料，如基本原理，操作方法，计算公式，评判标准等。在培训时，教员可以结合实时监测数据以及相关图文内容进行培训讲解，加深学员印象。

可选的，切换模块70包括单刀双掷开关71，单刀双掷开关71的控制端与控制模块30电连接，单刀双掷开关71的第一端与负载模块20电连接，单刀双掷开关71的第二端与接线面板80电连接，单刀双掷开关71的第三端与电能质量检测模块40电连接；控制模块30用于控制单刀双掷开关71的第一端与第二端连通或控制单刀双掷开关71的第一端与第三端连通。

具体的，控制模块30可生成开关控制信号，并将开关控制信号发送至单刀双掷开关71的控制端，以控制单刀双掷开关71的第一端与第二端连通或第一端与第三端连通。若控制模块30控制单刀双掷开关71的第一端与第二端连通，即控制负载模块20与电能质量检测模块40电连接，从而通过电能质量检测模块40检测负载模块20的电能质量，得到负载模块输出20的电能质量参数及相应的波形；若控制模块30控制单刀双掷开关71的第一端与第三端连通，即控制负载模块20通过接线面板80与校准模块90电连接，以通过校准模块90校准负载模块20中为三相变压器10提供的负载大小。

可选的，负载模块20包括晶闸管电路、桥式整流电路、电阻、电感和电机中的多个负载。

具体的，通过负载模块20中不同负载接入三相变压器10，对三相电源进行同步、异步或独立的干预，使电源产生波形、波幅等变化。如电感、电动机、二极管、可控硅等负载产生谐波，阻性负载产生电压偏差、电压暂降等，高频控制可以产生短时中断、闪变等，负载模块20为三相变压器10提供不同的负载类型，从而使电能质量检测模块40检测不同负载的电能质量。

需要说明的是，上述负载类型仅为示意性说明，在此不做具体限定。

可选的，控制终端50与电能质量检测模块40通过网线通信连接，显示模块60通过视频信号线与控制终端50通信连接。

其中，电能质量检测模块40通过网线将检测到的电能质量参数及相应的波形传输至控制终端50，控制终端50将接收到的电能质量参数及相应的波形通过视频信号线传输至显示模块60，保证电能质量参数及相应的波形在显示模块60可靠、清晰地显示。

另外，控制终端50与电能质量检测模块40也可通过无线方式进行通信，控制终端50与电能质量检测模块40的通信方式仅为示意性说明，在此不做具体限定。

可选的，显示模块60为投影仪。

其中，投影仪与控制终端50连接，可将控制终端50中的图片文字、视频等内容投射出来，投影仪方便携带、移动，功耗低，投影仪的屏幕较大，BSV液晶拼接技术可实现屏幕拼接，多个投影仪一起使用，画面更大，从而便于学员较清楚地观察到投影仪投射出的电能质量参数及相应的波形，解决了教员在现场设备上直接操作演示，操作界面小，学员看不清的问题。

可选的，电能质量检测模块40与主站的服务器通信连接，电能质量检测模块40用于将检测到的电能质量参数及相应的波形传输至主站的服务器。

具体的，主站的服务器(图中未示出)可以是对电网进行监控的服务器，主站的服务器接收电能质量检测模块40检测到的电能质量参数及相应的波形，并对接收到的电能质量参数及相应的波形进行分析处理，以对相应的电能质量状况进行监控。

可选的，主站的服务器用于对接收到的电能质量参数及相应的波形进行存储和数据分析，确定相应的电能质量状况。

其中，主站的服务器可对电能质量参数及相应的波形以数据文件的形式存储，并对数据文件进行多方面的分析，包括实时数据浏览、综合统计报表导出下载、警告数据查询和历史数据查询等，通过对电能数据的多方面分析评估出区域的电能质量状况，便于相关工作人员及时了解电网的电能质量状况。

可选的，电能质量参数包括电压、电流、频率、功率、电压偏差和频率偏差中的多个。

具体的，电能质量参数的实际大小可反映电能质量的实际状况，电网系统要保持稳定即要保证电能质量状况，电压和频率必须保持稳定，波形才能呈现标准正弦波，才不至于失真，从而通过电能质量参数确定电能质量的实际状况，对学员进行培训，便于学员在后续工作中对电网存在电能质量问题的路段或设备进行合理判断，以对各种电能质量问题采取有效的措施加以抑制。

需要说明的是，上述电能质量参数仅为示意性说明，在此不做具体限定。

可选的，控制模块30包括单片机31，单片机31与负载模块20电连接。

其中，单片机31的结构简单，易操作，可靠性较高，接口易拓展，由单片机31控制负载模块20为三相变压器10提供的负载类型，实现方式简单可靠，并且成本较低。

另外，图3是本发明实施例二提供的另一种仿真电能质量的教学装置的结构示意图，三相变压器10的三个输入端分别通过线路L1、L2和L3接入电源，三相出线AA′、BB′、CC′分别与三个负载模块20电连接，三个负载模块还通过继电器与接线面板80连接，通过电能质量检测模块40可检测三相变压器10的各相出线所接负载的电能质量。

本实施例提供的仿真电能质量的教学装置，通过控制模块根据控制终端的控制指令控制负载模块为三相变压器提供的负载类型，并通过电能质量检测模块检测负载模块的电能质量得到负载模块输出的电能质量参数及相应的波形，以使显示模块显示电能质量参数及相应的波形，从而可使控制模块根据不同的控制指令控制负载模块为三相变压器提供不同的负载类型，实现对不同负载类型的电能质量检测，显示模块可显示不同负载类型对应的电能质量参数及相应的波形，以便学员通过显示模块观察到三相变压器为不同负载供电时对应的电能质量参数及相应的波形，从而使学员能够熟悉不同负载状况下的电能质量，并通过电能质量参数及相应的波形直观了解负载变化对电能质量的影响，达到较好的培训效果。并且，控制模块可控制切换模块与接线面板或电能质量检测模块电连接，当控制模块控制切换模块与接线面板电连接时，校准模块通过接线面板校准负载模块中为三相变压器提供的负载大小，校准模块可作为教员对负载模块中负载进行校准的实操演示使用，也可作为学员自主练习或技能考核使用，教员可以结合实时监测数据以及相关图文内容进行培训讲解，加深学员印象。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种仿真电能质量的教学装置，其特征在于，包括：三相变压器、负载模块、控制模块、电能质量检测模块、控制终端和显示模块；

所述负载模块与所述三相变压器电连接，所述负载模块包括多种负载；

所述电能质量检测模块与所述负载模块电连接，用于实时检测所述负载模块的电能质量得到所述负载模块输出的电能质量参数及相应的波形；

所述控制模块与所述负载模块以及所述控制终端连接，所述控制模块用于根据所述控制终端的控制指令控制所述负载模块为所述三相变压器提供的负载类型；

所述控制终端还与所述电能质量检测模块通信连接，还用于获取所述电能质量检测模块检测到的电能质量参数及相应的波形；

所述显示模块与所述控制终端通信连接，用于显示所述控制终端获取的电能质量参数及相应的波形；

所述负载模块包括晶闸管电路、桥式整流电路、电阻、电感和电机中的多个负载；

所述电能质量参数包括电压、电流、频率、功率、电压偏差和频率偏差中的多个；

所述仿真电能质量的教学装置还包括依次电连接的切换模块、接线面板和校准模块，所述切换模块与所述控制模块电连接，所述负载模块与所述电能质量检测模块通过所述切换模块电连接；

所述控制模块用于控制所述切换模块与所述接线面板或所述电能质量检测模块电连接，所述校准模块用于通过所述接线面板校准所述负载模块中为所述三相变压器提供的负载大小；

所述控制终端通过所述显示模块显示校准工作相关的图文资料，包括基本原理，操作方法，计算公式和评判标准；

所述电能质量检测模块与主站的服务器通信连接，所述电能质量检测模块用于将检测到的电能质量参数及相应的波形传输至主站的服务器, 其中，所述主站的服务器对所述电能质量参数及相应的波形以数据文件的形式进行存储，并对所述数据文件进行多方面的分析，包括实时数据浏览、综合统计报表导出下载、警告数据查询和历史数据查询。

2.根据权利要求1所述的仿真电能质量的教学装置，其特征在于，所述切换模块包括单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的控制端与所述控制模块电连接，所述单刀双掷开关的第一端与所述负载模块电连接，所述单刀双掷开关的第二端与所述接线面板电连接，所述单刀双掷开关的第三端与所述电能质量检测模块电连接；所述控制模块用于控制所述单刀双掷开关的第一端与第二端连通或控制所述单刀双掷开关的第一端与第三端连通。

3.根据权利要求1所述的仿真电能质量的教学装置，其特征在于，所述控制终端与所述电能质量检测模块通过网线通信连接，所述显示模块通过视频信号线与所述控制终端通信连接。

4.根据权利要求1所述的仿真电能质量的教学装置，其特征在于，所述显示模块为投影仪。

5.根据权利要求1所述的仿真电能质量的教学装置，其特征在于，所述控制模块包括单片机，所述单片机与所述负载模块电连接。

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