CN116013120B - 一种用于培训的融合终端安装实训系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于培训的融合终端安装实训系统及方法，包括多个融合终端安装实训柜和安装实训装置，融合终端安装实训柜包括智能融合终端及安装板、集中器、联合接线盒、位移感知模块、表尾端子排、虚负荷电源、PLC驱动装置、电气量采集模块、仿真弱电通讯模块、串口服务器、网络交换机、开关及指示灯；安装实训装置包括采集单元、控制单元、判断单元和显示单元；采集单元用于采集实训柜内电气量、状态及操作数据；控制单元用于工位选择、源输出控制、指示灯以及复位控制；判断单元用于集中器强电接线判断、融合终端强电接线判断和弱电接线判断；显示单元显示电路接线、操作、实时告警和错误回路信息。本发明实现带电进行融合终端安装培训。

Description

一种用于培训的融合终端安装实训系统及方法

技术领域

本发明涉及安装培训系统，具体涉及一种用于培训的融合终端安装实训系统及方法。

背景技术

随着电力事业的快速发展，台区智能融合终端作为低压配电物联网的核心，集台区配用电供电信息采集、设备状态监测及通讯组网、就地化分析决策、站端协同、台区综合能源接入管理等功能于一体，按照“硬件平台化、软件APP化”的先进理念构建云管边端体系，真正实现物联网技术在于配电侧的应用和突破。为实现融合终端应用充分化，需要运维人员充分掌握融合终端的基本原理、通讯知识、安装工艺、日常运维、故障排查等专业技能。为了不影响用户的正常生产生活，现场安装智能融合终端均不断电，这就表明这一工作存在较高的危险性，对于从事相关工作的人员有较高的技术要求。目前融合终端安装培训大都为理论指导，缺乏真实现场带电安装操作的场景模拟。

例如公开号为CN115313653A、名称为一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训系统的中国专利，公开了以智能融合终端为核心进行全面复现、故障模拟的仿真仿真平台，为运维人员提供一个真实的、安全的、完善的低压台区智能设备培训学习、故障排查的应用场景，但是不能训练学员动手能力，促进智能融合终端装置安装接线以及接线工艺标准化、规范化，该专利重在故障模拟，本发明重在运维人员的接线过程培训。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于培训的融合终端安装实训系统及方法，实现带电进行融合终端安装培训，同时对学员接线安装正确性进行智能判断，促进智能融合终端装置安装接线以及接线工艺标准化、规范化。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于培训的融合终端安装实训系统，包括多个融合终端安装实训柜和与融合终端安装实训柜连接的安装实训装置，所述融合终端安装实训柜包括智能融合终端及安装板、集中器、联合接线盒、位移感知模块、表尾端子排、虚负荷电源、PLC驱动装置、电气量采集模块、仿真弱电通讯模块、串口服务器、网络交换机、开关及指示灯；所述安装实训装置包括采集单元、控制单元、判断单元和显示单元；所述采集单元用于采集融合终端安装实训柜内电气量、状态及操作数据；所述控制单元用于融合终端安装实训柜工位选择、源输出控制、指示灯以及复位控制；所述判断单元用于集中器强电接线判断、智能融合终端强电接线判断和智能融合终端弱电接线判断；所述显示单元用于显示电路接线、操作结果、实时告警信息和错误回路信息。

进一步地，所述智能融合终端通过安装板的端子排与所述仿真弱电通讯模块采用485通讯连接，通过串口服务器/网络交换机与安装实训装置通信连接。

进一步地，所述集中器通过网络交换机与安装实训装置通信连接，将集中器采集的数据发送至采集单元。

进一步地，所述联合接线盒为三相四线电能计量联合接线盒，每路出线载流量20A；所述位移感知模块安装在所述联合接线盒内部，用于判断联合接线盒盖子的开关。

进一步地，所述表尾端子排安装在所述集中器和所述联合接线盒回路中间。

进一步地，所述虚负荷电源通过网络交换机与所述安装实训装置的控制单元通信，控制电源输出、停止、加量，模拟低压台区真实电气量，电压回路发生短路故障或电流回路发生开路时发出报警且关闭输出，同时将采集电源输出值或故障回路信息发送至安装实训装置。

进一步地，所述PLC驱动装置包括2个RS485通讯接口、16路数字量输入、4路模拟量输入和8路数字量输出；所述一个RS485通讯接口与所述虚负荷电源的控制源开关连接，另一个RS485通讯接口与所述电气量采集模块通讯，读取联合接线盒操作，通过网络交换机传输给所述安装实训装置。

进一步地，所述电气量采集模块读取回路电压、电流、功率因数数据，当电压回路发生断相，电流回路发生开路/短路时，电气量采集模块判断失压相或失流相并记录其相应的故障时间，并通过RS485通讯上传数据至所述PLC驱动装置，通过PLC驱动装置发送至安装实训装置。

进一步地，所述仿真弱电通讯模块包括仿真漏保通讯单元、仿真低压分路监测通讯单元、仿真温度信号通讯单元、仿真开入信号通讯单元；将安装板上的下接设备通讯端口接入所述的各仿真通讯单元，通过串口服务器/网络交换机将仿真数据信息传输至所述安装实训装置。

进一步地，所述的串口服务器包括百兆网口和RS485口。

进一步地，所述开关包括开始、结束、启动和停止按键，与所述PLC驱动装置连接，通过网络交换机将操作状态传输给所述安装实训装置；所述指示灯包括电源、运行、异常、故障不同色灯，安装实训装置的控制单元根据运行状态触发对应指示灯。

进一步地，所述融合终端安装实训柜包括有A、B两面，一面为一个培训工位。

一种基于所述用于培训的融合终端安装实训系统的方法，包括步骤：

启动融合终端安装实训系统，所述融合终端安装实训柜通电，所述采集单元采集设备通讯状态，通过所述控制单元选择至对应融合终端安装实训柜工位；

打开该工位各设备通讯接口，通过控制单元打开所述虚负荷电源，输出真实电压电流；

所述集中器开始通电，经所述采集单元和判断单元判断，若集中器初始状态接线无问题，指示灯运行灯亮；若集中器初始接线存在问题，指示灯异常灯亮，提醒学员接线存在问题，处理修改后，基于采集单元，判断单元判断后，再次控制指示灯亮；

指示灯运行灯亮后，学员安装接入智能融合终端，所述PLC驱动装置实时读取联合接线盒操作，所述采集单元通过网络交换机实时采集接线盒操作正确性，并通过所述显示单元显示操作结果；

安装完成后，所述采集单元采集到结束状态，采集单元通过串口服务器获取智能融合终端、集中器和虚负荷电源的电气量、仿真弱电通讯模块的数据，所述判断单元判断出集中器强电接线、融合终端强电接线和融合终端弱电接线正确性，通过所述显示单元显示错误回路和判断结果；

若安装过程中出现电流开路、电压短路，所述虚负荷电源通过网络交换机上发送实时告警信息至控制单元和显示单元，通过所述显示单元显示当前实时告警信息，通过所述控制单元复位所述融合终端安装实训柜。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明根据台区现场真实安装环境设计，含有智能融合终端、集中器、联合接线盒、仿真弱电通讯模块等，受训工作人员不仅可以了解现场低压台区融合终端硬件设备，还可以模拟现场多次反复练习带电安装融合终端，同时利用融合终端安装实训后台对安装接线全过程全记录以及操作正确性与否的智能判断，提高受训人员安装动手能力。

附图说明

图1是融合终端安装实训后台功能图。

图2是融合终端安装系统整体通讯图。

图3是融合终端安装系统使用流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本实施例提出的一种用于培训的融合终端安装实训系统，包括融合终端安装柜和融合终端安装实训后台，所述融合终端安装柜主要设备包括：智能融合终端及安装板、国网I型集中器、联合接线盒、位移感知模块、表尾端子排、虚负荷电源、PLC驱动装置、电气量采集模块、仿真弱电通讯模块、串口服务器、网络交换机、按键开关、指示灯等。

所述的智能融合终端可以采集电压、电流等遥测实时数据、遥信开入信号和温度信号，内部配置漏保单元、分路监测单元，安装板端子排与所述仿真弱电通讯模块用485通讯线连接，通过串口服务器/网络交换机将数据信息发送至所述融合终端安装实训后台。

所述的国网I型集中器可以采集电压、电流、功率因数等实时数据，通过网络交换机将数据发送至所述融合终端安装实训后台。

所述的联合接线盒为三相四线电能计量联合接线盒，每路出线载流量20A。

所述的位移感知模块安装在所述联合接线盒内部，用于判断接线盒盖子的开关。

所述的表尾端子排安装在所述国网I型集中器和所述联合接线盒回路中间，安装培训过程中会反复拧接集中器螺丝，为了螺丝滑丝后不用整体更换集中器，将表尾端子排一端接入集中器，另一端接入联合接线盒。

所述的虚负荷电源通过网络交换机受所述融合终端安装实训后台控制，控制电源输出、停止、加量，模拟低压台区真实电气量。所述虚负荷电源支持电压回路发生短路故障或电流回路发生开路时发出报警且关闭输出，所述融合终端安装实训后台与之通讯读取电源输出值和故障回路信息。

所述的PLC驱动装置包括2个RS485接口、16路数字量输入、4路模拟量输入、8路数字量输出，一个RS485通讯所述虚负荷电源控制源开关，一个RS485通讯所述电气量采集模块读取接线盒操作，通过网络交换机传输给所述融合终端安装实训后台。

所述的电气量采集模块读取回路电压、电流、功率因数等数据，当电压回路发生断相，电流回路发生开路/短路时，电气量采集模块能准确判断失压相或失流相并详细记录其相应的故障时间,并通过RS485通讯上传数据至所述PLC驱动装置。

所述的仿真弱电通讯模块包括仿真漏保通讯单元、仿真低压分路监测通讯单元、仿真温度信号通讯单元、仿真开入信号通讯单元，将融合终端安装板上的下接设备通讯端口接入对应仿真通讯单元，通过串口服务器/网络交换机将数据信息传输给所述融合终端安装实训后台。

所述的串口服务器包括百兆网口和RS485口，与所述仿真弱电通讯模块相连接，完成融合终端弱电接线正确性判断。

所述的网络交换机连接所述融合终端安装柜内的通讯设备，同时连接所述融合终端安装实训后台，完成后台和柜子的通讯交互。

所述的按键开关安装在柜子面板下方，包括开始、结束、启动、停止四个按键，与所述PLC驱动装置连接，通过网络交换机将操作状态传输给所述融合终端安装实训后台。

所述的指示灯安装在柜子面板上方，包括电源、运行、异常、故障不同色灯，所述融合终端安装实训后台根据柜子运行状态触发对应指示灯。

参看图1，所述的融合终端安装实训后台包括采集单元、控制单元、判断单元和显示单元。所述采集单元包括电气量采集、状态量采集和操作正确性采集。采集融合终端、集中器、源的电压电流功率因数等数据，采集融合终端、集中器、源、串口服务器、PLC五个通讯设备的通讯状态、融合终端安装柜的运行指示灯状态、操作开始结束状态，采集接线盒的操作记录、仿真弱电模块上送的弱电通讯报文信息。所述控制单元包括工位选择、源输出控制、屏柜指示灯以及装置复位。所述判断单元包括集中器强电接线判断、融合终端强电接线判断和融合终端弱电接线判断。所述显示单元可以在后台页面显示电路接线图、操作结果、实时告警和错误回路。后台根据采集单元采集的数据，经判断单元判断接线正确性，显示在后台页面对应位置。

参看图2，所述融合终端安装实训后台可以同时独立控制多个融合终端安装实训柜，每个柜子有A、B两面，每一面也是独立控制。以图2为参考，所述融合终端安装实训后台可同时独立控制20面，后台通过工位选择通讯到对应工位的网络交换机，经过网络交换机通讯到各工位的集中器、融合终端、PLC、源和串口服务器。仿真弱电通讯模块通过RS485上送报文数据至串口服务器，电气量采集模块通过RS485上送数据至PLC驱动装置，经PLC驱动装置处理得出接线盒操作，同时通过网络交换机上送接线盒操作至所述融合终端安装实训后台。所述PLC驱动装置可以通过RS485控制所述虚负荷电源的打开停止，同时所述融合终端安装实训后台通过网络交换机可以实现控制所述虚负荷电源的打开、关闭、加量。

参看图3，本实施例还提出一种基于所述融合终端安装实训系统的安装运行培训方法：

学员准备好以后，按下“启动”按键，所述融合终端安装实训柜通电，柜子电源灯亮，所述融合终端安装实训后台通过所述采集单元采集设备通讯状态，通过所述控制单元工位选择至对应工位，打开该工位各设备通讯接口，通过源输出控制模块打开所述虚负荷电源，输出真实电压电流。此时所述国网I型集中器开始通电，按下“开始”按键，经所述采集单元和判断单元判断，若集中器初始状态接线无问题，控制屏柜指示灯运行灯亮；若集中器初始接线存在问题，控制屏柜指示灯异常灯亮，提醒学员接线存在问题，处理修改后再次按下“开始”按键，经所述融合终端安装实训后台采集判断后，再次控制对应屏柜指示灯亮。屏柜指示灯运行灯亮后，学员安装接入融合终端，所述PLC驱动装置实时读取接线盒操作，所述融合终端安装实训后台通过网络交换机实时采集接线盒操作正确性，并通过所述显示单元在后台页面上显示操作结果。安装完成后按下“结束”按键，所述融合终端安装实训后台采集到结束状态，采集融合终端、集中器和源的电气量、仿真弱电通讯模块通过串口服务器上送的数据报文，经所述判断单元判断出集中器强电接线、融合终端强电接线和融合终端弱电接线正确性，通过所述显示单元在后台页面显示错误回路和判断结果。若安装过程中出现电流开路、电压短路，所述虚负荷电源通过网络交换机上送故障信息至所述融合终端安装实训后台，通过所述显示单元显示当前实时告警回路，可通过所述控制单元复位所述融合终端安装实训柜。

本发明提供的实训系统真实模拟现场安装环境，可以多次反复练习融合终端安装接入，同时能够满足融合终端安装正确性自动检查，训练学员动手能力，促进智能融合终端装置安装接线以及接线工艺标准化、规范化，解决了传统培训方式重视理论知识，缺乏现场实践的问题，实现了运维人员的快速培养。

Claims (3)

1.一种用于培训的融合终端安装实训系统，其特征在于，包括多个融合终端安装实训柜和与融合终端安装实训柜连接的安装实训装置，所述融合终端安装实训柜包括智能融合终端及安装板、集中器、联合接线盒、位移感知模块、表尾端子排、虚负荷电源、PLC驱动装置、电气量采集模块、仿真弱电通讯模块、串口服务器、网络交换机、开关及指示灯；所述智能融合终端通过安装板的端子排与所述仿真弱电通讯模块采用485通讯连接，通过串口服务器/网络交换机与安装实训装置通信连接；所述联合接线盒为三相四线电能计量联合接线盒，每路出线载流量20A；所述位移感知模块安装在所述联合接线盒内部，用于判断联合接线盒盖子的开关；所述PLC驱动装置包括2个RS485通讯接口、16路数字量输入、4路模拟量输入和8路数字量输出；所述PLC驱动装置的一个RS485通讯接口与所述虚负荷电源的控制源开关连接，PLC驱动装置的另一个RS485通讯接口与所述电气量采集模块通讯，读取联合接线盒操作，通过网络交换机传输给所述安装实训装置；

所述安装实训装置包括采集单元、控制单元、判断单元和显示单元；所述采集单元用于采集融合终端安装实训柜内电气量、状态及操作数据；所述电气量采集模块读取回路电压、电流、功率因数数据，当电压回路发生断相，电流回路发生开路/短路时，电气量采集模块判断失压相或失流相并记录其相应的故障时间，并通过RS485通讯上传数据至所述PLC驱动装置，通过PLC驱动装置发送至安装实训装置；

所述控制单元用于融合终端安装实训柜工位选择、源输出控制、指示灯以及复位控制；所述判断单元用于集中器强电接线判断、智能融合终端强电接线判断和智能融合终端弱电接线判断；所述显示单元用于显示电路接线、操作结果、实时告警信息和错误回路信息；

所述的串口服务器包括百兆网口和RS485口，所述融合终端安装实训柜包括有A、B两面，一面为一个培训工位；

所述虚负荷电源通过网络交换机与所述安装实训装置的控制单元通信，控制电源输出、停止、加量，模拟低压台区真实电气量，电压回路发生短路故障或电流回路发生开路时发出报警且关闭输出，同时将采集电源输出值或故障回路信息发送至安装实训装置；

所述仿真弱电通讯模块包括仿真漏保通讯单元、仿真低压分路监测通讯单元、仿真温度信号通讯单元、仿真开入信号通讯单元；将安装板上的下接设备通讯端口接入所述的仿真漏保通讯单元、仿真低压分路监测通讯单元、仿真温度信号通讯单元、仿真开入信号通讯单元，通过串口服务器/网络交换机将仿真数据信息传输至所述安装实训装置；

所述开关包括开始、结束、启动和停止按键，与所述PLC驱动装置连接，通过网络交换机将操作状态传输给所述安装实训装置；所述指示灯包括电源、运行、异常、故障不同色灯，安装实训装置的控制单元根据运行状态触发对应指示灯；

安装实训时：

启动融合终端安装实训系统，所述融合终端安装实训柜通电，所述采集单元采集设备通讯状态，通过所述控制单元选择至对应融合终端安装实训柜工位；

打开该工位各设备通讯接口，通过控制单元打开所述虚负荷电源，输出真实电压电流；

所述集中器外部接线回路开始通电，经所述采集单元和判断单元判断，若集中器外部接线回路初始状态接线无问题，指示灯运行灯亮；若集中器外部接线回路初始接线存在问题，指示灯异常灯亮，提醒学员接线存在问题，处理修改后，基于采集单元，判断单元判断后，再次控制指示灯亮；

指示灯运行灯亮后，学员安装接入智能融合终端，所述PLC驱动装置实时读取联合接线盒操作，所述采集单元通过网络交换机实时采集接线盒操作正确性，并通过所述显示单元显示操作结果；

安装完成后，所述采集单元采集到结束状态，采集单元通过串口服务器获取智能融合终端、集中器和虚负荷电源的电气量、仿真弱电通讯模块的数据，所述判断单元判断出集中器强电接线、融合终端强电接线和融合终端弱电接线正确性，通过所述显示单元显示错误回路和判断结果；

若安装过程中出现电流开路、电压短路，所述虚负荷电源通过网络交换机上发送实时告警信息至控制单元和显示单元，通过所述显示单元显示当前实时告警信息，通过所述控制单元复位所述融合终端安装实训柜。

2.根据权利要求1所述的用于培训的融合终端安装实训系统，其特征在于，所述集中器通过网络交换机与安装实训装置通信连接，将集中器采集的数据发送至采集单元。

3.根据权利要求1所述的用于培训的融合终端安装实训系统，其特征在于，所述表尾端子排安装在所述集中器和所述联合接线盒回路中间。