CN210200048U - 一种可编程控制的线路故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可编程控制的线路故障模拟装置，属于教学仪器设备领域，一种可编程控制的线路故障模拟装置，包括封装壳体和故障模拟电路，封装壳体的上端设置有断路器底座，断路器底座的上端插接有断路器手柄，封装壳体的左右两侧均设置有主线路连接接口，封装壳体的前端分别设置有供电接口和通讯接口，故障模拟电路包括辅助电路、继电器、开关量控制模块、插拔式断路器、实验主线路、供电模块接口和通讯模块接口，它设计了专用的故障模拟电路，通过故障模拟电路进行模拟学习，并在故障模拟电路中设计通讯接口模块，使其可以与计算机进行远程控制，使得模拟过程更加便利，劳动强度低，效率高，不易出错，减轻了教师的工作负担。

Description

一种可编程控制的线路故障模拟装置

技术领域

本实用新型涉及教学仪器设备领域，更具体地说，涉及一种可编程控制的线路故障模拟装置。

背景技术

在电工、信号工的教学和培训过程中，需要让学员练习检测、维修线路故障。这些线路既包括高压、低压供电线路，也包括信号传输线路。在现有线路故障检测相关的教学设备中，无法有效实施线路通、断状态的模拟，更无法自动监测学员对故障的处理流程是否符合职业标准的要求。例如通常需要物理破坏的方式造成某条线路断路，导致线路故障的设置和排除均耗时耗力。当检测、维修该断路线路时，按照职业技能标准，需要进行若干关联操作。例如，需要先切断供电，然后再根据故障类型逐步检查，直到发现故障点。

现有条件下，学员操作过程中，教师或考评员必须通过人工的方式检查该学员是否按照规范要求进行了关联操作，劳动强度大、效率低且易出错。缺乏对通断路、线路故障检查以及维修操作的模拟装置，因此需要一种能够满足自动化管理需求线路故障模拟装置。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种教学仪器设备，它设计了专用的故障模拟电路，通过故障模拟电路进行模拟学习，并在故障模拟电路中设计通讯接口模块，使其可以与计算机进行远程控制，使得模拟过程更加便利，劳动强度低，效率高，不易出错，减轻了教师的工作负担。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种可编程控制的线路故障模拟装置，包括封装壳体和故障模拟电路，所述封装壳体的上端设置有断路器底座，所述断路器底座的上端插接有断路器手柄，所述封装壳体的左右两侧均设置有主线路连接接口，所述封装壳体的前端分别设置有供电接口和通讯接口，所述故障模拟电路包括辅助电路、继电器、开关量控制模块、插拔式断路器、实验主线路、供电模块接口和通讯模块接口，所述辅助电路由普通电路和插拔式断路器组成环路，所述辅助电路连接至开关量控制模块的开关量采集接口，所述实验主线路上串联有继电器，所述继电器的控制辅助电路连接至开关量控制模块的开关量输出接口，所述继电器通过导线连接有供电模块接口，所述开关量控制模块设置有通讯模块接口。它设计了专用的故障模拟电路，通过故障模拟电路进行模拟学习，并在故障模拟电路中设计通讯接口模块，使其可以与计算机进行远程控制，使得模拟过程更加便利，劳动强度低，效率高，不易出错，减轻了教师的工作负担。

进一步的，所述辅助电路的一端连接至开关量采集通用引脚DI.COM，另一端连接至开关量采集的常闭引脚DI.NO，正常情况下，插拔式断路器处于正常连接状态，因此辅助电路在开关量控制模块的驱动下，处于带电运行状态。当插拔式断路器被拔下时，会形成辅助电路断路，此时开关量采集接口能够采集到电路断路的状态信号。当插拔式断路器被重新安装上时，辅助电路重新形成闭路，此时开关量采集接口能够采集到电路连通的状态信号。通过对辅助电路通断状态的对比，可以准确检测学员的操作过程。

进一步的，所述继电器的辅助控制电路一端连接至开关量输出的公共引脚DO.COM，另一端连接至开关量输出的常开引脚DO.NC，通过公共引脚DO.COM和常开引脚DO.NC对继电器进行供电，使得继电器可以正常工作。

进一步的，所述供电模块接口的正极与继电器的辅助控制电路连接，且供电模块接口的负极与开关量控制模块的DO.COM引脚连接，通过供电接口模块对开关量控制模块和继电器进行同时供电。

进一步的，所述通讯模块接口为485串行通讯接口，用于本装置和远端控制计算机之间的通讯连接，但本方案不限制通讯接口方式和类型，可以是有线通讯，也可以采用无线通讯方式。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本方案设计了专用的故障模拟电路，通过故障模拟电路进行模拟学习，并在故障模拟电路中设计通讯接口模块，使其可以与计算机进行远程控制，使得模拟过程更加便利，劳动强度低，效率高，不易出错，减轻了教师的工作负担。

(2)辅助电路的一端连接至开关量采集通用引脚DI.COM，另一端连接至开关量采集的常闭引脚DI.NO，正常情况下，插拔式断路器处于正常连接状态，因此辅助电路在开关量控制模块的驱动下，处于带电运行状态。当插拔式断路器被拔下时，会形成辅助电路断路，此时开关量采集接口能够采集到电路断路的状态信号。当插拔式断路器被重新安装上时，辅助电路重新形成闭路，此时开关量采集接口能够采集到电路连通的状态信号。通过对辅助电路通断状态的对比，可以准确检测学员的操作过程。

(3)继电器的辅助控制电路一端连接至开关量输出的公共引脚DO.COM，另一端连接至开关量输出的常开引脚DO.NC，通过公共引脚DO.COM和常开引脚DO.NC对继电器进行供电，使得继电器可以正常工作。

(4)供电模块接口的正极与继电器的辅助控制电路连接，且供电模块接口的负极与开关量控制模块的DO.COM引脚连接，通过供电接口模块对开关量控制模块和继电器进行同时供电。

(5)通讯模块接口为485串行通讯接口，用于本装置和远端控制计算机之间的通讯连接，但本方案不限制通讯接口方式和类型，可以是有线通讯，也可以采用无线通讯方式。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构俯视图；

图3为本实用新型的故障模拟电路图。

图中标号说明：

1封装壳体、2断路器底座、3断路器手柄、4主线路连接接口、5供电接口、6通讯接口、11辅助电路、12继电器、13开关量控制模块、14插拔式断路器、15实验主线路、16供电模块接口、17通讯模块接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3，一种可编程控制的线路故障模拟装置，包括封装壳体1和故障模拟电路，请参阅图1-3，封装壳体1的上端设置有断路器底座2，封装壳体1采用绝缘性能好的塑料材质，断路器底座2的上端插接有断路器手柄3，断路器底座2和断路器手柄3共同构成插拔式断路器14，其中断路器底座2固定在封装壳体1表面，断路器手柄3可以自由活动,学员在使用时，可以根据需要拔下或插入断路器手柄3。封装壳体1的左右两侧均设置有主线路连接接口4，主线路连接接口4可以使用任意形式的接口，例如航空插头接口、螺丝压线的栅栏式接线端子、插拔式接线端子等。为提高装置接线的稳定性，推荐使用航空插头接口,接口线芯数根据主线路实际情况确定。封装壳体1的前端分别设置有供电接口5和通讯接口6，供电接口5推荐但不限于航空插头接口。当使用有线通讯方案时，通讯接口6用于连接本装置与远程控制主机之间的通讯线缆。当使用无线通讯方案时，通讯接口6用于连接无线信号收发天线。与其他接口相同，此处通讯接口6推荐但不限于航空插头接口。故障模拟电路包括辅助电路11、继电器12、开关量控制模块13、插拔式断路器14、实验主线路15、供电模块接口16和通讯模块接口17，辅助电路11由普通电路和插拔式断路器14组成环路，辅助电路11连接至开关量控制模块13的开关量采集接口，实验主线路15上串联有继电器12，继电器12的控制辅助电路连接至开关量控制模块13的开关量输出接口，继电器12通过导线连接有供电模块接口16，开关量控制模块13设置有通讯模块接口17。

请参阅图2，辅助电路11的一端连接至开关量采集通用引脚DI.COM，另一端连接至开关量采集的常闭引脚DI.NO，正常情况下，插拔式断路器14处于正常连接状态，因此辅助电路11在开关量控制模块13的驱动下，处于带电运行状态。当插拔式断路器14被拔下时，会形成辅助电路11断路，此时开关量采集接口能够采集到电路断路的状态信号。当插拔式断路器14被重新安装上时，辅助电路11重新形成闭路，此时开关量采集接口能够采集到电路连通的状态信号。通过对辅助电路11通断状态的对比，可以准确检测学员的操作过程。

请参阅图2，继电器12的辅助控制电路一端连接至开关量输出的公共引脚DO.COM，另一端连接至开关量输出的常开引脚DO.NC，通过公共引脚DO.COM和常开引脚DO.NC对继电器12进行供电，使得继电器12可以正常工作。供电模块接口16的正极与继电器12的辅助控制电路连接，且供电模块接口16的负极与开关量控制模块13的DO.COM引脚连接，通过供电接口模块16对开关量控制模块13和继电器12进行同时供电。通讯模块接口17为485串行通讯接口，用于本装置和远端控制计算机之间的通讯连接，但本方案不限制通讯接口方式和类型，可以是有线通讯，也可以采用无线通讯方式。

本方案在具体实施时：

1.系统连接及初始化

首先将主线路连接接口4两端分别连接至实验主线路15两端，让本装置串联在需要模拟故障的线路中。

将外部的供电接口5连接至供电电源。

将通讯接口6连接至远程计算机的对应通讯接口。

将插拔式断路器手柄3插入到断路器底座2中。

远程计算机不对本装置发送任何控制命令。

此时，系统自动完成初始化操作，主线路为通路状态，辅线路为通路状态。

2.设置线路故障

操作远程控制计算机，向本设备发送“设置故障”命令。

开关量控制模块13在接收到命令后，连通开关量输出接口DO.COM和DO.NC，此时继电器12辅助线路得电，继电器12主线路断开，实验主线路15呈断路状态，线路故障完成。

3.线路故障点检测和维修

当学员检测或维修某个故障节点时，首先拔下该故障点模拟装置上的断路器手柄3，代表开始检测线路，然后重新安装断路器手柄3，代表线路维修完成。

学员对断路器的插拔操作会引起装置中辅助电路的通断。由于辅助电路11与开关量控制模块13的开关量采集端口(DI.COM、DI.NO)连接，因此控制模块可以实时获取学员的操作状态，并上传至远程控制计算机。

4.故障清除

当学员正确完成了线路故障检测、维修后，远程控制计算机向装置的开关量控制模块13发送“故障清除”的指令。开关量控制模块13切断开关量输出端口DO.COM和DO.NC，使继电器12辅助电路呈开路状态，进而使继电器12主电路呈闭合状态。此时，实验主线路15为通路，线路故障清除。

5.关联操作管理

若职业技能标准或岗位工作标准中，规定某个故障必须进行一系列关联操作，则需要在每个关联操作的检查点(评分点)安装本装置，采集学员在每个节点的操作和状态。学员需要依据标准规定，依次操作每个关联节点，最终才能完成故障检查和排除任务。

应用举例：

假设学员排除故障C之前，需要依次关闭掉节点A、B，则认为A、B是C的关联操作点，因此在设计线路实验系统时，可以在A、B、C点均放置一套本发明装置，并连接到远程控制计算机。试验初始化时，通过远程自动控制，给A、B节点分别发送“清除故障”命令，给节点C发送“设置故障命令”，最终使A、B连通，C断路。

在故障检测和排除过程中，远程控制计算机自动检查节点A、B、C的状态。计算机首先采集到学员拔下断路器手柄3的操作状态，然后接收到学员插入断路器手柄3的状态，可以据此判断该学员是否完成了指定节点的检测和维修。

学员是否按照正确顺序操作了所有关联节点，由安装在远程控制计算机上的软件程序来判断。软件程序通过分析学员每次操作的节点序号以及时间，可以得出该学员的操作顺序，再结合每个节点的操作步骤是否正确、完整，可以判定该学员对当前故障是否进行了正确的处理。

6.设备组网

当一台远程计算机同时控制多个本装置时，可以将本装置组网。本装置组网前，需要在开关量控制模块13中，为每一个装置设置不同的地址。同一个网络中的装置使用不同的地址即可，不同网络中的装置对地址是否重复没有要求。组网方式根据本发明装置所选用的通讯方式确定。例如采用485串行通讯时，可以将每个装置通讯模块接口17中的A引脚和B引脚分别串联后组网，并由远程计算机做通讯主控端。

本方案设计了专用的故障模拟电路，通过故障模拟电路进行模拟学习，并在故障模拟电路中设计通讯接口模块17，使其可以与计算机进行远程控制，使得模拟过程更加便利，劳动强度低，效率高，不易出错，减轻了教师的工作负担。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可编程控制的线路故障模拟装置，包括封装壳体(1)和故障模拟电路，其特征在于：所述封装壳体(1)的上端设置有断路器底座(2)，所述断路器底座(2)的上端插接有断路器手柄(3)，所述封装壳体(1)的左右两侧均设置有主线路连接接口(4)，所述封装壳体(1)的前端分别设置有供电接口(5)和通讯接口(6)，所述故障模拟电路包括辅助电路(11)、继电器(12)、开关量控制模块(13)、插拔式断路器(14)、实验主线路(15)、供电模块接口(16)和通讯模块接口(17)，所述辅助电路(11)由普通电路和插拔式断路器(14)组成环路，所述辅助电路(11)连接至开关量控制模块(13)的开关量采集接口，所述实验主线路(15)上串联有继电器(12)，所述继电器(12)的控制辅助电路连接至开关量控制模块(13)的开关量输出接口，所述继电器(12)通过导线连接有供电模块接口(16)，所述开关量控制模块(13)设置有通讯模块接口(17)。

2.根据权利要求1所述的一种可编程控制的线路故障模拟装置，其特征在于：所述辅助电路(11)的一端连接至开关量采集通用引脚DI.COM，另一端连接至开关量采集的常闭引脚DI.NO。

3.根据权利要求1所述的一种可编程控制的线路故障模拟装置，其特征在于：所述继电器(12)的辅助控制电路一端连接至开关量输出的公共引脚DO.COM，另一端连接至开关量输出的常开引脚DO.NC。

4.根据权利要求1所述的一种可编程控制的线路故障模拟装置，其特征在于：所述供电模块接口(16)的正极与继电器(12)的辅助控制电路连接，且供电模块接口(16)的负极与开关量控制模块(13)的DO.COM引脚连接。

5.根据权利要求1所述的一种可编程控制的线路故障模拟装置，其特征在于：所述通讯模块接口(17)为485串行通讯接口。

Images