CN211403679U - 用电信息采集低压台区三相用户仿真装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，它包括外部电压源、信号源、跨台区故障模块、载波干扰模块、至少两个虚负荷电流源、至少两个故障模拟模块和至少两个三相四线智能电能表；所述外部电压源依次通过所述跨台区故障模块、所述载波干扰模块与至少两个故障模拟模块连接，所述外部电压源与所述信号源连接，所述信号源与至少两个虚负荷电流源连接，每个虚负荷电流源对应连接一个故障模拟模块，每个故障模拟模块通过一个载波衰减模块对应连接一个三相四线智能电能表；所述信号源和所述故障模拟模块通过CAN总线接口与上位机连接。

Description

用电信息采集低压台区三相用户仿真装置

技术领域

本实用新型涉及电力仿真培训领域，具体的说，涉及了一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置。

背景技术

随着智能电网的迅速发展和国家电网公司在泛在电力物联网建设方向的推进，对用电末端客户侧设备要求在信息收集、交互方面更加智能化、多元化和数据精细化，所以对电力营销（计量）工作人员不但要有常规计量作业能力的培训，而且要能够适应未来业务发展需要的培训。

当前针对电力营销（计量）工作人员的培训设备存在培训方式单一、系统性不强、培训标准和规范不统一、功能单一和缺乏灵活的升级手段，导致培训后人员实岗效果欠佳，履职能力提高有限，不利于新产品、新技术的培训推广使用，以及造成重复建设、设备冗余和资源耗散等问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，能够仿真低压台区单相用户用电信息采集场景，对低压台区单相用户用电信息采集闭环管理、线损管理、采集故障运维和计量故障运维的整个流程进行实训和考核。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，包括外部电压源、信号源、跨台区故障模块、载波干扰模块、至少两个虚负荷电流源、至少两个故障模拟模块和至少两个三相四线智能电能表；

所述外部电压源与所述跨台区故障模块连接，以向所述跨台区故障模块输出两路三相电压信号；

所述跨台区故障模块与所述载波干扰模块连接，用于进行跨台区切换，并在切换完成后根据预设选择规则选择一路三相电压信号输出到所述载波干扰模块；

所述载波干扰模块与至少两个故障模拟模块连接，将预设干扰信号与所述跨台区故障模块输出的三相电压信号进行叠加后输送至所述故障模拟模块；

所述外部电压源与所述信号源连接，用于向所述信号源输出相位同步信号；

所述信号源通过CAN总线接口与上位机连接，接收上位机下发的信号生成指令；

所述信号源分别与上位机和至少两个虚负荷电流源连接，根据所述信号生成指令和所述相位同步信号向每个所述虚负荷电流源提供三路电流信号，以及采样每个虚负荷电流源输出的三路电流信号；

每个虚负荷电流源对应连接一个故障模拟模块，用于对三路电流信号进行放大并发送至相应故障模拟模块；

每个故障模拟模块均通过CAN总线接口与上位机连接，根据上位机下发的故障模拟指令进行相应的故障模拟；

每个三相四线智能电能表通过一个载波衰减模块对应连接一个故障模拟模块，以采集所述故障模拟模块输出的三相故障模拟电压信号；

每个三相四线智能电能表还直接对应连接相应的故障模拟模块，以采集所述故障模拟模块输出的三相故障模拟电流信号。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过所述外部电压源、所述信号源、所述虚负荷电流源、所述跨台区故障模块、所述载波干扰模块、载波衰减模块、三相四线智能电能表构建了一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，通过上位控制机定义和修改每次要模拟的故障类型，使得故障模拟具有灵活性和动态性；同时还可以上传故障模拟后的信号至上位控制机，便于工作人员实时获知故障模拟情况；模拟、再现低压台区公配变总表用电信息采集场景，通过所述故障模拟模块的设置可以模拟各类采集、计量异常故障场景，以实现对低压台区公配变总表用电信息采集闭环管理、线损管理、采集故障运维和计量故障运维的整个流程进行实训和考核。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的原理框图。

图2是本实用新型的表位故障执行单元的结构示意图。

图3是本实用新型的电压错接故障模拟电路。

图4是本实用新型的电流错接故障模拟电路。

图5是本实用新型实施例2的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，包括外部电压源、信号源、跨台区故障模块、载波干扰模块、至少两个虚负荷电流源、至少两个故障模拟模块和至少两个三相四线智能电能表。

每个虚负荷电流源对应连接一个故障模拟模块，每个故障模拟模块通过一个载波衰减模块对应连接一个三相四线智能电能表；为便于理解，本实施例中所述虚负荷电流源、所述故障模拟模块和所述三相四线智能电能表的个数均为2个，分别表示为1#虚负荷电流源、2#虚负荷电流源、1#故障模拟模块、2#故障模拟模块、1#三相四线智能电能表和2#三相四线智能电能表；对应的，所述载波衰减模块的个数也为2个，分别表示为1#载波衰减模块和2#载波衰减模块。

所述外部电压源依次通过所述跨台区故障模块、所述载波干扰模块与1#故障模拟模块和2#故障模拟模块连接，所述信号源通过1#虚负荷电流源与1#故障模拟模块连接，所述信号源通过2#虚负荷电流源与2#故障模拟模块连接；1#故障模拟模块通过1#载波衰减模块与1#三相四线智能电能表连接，2#故障模拟模块通过2#载波衰减模块与2#三相四线智能电能表连接,1#故障模拟模块还直接与1#三相四线智能电能表连接，2#故障模拟模块还直接与2#三相四线智能电能表连接。

具体的，所述外部电压源，向所述跨台区故障模块输出两路三相电压信号，以及向所述信号源输出相位同步信号。

所述跨台区故障模块，用于进行跨台区切换，并在切换完成后根据预设选择规则选择一路三相电压信号输出到所述载波干扰模块。

所述载波干扰模块，将预设干扰信号与所述跨台区故障模块输出的三相电压信号进行叠加后输出至1#故障模拟模块和2#故障模拟模块；优选的，所述载波干扰模块的预设干扰信号的波形类型为正弦波、三角波或方波，所述预设干扰信号的幅度取值为0～5V，所述预设干扰信号的频率取值为0～10MHz。使用前，需要先设定干扰信号的波形、幅度和频率。

所述信号源通过CAN总线接口与上位机连接，接收上位机下发的信号生成指令；每个故障模拟模块均通过CAN总线接口与上位机连接，接收上位机下发的故障模拟指令；

所述信号源，根据所述相位同步信号和所述信号生成指令分别向1#虚负荷电流源和2#虚负荷电流源提供三相电流信号，以及采样1#虚负荷电流源和2#虚负荷电流源输出的三相电流信号上传至上位控制机。其中，提供给1#虚负荷电流源和2#虚负荷电流源的三相电流信号可以相同也可以不同。

1#虚负荷电流源，对三路电流信号进行放大并送至1#故障模拟模块；1#故障模拟模块根据所述故障模拟指令进行相应的故障模拟并输出相故障模拟电压信号和三相故障模拟电流信号；三相模拟电压信号经1#载波衰减模块衰减后被送入至1#三相四线智能电能表的电压回路进行三相故障模拟电压信号的采集；三相模拟电流信号被直接送入至1#三相四线智能电能表的电流回路进行三相故障模拟电流信号的采集。

2#虚负荷电流源，对三路电流信号进行放大并送至2#故障模拟模块；2#故障模拟模块根据所述故障模拟指令进行相应的故障模拟并输出相故障模拟电压信号和三相故障模拟电流信号；三相模拟电压信号经2#载波衰减模块衰减后被送入至2#三相四线智能电能表的电压回路进行三相故障模拟电压信号的采集；三相模拟电流信号被直接送入至2#三相四线智能电能表的电流回路进行三相故障模拟电流信号的采集。

其中，所述载波衰减模块的衰减中心频率分为270kHz和421kHz，衰减档位分为0dB、70dB和110dB三档，2种衰减中心频率和3档衰减档位可以自由组合成6种衰减模式，使用前，需要先预设每个载波衰减模块的衰减模式，衰减模式设定后，所述载波衰减模块按预设衰减模式对电压信号进行衰减。

可以理解，所述信号源向1#虚负荷电流源和2#虚负荷电流源提供三相电流信号可以相同也可以不同，1#故障模拟模块和2#故障模拟模块接收到的故障模拟指令可以相同也可以不同，1#载波衰减模块和2#载波衰减模块的预设衰减模式可以相同也可以不同。

具体的，1#故障模拟模块和2#故障模拟模块的结构相同，均包括表位故障控制单元和表位故障执行单元，所述表位故障控制单元分别与所述虚负荷电流源和所述载波干扰模块和上位机通讯连接，用于根据所述故障指令控制所述表位故障执行单元相应的继电器动作；

如图2所示，为所述表位故障执行单元的一个实施例，具体的，所述表位故障执行单元包括电压错接故障模拟电路和电流错接故障模拟电路，所述电压错接故障模拟电路包括依次连接的档位切换电路、电压错相序切换电路和电压断相切换电路，具体参见图3；所述电流错接故障模拟电路包括依次连接的电流短路切换电路、电流反极性切换电路、电流开路切换电路和电流错相序切换电路，具体参见图4；

本实施例通过所述外部电压源、所述信号源、所述虚负荷电流源、所述跨台区故障模块、所述载波干扰模块、载波衰减模块、三相四线智能电能表构建了一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，通过上位控制机定义和修改每次要模拟的故障类型，使得故障模拟具有灵活性和动态性；同时还可以上传故障模拟后的信号至上位控制机，便于工作人员实时获知故障模拟情况可以模拟、再现低压台区公配变总表用电信息采集场景，通过所述故障模拟模块的设置可以模拟各类采集、计量异常故障场景，以实现对低压台区公配变总表用电信息采集闭环管理、线损管理、采集故障运维和计量故障运维的整个流程进行实训和考核。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：如图5所示，所述信号源包括至少六路信号合成电路，每路信号合成电路包括波形合成电路、锁相环电路、D/A转换电路、低通滤波电路和波形输出单元，所述波形合成电路根据所述信号生成指令生成一路数字电流信号发送给所述锁相环电路，所述锁相环电路根据所述相位同步信号实现所述数字电流信号与所述外部电压源的相位同步；所述D/A转换电路将数字电流信号转换为模拟电流信号，并通过所述低通滤波电路滤波后送至所述波形输出单元。

所述波形合成电路、所述锁相环电路、所述D/A转换电路、所述低通滤波电路和所述波形输出单元均可以采用现有的电路来实现，例如所述波形合成电路可以采用555定时芯片组成的震荡电路，所述低通滤波电路可以采用TLC041集成滤波芯片。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，其特征在于：包括外部电压源、信号源、跨台区故障模块、载波干扰模块、至少两个虚负荷电流源、至少两个故障模拟模块和至少两个三相四线智能电能表；

所述外部电压源与所述跨台区故障模块连接，以向所述跨台区故障模块输出两路三相电压信号；

所述跨台区故障模块与所述载波干扰模块连接，用于进行跨台区切换，并在切换完成后根据预设选择规则选择一路三相电压信号输出到所述载波干扰模块；

所述载波干扰模块与至少两个故障模拟模块连接，将预设干扰信号与所述跨台区故障模块输出的三相电压信号进行叠加后输送至每个故障模拟模块；

所述外部电压源与所述信号源连接，用于向所述信号源输出相位同步信号；

所述信号源通过CAN总线接口与上位机连接，接收上位机下发的信号生成指令；

所述信号源分别与上位机和至少两个虚负荷电流源连接，根据所述信号生成指令和所述相位同步信号向每个所述虚负荷电流源提供三路电流信号，以及采样每个虚负荷电流源输出的三路电流信号；

每个虚负荷电流源对应连接一个故障模拟模块，用于对三路电流信号进行放大并发送至相应故障模拟模块；

每个故障模拟模块均通过CAN总线接口与上位机连接，根据上位机下发的故障模拟指令进行相应的故障模拟；

每个三相四线智能电能表通过一个载波衰减模块对应连接一个故障模拟模块，以采集所述故障模拟模块输出的三相故障模拟电压信号；

每个三相四线智能电能表还直接对应连接相应的故障模拟模块，以采集所述故障模拟模块输出的三相故障模拟电流信号。

2.根据权利要求1所述的用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，其特征在于：所述故障模拟模块包括表位故障控制单元和表位故障执行单元，所述表位故障控制单元分别与所述虚负荷电流源、所述载波干扰模块和上位机通讯连接，用于根据上位机下发的表位故障指令控制所述表位故障执行单元相应的继电器动作；

所述表位故障执行单元包括电压错接故障模拟电路和电流错接故障模拟电路，所述电压错接故障模拟电路包括依次连接的档位切换电路、电压错相序切换电路和电压断相切换电路；所述电流错接故障模拟电路包括依次连接的电流短路切换电路、电流反极性切换电路、电流开路切换电路和电流错相序切换电路。

3.根据权利要求1所述的用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，其特征在于：所述信号源包括至少六路信号合成电路，每路信号合成电路包括波形合成电路、锁相环电路、D/A转换电路、低通滤波电路和波形输出单元，所述波形合成电路根据所述信号生成指令生成一路数字电流信号发送给所述锁相环电路，所述锁相环电路根据所述相位同步信号实现所述数字电流信号与所述外部电压源的相位同步；所述D/A转换电路将数字电流信号转换为模拟电流信号，并通过所述低通滤波电路滤波后送至所述波形输出单元。

4.根据权利要求1所述的用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，其特征在于：所述载波衰减模块的衰减中心频率分为270kHz和421kHz，衰减档位分为0dB、70dB和110dB三档。

5.根据权利要求1所述的用电信息采集低压台区三相用户仿真装置，其特征在于：所述载波干扰模块的预设干扰信号的波形类型为正弦波、三角波或方波，所述预设干扰信号的幅度取值为0～5V，所述预设干扰信号的频率取值为0～10MHz。

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