安全電壓環(huán)境下電能計量培訓裝置系統設計

作者 梁永昌¹賈宏偉^2,3 1.廣東電網(wǎng)有限責任公司東莞供電局，廣東東莞523000 2.廣東省電力工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東廣州510000 3.廣東電網(wǎng)有限責任公司教育培訓評價(jià)中心廣東廣州510000

　　摘要：目前電網(wǎng)公司的裝表接電和錯誤接線(xiàn)的培訓分別用不同的裝置進(jìn)行。裝表接電培訓過(guò)程中通常不通電，即使通電采用的也是100V，220V和380V的電壓。而錯誤接線(xiàn)是在通電的情況下進(jìn)行，并不能直觀(guān)的看到具體的接線(xiàn)的錯誤所在。本文設計一個(gè)多功能裝表接電培訓裝置，本培訓裝置集成了裝表接電，錯誤接線(xiàn)的培訓功能，并且采用安全電壓范圍內的電壓信號對電能表正常工作的各電壓信號進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀(guān)的進(jìn)行裝表接電和錯誤接線(xiàn)的學(xué)習。

　　關(guān)鍵詞：裝表接電;錯誤接線(xiàn);培訓;安全電壓

　　0引言

　　目前電網(wǎng)公司所使用的裝表接電培訓裝置多數只能夠進(jìn)行接線(xiàn)的操作，而操作的結果是否正確是由培訓人員檢查或學(xué)員自查來(lái)判斷，但學(xué)員在自主練習的時(shí)候經(jīng)常是沒(méi)有培訓師在場(chǎng)，而學(xué)員自己的自查能力是需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培訓才能夠建立起來(lái)。同時(shí)，在接線(xiàn)過(guò)程中所犯的錯誤對于電能計量會(huì )有怎么樣的影響也無(wú)從判斷或學(xué)習。

　　電網(wǎng)公司所使用的錯誤接線(xiàn)仿真裝置在電路上是封閉的，學(xué)員看到的是接好線(xiàn)的前面板部分，通過(guò)測量相關(guān)的電壓電流來(lái)判斷接線(xiàn)是否正確及錯誤接線(xiàn)的錯誤類(lèi)型。但是相應的錯誤發(fā)生時(shí)接線(xiàn)的具體情況確無(wú)法直觀(guān)的體現出來(lái)。例如，當發(fā)生電流互感器二次端K1K2接反向，從測量中可以判斷出電流接反，但是沒(méi)有直接的看到是怎么樣的接反。再如，如果經(jīng)過(guò)測量發(fā)現電壓缺項，但是從實(shí)際接線(xiàn)中卻不知道具體問(wèn)題出在了哪里，可能是少接了電壓線(xiàn)，也可能是接了但接觸不良?，F實(shí)工作環(huán)境中的一個(gè)電壓回路的錯誤點(diǎn)在裝表接電過(guò)程中可能有很多個(gè)，而在錯誤接線(xiàn)中就只顯示出一種效果。另外，目前的錯誤接線(xiàn)仿真培訓裝置所仿真的環(huán)境是電壓值為220V或100V，電壓相對高，電流相對大，雖然更接近實(shí)際情況，但是就培訓而言，相對安全隱患就大些，就使得只有一定的操作經(jīng)驗的學(xué)員才可以進(jìn)行相應的練習，這就形成了一種比較矛盾的現象，最需要被培訓和練習的學(xué)員卻因為安全隱患方面的顧慮而不能比較方便和充分的學(xué)習和練習。

　　1系統結構

　　本文所設計的培訓裝置是在目前所使用的裝表接電培訓裝置基礎上，加入一個(gè)控制顯示系統，可以直接測試并顯示接線(xiàn)是否正確。如果接線(xiàn)錯誤，則可指示出錯誤的類(lèi)型和線(xiàn)路。而且，本裝置采用的電壓電流信號全部是在安全的范圍之內，不會(huì )造成人身觸電的事故發(fā)生。既可以使學(xué)員在安全的環(huán)境下獨立練習裝表接電作業(yè)，又可以實(shí)時(shí)的看到作業(yè)的結果，及不同錯誤所造成的影響，同時(shí)對錯誤接線(xiàn)這一項目進(jìn)行學(xué)習。

　　2控制顯示系統硬件方案設計

　　控制顯示系統的主要功能是通過(guò)發(fā)出和接收信號來(lái)確定相應的接線(xiàn)回路是否正確。當線(xiàn)路接線(xiàn)正確的時(shí)候，則控制系統得到正確的電壓、電流功率等信息;如果接線(xiàn)錯誤，則可以根據顯示器顯示的相應的電壓電流仿真信號來(lái)判斷錯誤的類(lèi)型和發(fā)生的線(xiàn)路?？刂骑@示系統所采用的電壓信號和電流信號均在安全電壓、電流范圍之內。

　　常見(jiàn)的電能表接線(xiàn)方式包括單相、三相四線(xiàn)、三相三線(xiàn)，經(jīng)互感器或不經(jīng)互感器等。本培訓裝置在硬件配制上根據不同接線(xiàn)方式需要將仿真互感器等配備齊，而不同的電能表則通過(guò)控制顯示系統來(lái)模擬仿真。需要進(jìn)行哪種方式的練習或者培訓就切換至相應的模式即可。以經(jīng)互感器三相四線(xiàn)電能表接線(xiàn)為例。如圖1。

　　以三相四線(xiàn)電能表為例，電能表共有10個(gè)接線(xiàn)端子。端子1、2、3為一組接A項，其中端子1、3為接A項電流，端子2接A項電壓。相應端子4、5、6為一組接B項，端子7、8、9為一組接C項。10接N線(xiàn)。在正確接線(xiàn)的時(shí)候分別經(jīng)由接線(xiàn)盒再接到電壓電流互感器的接線(xiàn)端子上。

　　本控制器共設前后面板各10個(gè)接口端子，前10個(gè)端子是仿真電能表的10個(gè)接線(xiàn)接線(xiàn)端子，分別以1、2…10來(lái)代表，后10個(gè)端子負責發(fā)出標準三相四線(xiàn)的電壓、電流仿真信號分別以1’、2’…10’來(lái)代表，仿真信號要符合三相電壓電流相間差別120度的關(guān)系，同時(shí)可以根據需要設置成不同的功率因數。檢查接線(xiàn)是否正確的工作原理是：控制器應能發(fā)出10個(gè)不同的信號以區別ABCN的電壓電流信號，其中實(shí)際運行中的三相電流信號可以由控制器1’、4’、7’端子分別發(fā)出相位相差120度的交流電壓信號來(lái)模擬，而實(shí)際運行中的三相電壓信號也需要由控制器2’、5’、8’端子分別發(fā)出相位相差120度的交流電壓信號來(lái)模擬。所有的仿真信號均接在相應的互感器端子上。仿真電能表的10個(gè)端子分別檢測接收到的電壓信號并進(jìn)行相應的計算。如，在正確接線(xiàn)的情況下，1、4、7端子經(jīng)接線(xiàn)盒到互感器(1’、4’、7’)再給接線(xiàn)盒回到3、6、9端子，端子1和3、4和6、7和9的信號應該是相同的，1、4、7相位相差120度;端子2、5、8也具備類(lèi)似的關(guān)系。在接線(xiàn)不對的情況下，如端子2無(wú)電壓，則表明B相的相應回路有斷路，即缺相，而具體原因可以直觀(guān)的體現在B項回路里的各個(gè)環(huán)節。再如，如果1和4的相位差為60度，則可能是A相互感器反接。

　　3培訓裝置功能方案設計

　　控制顯示系統可根據需要處于兩種工作模式，即裝表接電培訓模式和錯誤接線(xiàn)培訓模式。在處于裝表接電工作模式中，學(xué)員按照裝表接電練習，在練習結束后，顯示系統應能顯示接電結果是否正確，并顯示三相電壓電流大小有功功率等，具體顯示數據內容可參考電能表的功能;另外也應可以顯示出相應的六角圖，方便學(xué)員學(xué)習。如果發(fā)生接線(xiàn)錯誤，學(xué)員也可以根據控制器的顯示分析出錯誤發(fā)生的線(xiàn)路，并且可以直觀(guān)的看到相應的接線(xiàn)錯誤對計量會(huì )造成怎樣的影響。在處于錯誤接線(xiàn)的培訓中，可以由培訓師事先設置好相應的錯誤接線(xiàn)，由學(xué)員在控制器的面板上讀取所需的電壓電流信號，進(jìn)而判斷接線(xiàn)的錯誤類(lèi)型。此時(shí)再顯示相應的六角圖及錯誤接線(xiàn)類(lèi)型的答案，再把學(xué)員的判斷與控制器的顯示相比較查看學(xué)員的學(xué)習效果。同時(shí)學(xué)員也可以實(shí)際操作修改接線(xiàn)，再通過(guò)控制器來(lái)直接驗證修改的接線(xiàn)是否正確。

　　4結語(yǔ)

　　本培訓裝置集成了裝表接電，錯誤接線(xiàn)的培訓功能，并且采用安全電壓范圍內的電壓信號對電能表正常工作的各電壓信號進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀(guān)的進(jìn)行裝表接電和錯誤接線(xiàn)的學(xué)習。同時(shí)可以在以下方面進(jìn)行進(jìn)一步的完善：

　　1、該系統方案集成的裝表接電和錯誤接線(xiàn)的功能，也可以根據需要把用電檢查所需要的功能一并集成進(jìn)來(lái)。

　　2、該系統中方案的缺點(diǎn)是相應的數據測試全部由控制器完成，學(xué)員直接從控制器讀取，區別于實(shí)際工作中用萬(wàn)用表和環(huán)形電流表測量。

　　3、該系統全部采用安全電壓電流以下的信號，學(xué)員可以安全學(xué)習練習，并且可以多角度直接學(xué)習接線(xiàn)和計量及他們之間的關(guān)系，但未集成進(jìn)相應的安全意識的環(huán)節。

　　參考文獻：

　　[1]白冰 . 三相三線(xiàn)有功電能表錯誤接線(xiàn)解析 [M]. 北京 ：中國 電力出版社，2008 ：1

　　[2]喬新國，張濤，宋佳音 . 電能計量裝置全真錯誤接線(xiàn)檢測培訓考核系統的實(shí)現 [J]. 電氣自動(dòng)化，2012，34(6)：56-57.

　　[3]電能計量錯誤接線(xiàn)檢查培訓系統的設計[D].碩士論文,華北電力大學(xué)

　　[4]QIAO Xin-guo，ZHANG Tao，SONG Jia-yin.The Implementation of Training and Assessment System on the Real False Wiring Testing of the Electric Energy Measurement Device[J].Electrical Automation，2012，34(6)：56-57.

　　[5]喬新國等.電能計量裝置全真錯誤接線(xiàn)檢測培訓考核系統; 中國， 201120233407 0[P]2011.11.1

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第1期第77頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處