电力计量装置模拟现场工作台及模拟现场故障方法与流程

1.本发明涉及电力计量管理技术领域，具体涉及一种用于对电能计量工作人员，用电检查员，抄表员进行测试培训的电力计量装置模拟现场工作台及模拟现场故障方法。


背景技术：

2.电力工业发展迅猛，为了保证电力工业生产、电能计量能准确地进行，需要依靠精准的仪器仪表来进行电能计量，一旦电能表计量过程中出现错误，就有可能会给用户或供电企业带来极大的经济损失。为了把握好这一重要环节，电能计量人员也必须要具备更高的业务素质和工作技能，在正式工作之前需要掌握三相三线、三相四线制电能表接线中所出现的各种故障类型，才能在以后的工作中从容应对各种状况，因此对电网中即将上岗的工作人员进行培训是必不可少的。
3.目前采用的计量装置错误接线培训设备，三相四线只是在互感器二次与电能表之间上进行操作，设置一些简单的错误接线，不能进行电流互感器一次测量和二次测量；三相三线计量装置没有电压互感器一次失压故障设置；与电力计量实际工作现场计量装置不同，直观性差，不能实现现场配线实际操作，达不到预期培训效果，不能让工作人员真正掌握计量装置的工作原理及组成部分。


技术实现要素：

4.本发明就是针对上述问题，提供一种电力计量装置模拟现场工作台，可模拟现场多种错接线功能和配线功能，包括单相失压、全失压、断相、单相失流、全失流、电压不平衡、电流不平衡、逆相序、电线反接，以及三相四线电流互感器一次测量和二次测量、三相三线电压互感器一次失压故障设置，实现现场配线实际操作设置。现场模拟程度高，易于操作，安全性高。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：电力计量装置模拟现场工作台，包括壳体，所述的壳体内分区布设pt和ct模拟装置隔间1、三相四线计量装置隔间2、三相三线计量装置隔间3、主控制箱隔间4、电源和负载装置隔间5，共五个嵌入式隔间，每个隔间均设置有可开关门；所述的pt和ct模拟装置隔间1内设置第一仿真三相三线电压互感器22、第二仿真三相三线电压互感器23、第一仿真三相三线电流互感器24和第二仿真三相三线电流互感器25，用于模拟实际工作现场中的三相三线pt（电压互感器）和ct（电流互感器）设备；所述的三相四线计量装置隔间2内设置有三相四线电能表6及其接线端子排，以及三相四线电流互感器26、表前开关20；所述的三相三线计量装置隔间3内设置三相三线电能表7及其接线端子排，以及三个电压表；所述的主控制箱隔间4内设置有第一电压选择开关8、第一电流选择开关9、第二电压选择开关10、第二电流选择开关11，以及工作台总电源开关、电压表和电流表、三相三线
电压互感器一次电压开关、三相三线和三相四线高低压转换开关；所述的电源和负载装置隔间5内上端设置第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14和整流器28；下端一侧设置有负载15，另一侧设置三相三线电压互感器17、三相三线电流互感器27、第一继电器组16、第二继电器组18第三继电器组19、第四继电器组21和整流器28；工作台中：所述的整流器28输入端连接第一变压器12、第二变压器13或第三变压器的副边，整流器28输出端分别与第一电压选择开关8、第二电压选择开关10、第一电流选择开关9、第二电流选择开关11相连。第一电压选择开关8连接第一继电器组16，第一继电器组16通过三相三线电压互感器17连接三相三线电能表7，三相三线电压互感器17用于降低电压值满足三相三线电能表7的进线检测电压幅值；第一电流选择开关9连接第二继电器组18，第二继电器组18通过三相三线电流互感器27连接三相三线电能表7，三相三线电流互感器27用于降低电流值满足三相三线电能表7的进线检测电流幅值；第二电压选择开关10连接第三继电器组19，第三继电器组19通过表前开关20与三相四线电能表6连接；第二电流选择开关11连接第四继电器组21，第四继电器组21通过三相四线电流互感器26连接三相四线电能表6，三相四线电流互感器26用于降低电流值满足三相四线电能表6的进线检测电流幅值；所述的三相三线电压互感器17、第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14的原边通过交流接触器29连接交流电源，三相三线电压互感器17原边通过保险丝连接主控制箱隔间4内的三相三线一次电压开关，用于设置三相三线电压互感器一次失压故障；第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14的副边分别通过负载15与三相三线电流互感器27、三相四线电流互感器26相连；所述的第一仿真三相三线电压互感器22、第二仿真三相三线电压互感器23与三相三线电压互感器17连通，并作为工作台三相三线pt操作端；第一仿真三相三线电流互感器24、第二仿真三相三线电流互感器25与三相三线电流互感器27连通，并作为工作台三相三线ct操作端。
6.作为优选方案，所述壳体为阶梯式分层结构，上层设置三相四线计量装置隔间2、三相三线计量装置隔间3、主控制箱隔间4，下层设置pt和ct模拟装置隔间1和电源和负载装置隔间5。
7.作为优选方案，所述的三相四线电能表6、，三相三线电能表7、三相三线电压互感器17、三相四线电流互感器26、三相三线电流互感器27和整流器28均设置接线端子排，便于灵活接线。
8.作为优选方案，所述的整流器28采用硅整流器。
9.作为优选方案，所述的第一电压选择开关8、第二电压选择开关10、第一电流选择开关9、第二电流选择开关11采用多触点选择开关。
10.作为优选方案，交流接触器的输入端通过空气开关与交流电源相连。
11.作为优选方案，所述的第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14的输出电压为24v或4v～6v。
12.作为优选方案，所述的三相三线电压互感器17输出电压为100v。
13.作为优选方案，所述的整流器的输出电压为直流24v。
14.电力计量装置模拟现场故障方法，具体如下：s1.三相三线制线路现场模拟1）通过第一电压选择开关8，控制第一继电器组16调整电线连接，设置三相三线制线路中单相失压、两相失压、电压不平衡、逆相序、电压电流不同相等现场情况模拟，从三相三线电能表7查看故障情况；2）通过第一电流选择开关9，控制第二继电器组18调整电线连接，设置三相三线制线路中单相失流、全失流、电流不平衡、逆相序、电流反接等现场情况模拟，从三相三线电能表7查看故障情况；3）同时控制第一电压选择开关8和第一电流选择开关9，设置三相三线制线路中综合现场故障情况；s2.三相四线制线路现场模拟1）通过第二电压选择开关10，控制第三继电器组19调整电线连接，设置三相四线制线路中单相失压、两相失压、电压不平衡、电压电流不同相、等现场情况模拟，从三相四线电能表6查看故障情况；2）通过第二电流选择开关11，控制第四继电器组21调整电线连接，设置三相四线制线路中单相失流、两相失流、全失流、电流不平衡、电压电流不同相、电流反接等现场情况模拟，从三相四线电能表6查看故障情况；3）同时控制第二电压选择开关10和第二电流选择开关11，设置三相四线制线路中综合现场故障情况；s3.三相三线、三项四线计量装置的现场故障模拟切换控制电源和负载装置隔间5内三相三线和三相四线高低压转换开关，切换三相三线、三项四线计量装置的现场故障模拟。
15.本发明与现有技术相比的有益效果是：1.本发明工作台直接模拟电力计量工作现场装置配置，配置模拟电力计量工作现场的电能表，仿真pt、ct设备，工作人员可模拟现场操作；直观性强，培训后人员可直接上岗操作，提升培训效率和效果；2.能够实现包括单相失压、全失压、断相、单相失流、全失流、电压不平衡、电流不平衡、逆相序、电线反接等多种可能发生的故障情况，电流、电压旋钮式任意调控，多种错接线情况和配线情况随意变换，特别是设置三相三线一次电压开关，能够实现三相三线电压互感器一次失压故障；设置三相四线电流互感器实现三相四线电流互感器一次测量和二次测量。现场工作环境及故障模拟直观、全面；3.工作台上能够综合实现三相三线、三项四线计量装置的现场故障模拟，通过三相三线和三相四线高低压转换开关实现自由切换；4. 工作台各部件设置接线端，能够灵活进行接线操作，切换及操控灵活，培训和考试效果显著提高；5.多联开关、空气开关、多个继电器组等多重保护，自动断电，操作安全；6.工作台结构简单，体积小，制作成本低，能耗低，便于使用，故障率低且易排除；7.工作台分区设置，便于培训教学的实际操作，布局合理，结构清晰，应用效果显著。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明电力计量装置模拟现场工作台外观结构示意图；图2是本发明电力计量装置模拟现场工作台结构示意图；图3是图2中省略隔间可开关门的结构示意图；图4是本发明电力计量装置模拟现场工作台电路原理示意图；图5是本发明电力计量装置模拟现场工作台第三继电器组和第四继电器组具体连接电路示意图（即三相四线电能表进线连接控制电路）；图6是本发明第一继电器组和第二继电器组具体连接电路示意图（即三相三线电能表进线连接控制电路）；图5和6中，继电器组进线端采用省略画法，直接表示出各相进线关系，省略图4中的端子排。
18.图中：1、pt和ct模拟装置隔间，2、三相四线计量装置隔间，3、三相三线计量装置隔间，4、主控制箱隔间，5、电源和负载装置隔间，6、三相四线电能表，7、三相三线电能表，8、第一电压选择开关，9、第一电流选择开关，10、第二电压选择开关，11、第二电流选择开关，12、第一变压器，13、第二变压器，14、第三变压器，15、负载，16、第一继电器组，17、三相三线电压互感器，18、第二继电器组，19、第三继电器组，20、表前开关，21、第四继电器组，22、第一仿真三相三线电压互感器，23、第二仿真三相三线电压互感器，24、第一仿真三相三线电流互感器，25、第二仿真三相三线电流互感器，26、三相四线电流互感器，27为三相三线电流互感器。
具体实施方式
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1如图1和图2所示，电力计量装置模拟现场工作台，包括壳体，所述壳体为阶梯式分层结构，上层设置三相四线计量装置隔间2、三相三线计量装置隔间3、主控制箱隔间4三个嵌入式隔间，下层设置pt和ct模拟装置隔间1和电源和负载装置隔间5两个嵌入式隔间，每个隔间均设置有可开关门；如图3所示，所述的pt和ct模拟装置隔间1内设置第一仿真三相四线电压互感器
22、第二仿真三相三线电压互感器23、第一仿真三相四线电流互感器24和第二仿真三相四电流互感器25，用于模拟实际工作现场中的三相三线/三相四线pt（电压互感器）和ct（电流互感器）设备；所述的三相四线计量装置隔间2内设置有三相四线电能表6及其接线端子排，以及三相四线电流互感器26、表前开关20；所述的三相三线计量装置隔间3内设置三相三线电能表7及其接线端子排，以及三个电压表；所述的主控制箱隔间4内设置有第一电压选择开关8、第一电流选择开关9、第二电压选择开关10、第二电流选择开关11，以及工作台总电源开关、电压表和电流表、三相三线电压互感器一次电压开关、三相三线和三相四线高低压转换开关；所述的电源和负载装置隔间5内，上端设置第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14和整流器28；下端一侧设置有负载15，另一侧设置三相三线电压互感器17、第一继电器组16、第二继电器组18第三继电器组19、第四继电器组21和交流接触器29。
22.如图4所示，工作台中：整流器28采用硅整流器，整流器28输入端连接第一变压器12的副边，获得降压后的24v电压，整流器28输出端输出24v直流电源，整流器28输出端的直流电源接线端子排分别与第一电压选择开关8、第二电压选择开关10、第一电流选择开关9、第二电流选择开关11相连，第一电压选择开关8、第二电压选择开关10、第一电流选择开关9、第二电流选择开关11采用多触点开关。
23.第一电压选择开关8连接第一继电器组16，第一继电器组16通过三相三线电压互感器17连接三相三线电能表7，即三相三线电压互感器17输出端依次通过其自身接线端子排、第一继电器组16的受控开关、三相三线电能表7的接线端子排，连接三相三线电能表7的a相电压线、地线、c相电压线，三相三线电压互感器17用于降低电压值满足三相三线电能表7的进线检测电压幅值；第一电流选择开关9连接第二继电器组18，第二继电器组18通过三相三线电流互感器27连接三相三线电能表7，即三相三线电流互感器27的输出端依次通过其自身接线端子排、第二继电器组18的受控开关、三相三线电能表7接线端子排，与三相三线电能表7的a相电流进线、a相电流出线、c相电流进线、c相电流出线相连，三相三线电流互感器27用于降低电流值满足三相三线电能表7的进线检测电流幅值；第二电压选择开关10连接第三继电器组19，第三继电器组19通过表前开关20与三相四线电能表6连接，即第三继电器组19受控开关通过表前开关20连接到三相四线电能表6的接线端子排，连接三相四线电能表6的a相电压线、b相电压线、c相电压线；第二电流选择开关11连接第四继电器组21，第四继电器组21通过三相四线电流互感器26连接三相四线电能表6，即三相四线电流互感器26的输出端依次通过其自身接线端子排、第四继电器组21的受控开关、三相四线电能表6接线端子排，与三相四线电能表6的a相电流进线、a相电流出线、b相电流进线、b相电流出线、c相电流进线、c相电流出线相连；三相四线电流互感器26用于降低电流值满足三相四线电能表6的进线检测电流幅值。
24.交流接触器输入端通过空气开关连接电源，交流接触器的输出端分别与第一变压器12原边、第二变压器12原边、第三变压器13原边和三相三线电压互感器17原边相连，三相
三线电压互感器17原边连接主控制箱隔间4内的三相三线一次电压开关，用于设置三相三线电压互感器一次失压故障；第一变压器12副边通过负载15分别与三相三线电流互感器27的输入端第一线圈、三相四线电流互感器26的输入端第一线圈相连，第二变压器13副边通过负载15与三相四线电流互感器一次26的输入端第二线圈相连，第三变压器14副边通过负载15分别与三相三线电流互感器27的输入端第二线圈、三相四线电流互感器26的输入端第三线圈相连。
25.所述的第一仿真三相三线电压互感器22、第二仿真三相三线电压互感器23与三相三线电压互感器17连通，并作为工作台三相三线pt操作端；第一仿真三相三线电流互感器24、第二仿真三相三线电流互感器25与三相三线电流互感器27连通，并作为工作台三相三线ct操作端。
26.上述电力计量装置模拟现场工作台的模拟故障方法，具体如下：s1.三相三线制线路现场模拟1）通过第一电压选择开关8，控制第一继电器组16调整电线连接，设置三相三线制线路中单相失压、两相失压、电压不平衡、逆相序、电压电流不同相等现场情况模拟，从三相三线电能表7查看故障情况；2）通过第一电流选择开关9，控制第二继电器组18调整电线连接，设置三相三线制线路中单相失流、全失流、电流不平衡、逆相序、电流反接等现场情况模拟，从三相三线电能表7查看故障情况；3）同时控制第一电压选择开关8和第一电流选择开关9，设置三相三线制线路中综合现场故障情况；s2.三相四线制线路现场模拟1）通过第二电压选择开关10，控制第三继电器组19调整电线连接，设置三相四线制线路中单相失压、两相失压、电压不平衡、电压电流不同相等现场情况模拟，从三相四线电能表6查看故障情况；2）通过第二电流选择开关11，控制第四继电器组21调整电线连接，设置三相四线制线路中单相失流、两相失流、全失流、电流不平衡、电压电流不同相、电流反接等现场情况模拟，从三相四线电能表6查看故障情况；3）同时控制第二电压选择开关10和第二电流选择开关11，设置三相四线制线路中综合现场故障情况；s3.三相三线、三项四线计量装置的现场故障模拟切换控制电源和负载装置隔间5内三相三线和三相四线高低压转换开关，切换三相三线、三项四线计量装置的现场故障模拟。
27.本实施例中，第一变压器12、第二变压器13、第三变压器14的输出电压为24v或4v，三相三线电压互感器17输出电压为100v，整流器28的输出电压为直流24v。
28.如图5所示，三相四线制线路接线模拟中，通过第二电压选择开关10进行旋转转动选择，分别模拟abc三相电压正确接线，以及acb、bca错接线，ab、a单相失压或全失压等错接线情况。通过第二电流选择开关11进行旋转转动选择，分别模拟abc三相电流正确接线，以及a相逆电流bc、ab相开路c、bca反接等错接线情况。通过第二电压选择开关10和第二电流选择开关11，也可以同时模拟三相四线单相失压、全失压、断相、单相失流、全失流、电压不
平衡、电流不平衡、逆相序、电线反接等所有现场故障情况，上述只是列举几种情况。
29.如图6所示，三相三线制线路接线模拟中，通过第一电压选择开关8进行旋转转动选择，分别模拟abc电压正确接线，以及错误接线acb、ab正确c相开路、错误接线bac、a相开路bc正确等。通过第一电流选择开关9进行旋转转动选择，分别模拟ac电流正确接线、a相正确c相逆向电流、ca错误接线、a相正确接线c相开路、ac电流逆电流等情况。通过第一电压选择开关8和第一电流选择开关9，也可以同时模拟三相三线单相失压、全失压、断相、单相失流、全失流、电压不平衡、电流不平衡、逆相序、电线反接等所有现场故障情况，上述只是列举几种情况。
30.在现在的电力教学和培训方面，着重于理论培训，电力计量装置电能表接线的实际操作是在培训中较少，但最基础的实际操作才是电力工作人员快速上岗及提升业务能力的关键。采用本发明，打开工作台隔间前端的可开关门后，可看到各部分的连接情况，便于直观教学。通过培训的学员，均表示通过本发明工作台现场模拟培训，完全接触模拟现场的实物便于理解，用电检查方面的培训更加全面，掌握检查知识，在现场发生的问题在本发明工作台上就可以模拟且讲解，供大家学习研究错误接线方面的知识以及仪器仪表使用方面的培训，抄表员通过学习抄表方面表示数值的读取、故障识别、具体操作等具体工作实操有了很大的提高。
31.采用本发明，培训效率和质量会大大的提高，学员学起来也比较好理解，节约教学时间。
32.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。