安全電壓環(huán)境下電能計(jì)量培訓(xùn)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者 梁永昌¹賈宏偉^2,3 1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(zé)任公司教育培訓(xùn)評(píng)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(cuò)誤接線的培訓(xùn)分別用不同的裝置進(jìn)行。裝表接電培訓(xùn)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(cuò)誤接線是在通電的情況下進(jìn)行，并不能直觀的看到具體的接線的錯(cuò)誤所在。本文設(shè)計(jì)一個(gè)多功能裝表接電培訓(xùn)裝置，本培訓(xùn)裝置集成了裝表接電，錯(cuò)誤接線的培訓(xùn)功能，并且采用安全電壓范圍內(nèi)的電壓信號(hào)對(duì)電能表正常工作的各電壓信號(hào)進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀的進(jìn)行裝表接電和錯(cuò)誤接線的學(xué)習(xí)。

　　關(guān)鍵詞：裝表接電;錯(cuò)誤接線;培訓(xùn);安全電壓

　　0引言

　　目前電網(wǎng)公司所使用的裝表接電培訓(xùn)裝置多數(shù)只能夠進(jìn)行接線的操作，而操作的結(jié)果是否正確是由培訓(xùn)人員檢查或?qū)W員自查來(lái)判斷，但學(xué)員在自主練習(xí)的時(shí)候經(jīng)常是沒(méi)有培訓(xùn)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(xùn)才能夠建立起來(lái)。同時(shí)，在接線過(guò)程中所犯的錯(cuò)誤對(duì)于電能計(jì)量會(huì)有怎么樣的影響也無(wú)從判斷或?qū)W習(xí)。

　　電網(wǎng)公司所使用的錯(cuò)誤接線仿真裝置在電路上是封閉的，學(xué)員看到的是接好線的前面板部分，通過(guò)測(cè)量相關(guān)的電壓電流來(lái)判斷接線是否正確及錯(cuò)誤接線的錯(cuò)誤類(lèi)型。但是相應(yīng)的錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)接線的具體情況確無(wú)法直觀的體現(xiàn)出來(lái)。例如，當(dāng)發(fā)生電流互感器二次端K1K2接反向，從測(cè)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(cè)量發(fā)現(xiàn)電壓缺項(xiàng)，但是從實(shí)際接線中卻不知道具體問(wèn)題出在了哪里，可能是少接了電壓線，也可能是接了但接觸不良。現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境中的一個(gè)電壓回路的錯(cuò)誤點(diǎn)在裝表接電過(guò)程中可能有很多個(gè)，而在錯(cuò)誤接線中就只顯示出一種效果。另外，目前的錯(cuò)誤接線仿真培訓(xùn)裝置所仿真的環(huán)境是電壓值為220V或100V，電壓相對(duì)高，電流相對(duì)大，雖然更接近實(shí)際情況，但是就培訓(xùn)而言，相對(duì)安全隱患就大些，就使得只有一定的操作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)員才可以進(jìn)行相應(yīng)的練習(xí)，這就形成了一種比較矛盾的現(xiàn)象，最需要被培訓(xùn)和練習(xí)的學(xué)員卻因?yàn)榘踩[患方面的顧慮而不能比較方便和充分的學(xué)習(xí)和練習(xí)。

　　1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本文所設(shè)計(jì)的培訓(xùn)裝置是在目前所使用的裝表接電培訓(xùn)裝置基礎(chǔ)上，加入一個(gè)控制顯示系統(tǒng)，可以直接測(cè)試并顯示接線是否正確。如果接線錯(cuò)誤，則可指示出錯(cuò)誤的類(lèi)型和線路。而且，本裝置采用的電壓電流信號(hào)全部是在安全的范圍之內(nèi)，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(dú)立練習(xí)裝表接電作業(yè)，又可以實(shí)時(shí)的看到作業(yè)的結(jié)果，及不同錯(cuò)誤所造成的影響，同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤接線這一項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)。

　　2控制顯示系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

　　控制顯示系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)發(fā)出和接收信號(hào)來(lái)確定相應(yīng)的接線回路是否正確。當(dāng)線路接線正確的時(shí)候，則控制系統(tǒng)得到正確的電壓、電流功率等信息;如果接線錯(cuò)誤，則可以根據(jù)顯示器顯示的相應(yīng)的電壓電流仿真信號(hào)來(lái)判斷錯(cuò)誤的類(lèi)型和發(fā)生的線路。控制顯示系統(tǒng)所采用的電壓信號(hào)和電流信號(hào)均在安全電壓、電流范圍之內(nèi)。

　　常見(jiàn)的電能表接線方式包括單相、三相四線、三相三線，經(jīng)互感器或不經(jīng)互感器等。本培訓(xùn)裝置在硬件配制上根據(jù)不同接線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(tǒng)來(lái)模擬仿真。需要進(jìn)行哪種方式的練習(xí)或者培訓(xùn)就切換至相應(yīng)的模式即可。以經(jīng)互感器三相四線電能表接線為例。如圖1。

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

　　本控制器共設(shè)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)接線接線端子，分別以1、2…10來(lái)代表，后10個(gè)端子負(fù)責(zé)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)三相四線的電壓、電流仿真信號(hào)分別以1’、2’…10’來(lái)代表，仿真信號(hào)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(jù)需要設(shè)置成不同的功率因數(shù)。檢查接線是否正確的工作原理是：控制器應(yīng)能發(fā)出10個(gè)不同的信號(hào)以區(qū)別ABCN的電壓電流信號(hào)，其中實(shí)際運(yùn)行中的三相電流信號(hào)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(hào)來(lái)模擬，而實(shí)際運(yùn)行中的三相電壓信號(hào)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(hào)來(lái)模擬。所有的仿真信號(hào)均接在相應(yīng)的互感器端子上。仿真電能表的10個(gè)端子分別檢測(cè)接收到的電壓信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。如，在正確接線的情況下，1、4、7端子經(jīng)接線盒到互感器(1’、4’、7’)再給接線盒回到3、6、9端子，端子1和3、4和6、7和9的信號(hào)應(yīng)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。在接線不對(duì)的情況下，如端子2無(wú)電壓，則表明B相的相應(yīng)回路有斷路，即缺相，而具體原因可以直觀的體現(xiàn)在B項(xiàng)回路里的各個(gè)環(huán)節(jié)。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(xùn)裝置功能方案設(shè)計(jì)

　　控制顯示系統(tǒng)可根據(jù)需要處于兩種工作模式，即裝表接電培訓(xùn)模式和錯(cuò)誤接線培訓(xùn)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(xí)，在練習(xí)結(jié)束后，顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示接電結(jié)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(shù)據(jù)內(nèi)容可參考電能表的功能;另外也應(yīng)可以顯示出相應(yīng)的六角圖，方便學(xué)員學(xué)習(xí)。如果發(fā)生接線錯(cuò)誤，學(xué)員也可以根據(jù)控制器的顯示分析出錯(cuò)誤發(fā)生的線路，并且可以直觀的看到相應(yīng)的接線錯(cuò)誤對(duì)計(jì)量會(huì)造成怎樣的影響。在處于錯(cuò)誤接線的培訓(xùn)中，可以由培訓(xùn)師事先設(shè)置好相應(yīng)的錯(cuò)誤接線，由學(xué)員在控制器的面板上讀取所需的電壓電流信號(hào)，進(jìn)而判斷接線的錯(cuò)誤類(lèi)型。此時(shí)再顯示相應(yīng)的六角圖及錯(cuò)誤接線類(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(xí)效果。同時(shí)學(xué)員也可以實(shí)際操作修改接線，再通過(guò)控制器來(lái)直接驗(yàn)證修改的接線是否正確。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　本培訓(xùn)裝置集成了裝表接電，錯(cuò)誤接線的培訓(xùn)功能，并且采用安全電壓范圍內(nèi)的電壓信號(hào)對(duì)電能表正常工作的各電壓信號(hào)進(jìn)行仿真，使學(xué)員可以在安全的環(huán)境下更直觀的進(jìn)行裝表接電和錯(cuò)誤接線的學(xué)習(xí)。同時(shí)可以在以下方面進(jìn)行進(jìn)一步的完善：

　　1、該系統(tǒng)方案集成的裝表接電和錯(cuò)誤接線的功能，也可以根據(jù)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(tǒng)中方案的缺點(diǎn)是相應(yīng)的數(shù)據(jù)測(cè)試全部由控制器完成，學(xué)員直接從控制器讀取，區(qū)別于實(shí)際工作中用萬(wàn)用表和環(huán)形電流表測(cè)量。

　　3、該系統(tǒng)全部采用安全電壓電流以下的信號(hào)，學(xué)員可以安全學(xué)習(xí)練習(xí)，并且可以多角度直接學(xué)習(xí)接線和計(jì)量及他們之間的關(guān)系，但未集成進(jìn)相應(yīng)的安全意識(shí)的環(huán)節(jié)。

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本文來(lái)源于中國(guó)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