安全电压环境下电能计量培训装置系统设计

作者 梁永昌¹贾宏伟^2,3 1.广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞523000 2.广东省电力工业职业技术学校，广东广州510000 3.广东电网有限责任公司教育培训评价中心广东广州510000

　　摘要：目前电网公司的装表接电和错误接线的培训分别用不同的装置进行。装表接电培训过程中通常不通电，即使通电采用的也是100V，220V和380V的电压。而错误接线是在通电的情况下进行，并不能直观的看到具体的接线的错误所在。本文设计一个多功能装表接电培训装置，本培训装置集成了装表接电，错误接线的培训功能，并且采用安全电压范围内的电压信号对电能表正常工作的各电压信号进行仿真，使学员可以在安全的环境下更直观的进行装表接电和错误接线的学习。

　　关键词：装表接电;错误接线;培训;安全电压

　　0引言

　　目前电网公司所使用的装表接电培训装置多数只能够进行接线的操作，而操作的结果是否正确是由培训人员检查或学员自查来判断，但学员在自主练习的时候经常是没有培训师在场，而学员自己的自查能力是需要经过一段时间的培训才能够建立起来。同时，在接线过程中所犯的错误对于电能计量会有怎么样的影响也无从判断或学习。

　　电网公司所使用的错误接线仿真装置在电路上是封闭的，学员看到的是接好线的前面板部分，通过测量相关的电压电流来判断接线是否正确及错误接线的错误类型。但是相应的错误发生时接线的具体情况确无法直观的体现出来。例如，当发生电流互感器二次端K1K2接反向，从测量中可以判断出电流接反，但是没有直接的看到是怎么样的接反。再如，如果经过测量发现电压缺项，但是从实际接线中却不知道具体问题出在了哪里，可能是少接了电压线，也可能是接了但接触不良。现实工作环境中的一个电压回路的错误点在装表接电过程中可能有很多个，而在错误接线中就只显示出一种效果。另外，目前的错误接线仿真培训装置所仿真的环境是电压值为220V或100V，电压相对高，电流相对大，虽然更接近实际情况，但是就培训而言，相对安全隐患就大些，就使得只有一定的操作经验的学员才可以进行相应的练习，这就形成了一种比较矛盾的现象，最需要被培训和练习的学员却因为安全隐患方面的顾虑而不能比较方便和充分的学习和练习。

　　1系统结构

　　本文所设计的培训装置是在目前所使用的装表接电培训装置基础上，加入一个控制显示系统，可以直接测试并显示接线是否正确。如果接线错误，则可指示出错误的类型和线路。而且，本装置采用的电压电流信号全部是在安全的范围之内，不会造成人身触电的事故发生。既可以使学员在安全的环境下独立练习装表接电作业，又可以实时的看到作业的结果，及不同错误所造成的影响，同时对错误接线这一项目进行学习。

　　2控制显示系统硬件方案设计

　　控制显示系统的主要功能是通过发出和接收信号来确定相应的接线回路是否正确。当线路接线正确的时候，则控制系统得到正确的电压、电流功率等信息;如果接线错误，则可以根据显示器显示的相应的电压电流仿真信号来判断错误的类型和发生的线路。控制显示系统所采用的电压信号和电流信号均在安全电压、电流范围之内。

　　常见的电能表接线方式包括单相、三相四线、三相三线，经互感器或不经互感器等。本培训装置在硬件配制上根据不同接线方式需要将仿真互感器等配备齐，而不同的电能表则通过控制显示系统来模拟仿真。需要进行哪种方式的练习或者培训就切换至相应的模式即可。以经互感器三相四线电能表接线为例。如图1。

　　以三相四线电能表为例，电能表共有10个接线端子。端子1、2、3为一组接A项，其中端子1、3为接A项电流，端子2接A项电压。相应端子4、5、6为一组接B项，端子7、8、9为一组接C项。10接N线。在正确接线的时候分别经由接线盒再接到电压电流互感器的接线端子上。

　　本控制器共设前后面板各10个接口端子，前10个端子是仿真电能表的10个接线接线端子，分别以1、2…10来代表，后10个端子负责发出标准三相四线的电压、电流仿真信号分别以1’、2’…10’来代表，仿真信号要符合三相电压电流相间差别120度的关系，同时可以根据需要设置成不同的功率因数。检查接线是否正确的工作原理是：控制器应能发出10个不同的信号以区别ABCN的电压电流信号，其中实际运行中的三相电流信号可以由控制器1’、4’、7’端子分别发出相位相差120度的交流电压信号来模拟，而实际运行中的三相电压信号也需要由控制器2’、5’、8’端子分别发出相位相差120度的交流电压信号来模拟。所有的仿真信号均接在相应的互感器端子上。仿真电能表的10个端子分别检测接收到的电压信号并进行相应的计算。如，在正确接线的情况下，1、4、7端子经接线盒到互感器(1’、4’、7’)再给接线盒回到3、6、9端子，端子1和3、4和6、7和9的信号应该是相同的，1、4、7相位相差120度;端子2、5、8也具备类似的关系。在接线不对的情况下，如端子2无电压，则表明B相的相应回路有断路，即缺相，而具体原因可以直观的体现在B项回路里的各个环节。再如，如果1和4的相位差为60度，则可能是A相互感器反接。

　　3培训装置功能方案设计

　　控制显示系统可根据需要处于两种工作模式，即装表接电培训模式和错误接线培训模式。在处于装表接电工作模式中，学员按照装表接电练习，在练习结束后，显示系统应能显示接电结果是否正确，并显示三相电压电流大小有功功率等，具体显示数据内容可参考电能表的功能;另外也应可以显示出相应的六角图，方便学员学习。如果发生接线错误，学员也可以根据控制器的显示分析出错误发生的线路，并且可以直观的看到相应的接线错误对计量会造成怎样的影响。在处于错误接线的培训中，可以由培训师事先设置好相应的错误接线，由学员在控制器的面板上读取所需的电压电流信号，进而判断接线的错误类型。此时再显示相应的六角图及错误接线类型的答案，再把学员的判断与控制器的显示相比较查看学员的学习效果。同时学员也可以实际操作修改接线，再通过控制器来直接验证修改的接线是否正确。

　　4结语

　　本培训装置集成了装表接电，错误接线的培训功能，并且采用安全电压范围内的电压信号对电能表正常工作的各电压信号进行仿真，使学员可以在安全的环境下更直观的进行装表接电和错误接线的学习。同时可以在以下方面进行进一步的完善：

　　1、该系统方案集成的装表接电和错误接线的功能，也可以根据需要把用电检查所需要的功能一并集成进来。

　　2、该系统中方案的缺点是相应的数据测试全部由控制器完成，学员直接从控制器读取，区别于实际工作中用万用表和环形电流表测量。

　　3、该系统全部采用安全电压电流以下的信号，学员可以安全学习练习，并且可以多角度直接学习接线和计量及他们之间的关系，但未集成进相应的安全意识的环节。

　　参考文献：

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本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2019年第1期第77页，欢迎您写论文时引用，并注明出处