一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及工作方法，所述系統(tǒng)包含具有投影設(shè)備的教員機(jī)、與教員機(jī)通信連接的學(xué)員機(jī)，所述學(xué)員機(jī)包括下位機(jī)及電壓互感器檢測(cè)仿真臺(tái)，所述電壓互感器檢測(cè)仿真臺(tái)包括控制機(jī)、與控制機(jī)連接的各個(gè)電壓互感器測(cè)試用的模擬器。利用本系統(tǒng)，教員進(jìn)行講解后，可對(duì)學(xué)員進(jìn)行電壓互感器實(shí)驗(yàn)連接。本發(fā)明的工作電壓和電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)環(huán)境的電壓和電流、可以實(shí)現(xiàn)在安全工作電壓、電流下為學(xué)員電壓互感器測(cè)試的培訓(xùn)提供可靠的安全保障。
【專利說(shuō)明】一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能互感器領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)電能計(jì)量檢定人員流動(dòng)性大、知識(shí)更新慢、專業(yè)知識(shí)和工作水平參差不齊，復(fù)合型人才偏少，掌握互感器現(xiàn)場(chǎng)檢定技術(shù)的技術(shù)人員較少，影響了正常的檢測(cè)工作，主要是因?yàn)榕嘤?xùn)裝置較滯后，目前多以集中理論培訓(xùn)、演示實(shí)驗(yàn)、書(shū)面考試以及跟現(xiàn)場(chǎng)一帶一等培訓(xùn)方式，都存在很大的局限性，培訓(xùn)效率非常低。
[0003]而且在實(shí)際環(huán)境中的培訓(xùn)，由于電能計(jì)量設(shè)備具有高電壓、大電流，會(huì)對(duì)人身和設(shè)備產(chǎn)生安全隱患，限制了培訓(xùn)的質(zhì)量和效率。
[0004]如果能提供一種能夠在低壓、小電流的條件下操作，且功能和外觀上完全模擬真實(shí)設(shè)備的電壓互感器培訓(xùn)系統(tǒng)，那么，對(duì)電能計(jì)量檢定人員培訓(xùn)時(shí)的安全操作將是十分有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，包含一個(gè)教員機(jī)、若干與教員機(jī)通信連接的學(xué)員機(jī)，其中，
教員機(jī)包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接的投影設(shè)備、電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)；所述上位機(jī)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)學(xué)員機(jī)的下位機(jī)參數(shù)下發(fā)、電壓互感器培訓(xùn)功能；所述電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)包括實(shí)際升壓器、實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、實(shí)際被測(cè)電壓互感器、實(shí)際電壓負(fù)荷箱、實(shí)際校驗(yàn)儀、實(shí)際調(diào)壓器；
所述學(xué)員機(jī)包含下位機(jī)、與下位機(jī)通信連接的控制機(jī)、調(diào)壓器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、互感器校驗(yàn)儀模擬器、電壓負(fù)載箱模擬器，所述各個(gè)模擬器均與控制機(jī)連接，其中
所述電壓負(fù)載箱模擬器用于模擬真實(shí)的電壓負(fù)載箱模擬器；
所述標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器用于模擬真實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器功能；
所述被測(cè)電壓互感器模擬器用于模擬真實(shí)的被測(cè)電壓互感器的功能；
所述升壓器模擬器用于模擬真實(shí)的升壓器的功能；
所述互感器校驗(yàn)儀模擬器用于模擬真實(shí)的互感器校驗(yàn)儀的功能；
所述各個(gè)模擬器均具有若干模擬接線端子，所述模擬接線端子用于模擬實(shí)體的接線端子功能；
調(diào)壓器通過(guò)隔離變壓器與互感器校驗(yàn)儀模擬器電源部分連接；
控制機(jī)用于各個(gè)模擬器的模擬接線端子接線情況的信號(hào)采集，并上傳給其對(duì)應(yīng)的下位機(jī)，并執(zhí)行下位機(jī)發(fā)送的控制指令；
下位機(jī)用于對(duì)控制機(jī)發(fā)送控制指令信息、接收控制機(jī)上傳信息、接收上位機(jī)對(duì)各個(gè)模擬器設(shè)定的參數(shù)，并進(jìn)行信號(hào)處理與分析，將實(shí)際試驗(yàn)接線情況在下位機(jī)的培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面上時(shí)顯示出來(lái)。
[0006]優(yōu)選的，所述控制機(jī)包括頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊、RS232收發(fā)器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊；MCU模塊與頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊單向連接，與RS232收發(fā)器模塊雙向連接。其中，
頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊用于接收MCU模塊發(fā)出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，給待判斷的接線線頭施加低電平；
尾接線端采集輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)接線尾端信號(hào)掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態(tài)；
極性與信號(hào)判別模塊用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換；
RS232收發(fā)器模塊用于將尾接線端采集輸入模塊的信號(hào)傳輸至上位機(jī)或者將上位機(jī)的控制指令信息傳輸至對(duì)應(yīng)的模擬器；
MCU模塊用于控制頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊驅(qū)動(dòng)待判斷接線端頭，并不斷掃描尾接線端采集輸入模塊的邏輯電平信號(hào)，判斷各個(gè)模擬接線端子之間接線的通斷關(guān)系；
供電單元模塊用于向其他各模塊供電。
[0007]優(yōu)選的，所述上位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述界面分為電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域、電壓互感器銘牌顯示區(qū)域、電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域；
所述電壓互感器參數(shù)顯示區(qū)域可設(shè)置各個(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)包括變比、極性、負(fù)載、等級(jí)、誤差；
所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)，用于實(shí)時(shí)顯示各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值；
電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域根據(jù)各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值及時(shí)實(shí)時(shí)顯示滿載和輕載數(shù)據(jù)；
所述上位機(jī)還設(shè)置有電壓互感器校驗(yàn)接線圖界面；
所述下位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述界面分為電壓互感器接線圖區(qū)域、監(jiān)視區(qū)區(qū)域、電壓互感器銘牌區(qū)域；
所述電壓互感器接線圖區(qū)域顯示電壓互感器未接線的接線圖，和接線后的連接圖，當(dāng)學(xué)員接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色連線表示；
所述監(jiān)視區(qū)區(qū)域用于顯示百分表部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的百分表值、比差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的比差值、角差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的角差值；所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)顯示教員設(shè)置的變比、負(fù)載、等級(jí)的數(shù)據(jù)值。
[0008]優(yōu)選的，所述學(xué)員機(jī)有六個(gè)。
[0009]所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，包含下列步驟:
步驟1:上位機(jī)加載電壓互感器校驗(yàn)接線圖界面，利用投影儀投影，對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)；步驟2:上位機(jī)加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，創(chuàng)建上位機(jī)多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流,為遠(yuǎn)程發(fā)送數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備；如加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面成功，進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回上位機(jī)主頁(yè)面；
步驟3:教員在上位機(jī)的電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域?qū)Ω鱾€(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置；
步驟4:下位機(jī)加載培訓(xùn)電壓互感器界面時(shí)打開(kāi)第一串口與實(shí)際校驗(yàn)儀連接，如果成功，則進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回下位機(jī)主頁(yè)；
步驟5:第一串口委托監(jiān)聽(tīng)，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)實(shí)際校驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)；
步驟6:下位機(jī)打開(kāi)第二串口與控制機(jī)連接，如果打開(kāi)失敗就立即下位機(jī)主頁(yè)面，如果打開(kāi)成功則進(jìn)行下列步驟；
步驟7:下位機(jī)創(chuàng)建多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流，為遠(yuǎn)程接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，創(chuàng)建第二串口委托監(jiān)聽(tīng)，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)；
步驟8:上位機(jī)將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)NetworkStream流發(fā)送給每個(gè)學(xué)員機(jī),倉(cāng)Il建的上位機(jī)多線程Thread對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；
步驟9:下位機(jī)用其創(chuàng)建的多線程Thread對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并顯示參數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)教員機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該多線程Thread能實(shí)時(shí)監(jiān)控到并再次接收數(shù)據(jù)；
步驟10:下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)區(qū)域用第二串口的委托監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)不一樣時(shí)用int[] number2 = new int[48]接收數(shù)據(jù)，并用string的Split ()方法分解數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，用劃線的方式實(shí)時(shí)顯示各個(gè)模擬器接的每一根線；
步驟11:當(dāng)下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)的所有接線成功后，下位機(jī)啟用多線程Thread,用NetworkStream流發(fā)送從上位機(jī)得到的參數(shù)數(shù)據(jù)；
步驟:12:學(xué)員對(duì)電壓互感器進(jìn)行校驗(yàn)，手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器，實(shí)際校驗(yàn)儀根據(jù)學(xué)員機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示，并向?qū)W員機(jī)發(fā)送百分表每一點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)；
步驟13:下位機(jī)啟用第一串口的委托監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)偵聽(tīng)到實(shí)際校驗(yàn)儀緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時(shí)，下位機(jī)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)失敗直接拋棄數(shù)據(jù)，校驗(yàn)成功則儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，達(dá)到接收數(shù)據(jù)目的；
步驟:14:分解數(shù)據(jù)，得到百分表、比差、角差數(shù)據(jù)，達(dá)到顯示實(shí)際校驗(yàn)儀數(shù)據(jù)目的。
[0010]優(yōu)選的，步驟13中，下位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)采取奇偶，包頭0x55、包大小的校驗(yàn)方式，校驗(yàn)成功用數(shù)組int[] number = new int[48]存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0011]優(yōu)選的，在步驟9中，所述下位機(jī)顯示變比、負(fù)載、等級(jí)三個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)。
[0012]優(yōu)選的，在步驟3中，當(dāng)所有參數(shù)數(shù)據(jù)均設(shè)定后，上位機(jī)的加載培訓(xùn)電壓互感器界面的電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域顯示設(shè)定后的數(shù)據(jù)，否則不顯示。
[0013]優(yōu)選的,上位機(jī)當(dāng)下位機(jī)偵聽(tīng)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket變化時(shí),下位機(jī)再次接收數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分解數(shù)據(jù)，更新百分表、角差、比差數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)時(shí)及時(shí)更新百分表、角差、比差數(shù)據(jù)目的。
[0014]優(yōu)選的，下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)區(qū)域中，各個(gè)模擬器接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色連線表示。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真，最大限度模擬電壓互感器模擬檢定的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，提供了在設(shè)備外觀、功能完全仿真實(shí)物的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、互感器校驗(yàn)儀模擬器、升壓器模擬器、電壓負(fù)載箱模擬器，整個(gè)系統(tǒng)的工作電壓和電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)環(huán)境的電壓和電流、可以實(shí)現(xiàn)在安全工作電壓、電流下為學(xué)員提供電壓互感器的培訓(xùn)提供可靠的安全保障。
[0016]本發(fā)明的控制機(jī)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器檢定接線模擬系統(tǒng)或其他類似的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的技術(shù)要求，能實(shí)現(xiàn)全電子化，實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地判斷模擬接線的通斷狀態(tài)，并及時(shí)地、不斷地將結(jié)果數(shù)據(jù)上傳給下位機(jī)作接線的對(duì)錯(cuò)判斷等進(jìn)一步處理。
[0017]下位機(jī)可以對(duì)各個(gè)模擬器的模擬接線接線端子進(jìn)行試驗(yàn)接線判斷，并在計(jì)算機(jī)上能將實(shí)際試驗(yàn)接線情況顯示出來(lái)，最大限度的激發(fā)學(xué)員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的理解力和實(shí)際操作能力，迅速提高學(xué)員操作技能，具有較強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)際意義。
[0018]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖2為學(xué)員機(jī)的組成框圖。
[0020]圖3為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器的原理框圖。
[0021]圖4為被測(cè)電壓互感器模擬器的原理框圖。
[0022]圖5為電壓負(fù)載箱模擬器的原理框圖。
[0023]圖6為升壓器模擬器的原理框圖。
[0024]圖7為互感器校驗(yàn)儀模擬器的原理框圖。
[0025]圖8為控制機(jī)原理模塊圖。
[0026]圖9為控制機(jī)的軟件原理框圖。
【具體實(shí)施方式】:
如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由I套教員機(jī)、6套學(xué)員機(jī)、太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備組成，其中教員機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的通信控制主機(jī)，同時(shí)還作為實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)互感器的實(shí)際檢測(cè)平臺(tái)；學(xué)員機(jī)就是功能完全仿真現(xiàn)場(chǎng)的互感器模擬檢定裝置。
[0027](一)教員機(jī):
教員機(jī)包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接的投影設(shè)備、電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)；所述上位機(jī)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)學(xué)員機(jī)的下位機(jī)參數(shù)下發(fā)、電壓互感器培訓(xùn)功能；所述實(shí)體臺(tái)包括實(shí)際升壓器、實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、實(shí)際被測(cè)電壓互感器、實(shí)際電壓負(fù)荷箱、實(shí)際校驗(yàn)儀、實(shí)際調(diào)壓器。
[0028]上位機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)學(xué)員機(jī)參數(shù)下發(fā)、互感器基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)等功能，還可結(jié)合電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)進(jìn)行實(shí)體的互感器誤差校驗(yàn)。因此，教員機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的通信控制主機(jī)，同時(shí)作為實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)互感器的實(shí)際檢測(cè)平臺(tái)。
[0029]在“培訓(xùn)”狀態(tài)時(shí)，上位機(jī)可以調(diào)出電腦中本身有的電壓互感器校驗(yàn)接線圖，利用投影儀投影，對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)；所述電壓互感器校驗(yàn)儀接線圖顯示正確連接的各個(gè)模擬器的接線情況。
[0030]學(xué)員接受教學(xué)會(huì)自己進(jìn)行接線練習(xí)，并收教員機(jī)監(jiān)控。在學(xué)員練習(xí)自行接線的情況下，所述上位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面分為電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域、電壓互感器銘牌顯示區(qū)域、電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域；
所述電壓互感器參數(shù)顯示區(qū)域可設(shè)置各個(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)包括變比、極性、負(fù)載、等級(jí)、誤差；
所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)，用于實(shí)時(shí)顯示各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值；
電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域根據(jù)各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值及時(shí)實(shí)時(shí)顯示滿載和輕載數(shù)據(jù)。
[0031](二)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
所述以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)各個(gè)學(xué)員機(jī)的下位機(jī)與教員機(jī)的通信。上位機(jī)與6個(gè)下位機(jī)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，上位機(jī)可實(shí)時(shí)調(diào)閱下位機(jī)的顯示工況，在“培訓(xùn)”狀態(tài)下，上位機(jī)與投影設(shè)備組成教員專用授課講評(píng)系統(tǒng)，可以進(jìn)行互感器及檢定知識(shí)的授課和培訓(xùn)。
[0032](三)學(xué)員機(jī)
所述學(xué)員機(jī)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)(下位機(jī))及電壓互感器檢測(cè)防真臺(tái)，所述電壓互感器檢測(cè)仿真臺(tái)包括控制機(jī)、調(diào)壓器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、互感器校驗(yàn)儀模擬器、電壓負(fù)載箱模擬器、升壓器模擬器。
[0033]所述下位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述界面分為電壓互感器接線圖區(qū)域、監(jiān)視區(qū)區(qū)域、電壓互感器銘牌區(qū)域；
所述電壓互感器接線圖區(qū)域顯示電壓互感器未接線的接線圖，和接線后的連接圖，當(dāng)學(xué)員接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色連線表示；
所述監(jiān)視區(qū)區(qū)域用于顯示百分表部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的百分表值、比差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的比差值、角差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的角差值；所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)顯示教員設(shè)置的變比、負(fù)載、等級(jí)的數(shù)據(jù)值。
[0034]如圖2所示為下位機(jī)的原理框圖:下位機(jī)與控制機(jī)通過(guò)RS232串口連接，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、互感器校驗(yàn)儀模擬器、電壓負(fù)載箱模擬器均與控制機(jī)連接。
[0035]下面對(duì)各個(gè)模擬器分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0036]1.標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器
如圖3所不,標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器包括殼體、位于殼體內(nèi)的電壓互感器,位于殼體外的若干模擬接線端子。
[0037]下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0038]a.電壓互感器
所述位于殼體內(nèi)的電壓互感器由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心和絕緣組成。其工作原理與變壓器基本相同，當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓Ul時(shí),在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通Φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即100V。
[0039]b.模擬接線端子
模擬接線部分設(shè)置在殼體外表。如圖3中所示:模擬器一次線輸入端子標(biāo)志為A、X地；二次線輸入端子標(biāo)志為35KV/100V、10KV/100V、X，所述五個(gè)輸入端子直接與控制機(jī)的主板連接。根據(jù)需要，控制機(jī)可識(shí)別這五根接線的相互連接狀態(tài)。5根接線的頭端分別為:
la, 2a,..........5a。5根接線的尾端分別為:1b, 2b.........5b。也就是,上位機(jī)通過(guò)控制機(jī)要
及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出每一個(gè)端號(hào)與其他4個(gè)端號(hào)的的關(guān)系(導(dǎo)通或斷開(kāi))。識(shí)別的方法采用控制機(jī)MCU集成的掃描式算法。
[0040]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)模擬變比值為35KV/100VU0KV/100V。模擬等級(jí)
0.05級(jí)，過(guò)載能力120%。
[0041 ] 上位機(jī)設(shè)定好變模擬變比值，極性、額定功率因數(shù)、額定負(fù)載、額定頻率、準(zhǔn)確度級(jí)另|J。在設(shè)備外觀、功能完全仿真的條件下，使接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)。
[0042]2.被測(cè)電壓互感器模擬器 如圖4所示，被測(cè)電壓互感器模擬器設(shè)計(jì)原理與標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器一樣，只是輸入端子有一點(diǎn)差異，一次線輸入端子標(biāo)志為A、X ;二次線輸入端子標(biāo)志為100V、X。
[0043]3.電壓負(fù)載箱模擬器
如圖5所不，電壓負(fù)載箱模擬器包括殼體、位于殼體外的若干模擬接線端子。
[0044]模擬接線端子設(shè)置在殼體外表，功率因數(shù)為0.8時(shí)，分別模擬負(fù)載調(diào)節(jié)檔位
2.5VA、5VA、10VA、20VA、40VA，所述5個(gè)輸入端子直接與控制機(jī)的主板連接。根據(jù)需要，控制
機(jī)可識(shí)別這五根接線的相互連接狀態(tài)。5根接線的頭端分別為:1a，2a，..........5a。6根接
線的尾端分別為:1b，2b.........5b，。也就是，上位機(jī)通過(guò)控制機(jī)要及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出每一個(gè)
端號(hào)與其他4個(gè)端號(hào)的的關(guān)系(導(dǎo)通或斷開(kāi))。識(shí)別的方法采用控制機(jī)MCU集成的掃描式算法。
[0045]所述電壓負(fù)載箱模擬器使得接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)，能模擬過(guò)載能力120%、額定電壓:100V、功率因數(shù)為0.8，模擬器具有通信進(jìn)口，能通過(guò)控制機(jī)與上位機(jī)聯(lián)機(jī)，可通過(guò)上位機(jī)設(shè)置負(fù)載檔位。
[0046]模擬真實(shí)電壓負(fù)載箱外觀，電壓負(fù)載箱模擬器外觀與真實(shí)電壓負(fù)載箱外觀完全一致，其中電壓負(fù)載箱模擬器面板上的接線柱也和真實(shí)電壓負(fù)載箱一樣。達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境一致的效果。
[0047]4.升壓器模擬器
如圖6所示，升壓器模擬器包括殼體、位于殼體外的若干模擬接線端子。
[0048]模擬接線端子有4個(gè)，兩個(gè)一次線輸入端子標(biāo)志為50KV、X地；二次線輸入端子標(biāo)志為220V、土，所述4個(gè)輸入端子直接與控制機(jī)的主板連接。根據(jù)需要，控制機(jī)可識(shí)別這5
根接線的相互連接狀態(tài)。5根接線的頭端分別為:1a，2a，..........4a。5根接線的尾端分別
為:1b，2b.........4b。也就是，上位機(jī)通過(guò)控制機(jī)要及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出每一個(gè)端號(hào)與其他3
個(gè)端號(hào)的的關(guān)系(導(dǎo)通或斷開(kāi))。識(shí)別的方法采用掃描式。
[0049]所述升壓器模擬器在設(shè)備外觀、功能完全仿真的條件下，使接線電壓變得很低(一般只有IOV左右)、可以實(shí)現(xiàn)在安全工作電壓下為學(xué)員升壓器的培訓(xùn)考試提供可靠的安全保障。升壓器模擬器的模擬一次升電壓(T50KV，模擬過(guò)載能力120%。
[0050]模擬真實(shí)升壓器外觀，升壓器模擬器外觀與真實(shí)升壓器外觀完全一致，其中升壓器模擬器面板上的接線柱也和真實(shí)升壓器一樣。達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境一致的效果。
[0051]模擬器具有通信接口，能與上位機(jī)聯(lián)機(jī)，可通過(guò)上位機(jī)設(shè)置變比和極性、升壓值。
[0052]5.互感器校驗(yàn)儀模擬器
如圖7所不,所述互感器校驗(yàn)儀模擬器包括殼體、位于殼體內(nèi)的電路板,位于殼體外的若干模擬接線端子。
[0053]a.電路板
可使用現(xiàn)有互感器校驗(yàn)儀模擬器電路板。當(dāng)互感器校驗(yàn)儀模擬器的工作電壓(或電流)回路施加試驗(yàn)電壓(或電流)，差壓(或差流)回路施加誤差電壓(或電流)時(shí)，互感器校驗(yàn)儀模擬器可以通過(guò)電橋線路、電子線路、或數(shù)安電路測(cè)量得到差壓(或差流)相量相對(duì)于工作電壓(或電流)相量的同相分量和正交分量，通過(guò)計(jì)算即可得到被比較的電壓(或電流)相量與工作電壓(或電流)相量的幅值比(比值差)和相位差。如果被比較的電壓(或電流)相量超前工作電壓(或電流)相量，相位差為正，滯后為負(fù)。互感器校驗(yàn)儀模擬器其相量的同相分量和正交分量、負(fù)載值來(lái)自于下位機(jī)設(shè)置的值。百分表值來(lái)自于調(diào)壓器調(diào)節(jié)的大小通過(guò)互感器校驗(yàn)儀模擬器取值。
[0054]b.模擬接線部分
模擬接線部分設(shè)置在殼體外表。如圖7中所示:工作電壓回路輸入端子標(biāo)志為a、X ;工作電流回路輸入端子標(biāo)志為To、Tx，差壓輸入端子為K、D;6根接線的頭端分別為:1a，2a，...…….5a，6a，尾端分別為:1b，2b.........5b，6b。根據(jù)需要，計(jì)算機(jī)通過(guò)控制器可識(shí)別a、X、
To、Tx、K、D六根接線的相互連接狀態(tài)。即計(jì)算機(jī)要及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出每一個(gè)端號(hào)與其他5個(gè)端號(hào)的的關(guān)系(導(dǎo)通或斷開(kāi))?？刂破鞑捎脪呙枋剑瑢?duì)接線端子逐一進(jìn)行掃描。即先從Ia開(kāi)始，逐一識(shí)別到6a。按照通信協(xié)議，控制機(jī)不斷將結(jié)果通過(guò)RS232接口上傳給計(jì)算機(jī)，其To、Tx、D、K、a、X等接線點(diǎn)試驗(yàn)接線對(duì)錯(cuò)信息在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)。
[0055]互感器校驗(yàn)儀模擬器是學(xué)員機(jī)的重要組成設(shè)備，具有實(shí)體互感器校驗(yàn)儀的外觀、接線柱、面板等，從感官上與實(shí)際互感器校驗(yàn)儀無(wú)異，能實(shí)現(xiàn)電流、電壓互感器極性錯(cuò)誤、接線錯(cuò)誤、變比錯(cuò)誤、誤差超差、變差超差等仿真模擬的智能儀器。由鋁合金機(jī)箱、電路板、電源、通信串口及接線柱構(gòu)成。其外圍連接部分由計(jì)算機(jī)、控制器、調(diào)壓器、隔離變組成。220V外部電源經(jīng)過(guò)調(diào)壓器調(diào)壓后， 再經(jīng)過(guò)隔離變壓器，互感器校驗(yàn)儀模擬器內(nèi)部電源電路輸入電壓變?yōu)?0V。
[0056]所述互感器校驗(yàn)儀模擬器不是采用比差法進(jìn)行真實(shí)誤差校驗(yàn)，而是采用全虛擬的方式在下位機(jī)上進(jìn)行互感器的誤差校驗(yàn)、量程的選擇等模擬測(cè)試功能，按照約定的通信協(xié)議通過(guò)RS-232串口通信接口連接的計(jì)算機(jī)，其相量的同相分量和正交分量、負(fù)載值來(lái)源于上位機(jī)設(shè)置的值，百分表值來(lái)源于通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器后互感器校驗(yàn)儀模擬器的取值，其比差、角差、誤差示值來(lái)源于上位機(jī)中預(yù)先賦值的數(shù)據(jù)。若額定工作電流或電壓的5%以上，誤差超過(guò)30%而小于180%時(shí)，則互感器校驗(yàn)儀模擬器報(bào)警變比錯(cuò)誤；若額定工作電流或電壓的5%以上，誤差大于180%時(shí)，則互感器校驗(yàn)儀模擬器報(bào)警極性錯(cuò)誤，從而整個(gè)模擬誤差校驗(yàn)過(guò)程與下位機(jī)的設(shè)置保持同步，實(shí)現(xiàn)在30V低電壓下進(jìn)行電壓互感器實(shí)驗(yàn)室檢定操作培訓(xùn)及考試，達(dá)到培訓(xùn)、考試學(xué)員的效果。
[0057]所述調(diào)壓器通過(guò)隔離變壓器與互感器校驗(yàn)儀模擬器的電源連接。
[0058]6.控制機(jī)
控制機(jī)在嵌入軟件的管理下，能實(shí)現(xiàn)全電子化，快速判斷標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬接線端子的接線情況，并可擴(kuò)展到更多根導(dǎo)線的相互連接關(guān)系，并不斷地、實(shí)時(shí)地將結(jié)果上傳給下位機(jī)。
[0059]a.控制機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)
圖8所示為控制機(jī)原理框圖?？刂茩C(jī)由頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊、RS232收發(fā)器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊組成，MCU模塊與頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊單向連接，與RS232收發(fā)器模塊雙向連接。下面對(duì)各模塊進(jìn)行介紹:
頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊:采用74HC374或8位鎖存器集成電路。接收MCU模塊發(fā)出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，給待判斷的接線線頭施加低電平。
[0060]尾接線端采集輸入模塊:采用75HC244或8位3態(tài)門集成電路。實(shí)現(xiàn)對(duì)接線尾端信號(hào)掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態(tài)。[0061]極性與信號(hào)判別模塊:由跨導(dǎo)放大器與過(guò)零檢測(cè)電路組成?？鐚?dǎo)放大器的作用是把信號(hào)充分放大，以保證檢測(cè)的靈敏度，過(guò)零檢測(cè)電路的作用是把正弦波模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，便于MCU處理。MCU得到這些信號(hào)后，按照一定的算法，則可判斷出極性的正與反。
[0062]RS232收發(fā)器模塊:采用SP3232收發(fā)器或類似的集成模塊，通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)的通信接口將采集的數(shù)據(jù)連續(xù)實(shí)時(shí)傳輸至下位機(jī)或?qū)⑾挛粰C(jī)的控制指令信息傳輸至相應(yīng)的模擬器。
[0063]MCU模塊:采用PQFP44封裝的MPC82G 516A單片機(jī)芯片。MCU模塊按照單片機(jī)裝載的掃描程序通過(guò)不斷掃描采集接線端尾采集輸入模塊的邏輯電平信號(hào)，判定各個(gè)導(dǎo)線接線端子的通斷關(guān)系，同時(shí)MCU模塊還負(fù)責(zé)控制接線端頭驅(qū)動(dòng)輸出模塊具體驅(qū)動(dòng)哪根接線端頭。MPC82G516 A是基于80C51的高效1-T結(jié)構(gòu)的單芯片微處理器，每條指令需要廣7個(gè)時(shí)鐘信號(hào)(比標(biāo)準(zhǔn)8051快6?7倍)，與8051指令集兼容。因此在與標(biāo)準(zhǔn)8051有同樣的處理能力的情況下，MPC82G516A只需要非常低的運(yùn)行速度，同時(shí)由此能很大程度的減少耗電量。
[0064]供電單元模塊:提供其他各模塊所需的工作電源。 b.控制機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)
圖9為該控制機(jī)的軟件原理框圖。主要分為3個(gè)步驟:程序定時(shí)掃描與初始化、接線狀態(tài)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。
[0065]所述程序定時(shí)掃描結(jié)構(gòu)與初始化步驟主要實(shí)現(xiàn)程序的定時(shí)周期掃描，便于實(shí)現(xiàn)多任務(wù)管理與精確的同步，這樣保證了數(shù)據(jù)采集、通訊的可靠性。
[0066]接線狀態(tài)實(shí)時(shí)采集步驟主要實(shí)現(xiàn)掃描式驅(qū)動(dòng)接線端頭、采集接線端尾的全部導(dǎo)線的整個(gè)實(shí)時(shí)采集過(guò)程。
[0067]實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳步驟是按應(yīng)用層通訊協(xié)議，將接線狀態(tài)實(shí)時(shí)采集功能模塊采集到的接線狀況轉(zhuǎn)換為下位機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)，并發(fā)送給下位機(jī)。
[0068]c.控制機(jī)接線判斷方法
控制機(jī)接線判斷的具體方法和步驟如下:
步驟1:程序掃描結(jié)構(gòu)初始化后，MCU模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，通過(guò)頭接線端驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生邏輯低電平驅(qū)動(dòng)某一根導(dǎo)線的線頭端，給識(shí)別的線頭端饋以低電平，而其他線頭端均饋以高電平；
步驟2:MCU模塊采用程序掃描的方式，掃描周期小于100ms，通過(guò)尾接線端采集輸入模塊，逐一查詢其他導(dǎo)線線尾端的電平狀態(tài)，若尾接線端采集輸入模塊對(duì)應(yīng)的接線端尾端上測(cè)到的電平為低電平，說(shuō)明該點(diǎn)與線頭連通，若測(cè)到的電平為高電平，說(shuō)明該點(diǎn)與線頭斷開(kāi)，MCU模塊將尾接線端采集輸入模塊接線端尾電平狀態(tài)全部采集一遍，這樣判斷出被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線與其他導(dǎo)線的通斷連結(jié)關(guān)系；
步驟3:按此過(guò)程循環(huán)，頭接線端驅(qū)動(dòng)模塊掃描式的快速進(jìn)行驅(qū)動(dòng)其余模擬導(dǎo)線的接線頭端，當(dāng)全部線的頭端逐一被驅(qū)動(dòng)完成后，MCU模塊就能實(shí)時(shí)地采集到全部導(dǎo)線的通斷狀況，得到全部導(dǎo)線之間的連接關(guān)系；
步驟4 =MCU模塊完成全部導(dǎo)線的通斷狀況的采集后按照通信協(xié)議通過(guò)RS232收發(fā)器模塊將導(dǎo)線通斷連接關(guān)系的結(jié)果上傳給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的通斷關(guān)系與RS232收發(fā)器模塊送來(lái)的實(shí)際連結(jié)關(guān)系比較，進(jìn)行接線關(guān)系對(duì)錯(cuò)的判斷。至此，整個(gè)接線判斷過(guò)程結(jié)果。從采集到發(fā)送數(shù)據(jù)完成的整個(gè)周期，不大于100ms，實(shí)時(shí)采集了全部導(dǎo)線相互的連接關(guān)系O
[0069]下面對(duì)本系統(tǒng)的工作方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。包含下列步驟:
步驟1:上位機(jī)加載電壓互感器校驗(yàn)接線圖界面，利用投影儀投影，對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)；步驟2:上位機(jī)加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，創(chuàng)建上位機(jī)多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流,為遠(yuǎn)程發(fā)送數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備；如加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面成功，進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回上位機(jī)主頁(yè)面；
步驟3:教員在上位機(jī)的電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域?qū)Ω鱾€(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，所述參數(shù)包括變比、極性、負(fù)載(輕載)、等級(jí)、誤差值；
步驟4:下位機(jī)加載培訓(xùn)電壓互感器界面時(shí)打開(kāi)第一串口 serialPortl與實(shí)際校驗(yàn)儀連接，如果成功，則進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回下位機(jī)主頁(yè)；
步驟5:第一串口 serialPortl委托監(jiān)聽(tīng),實(shí)時(shí)偵聽(tīng)實(shí)際校驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)；
步驟6:下位機(jī)打開(kāi)第二串口 serialPort2與控制機(jī)連接，如果打開(kāi)失敗就立即下位機(jī)主頁(yè)面，如果打開(kāi)成功則進(jìn)行下列步驟；
步驟7:下位機(jī)創(chuàng)建多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流，為遠(yuǎn)程接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，創(chuàng)建第二串口 serialP0rt2委托監(jiān)聽(tīng)，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)；
步驟8:上位機(jī)將變比、極性、負(fù)載(輕載)、等級(jí)、誤差值的參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)NetworkStream流發(fā)送給每個(gè)學(xué)員機(jī),創(chuàng)建的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket把數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū),倉(cāng)1J建的上位機(jī)多線程Thread對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。
[0070]需要說(shuō)明的是，如果教員發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)置錯(cuò)誤或有學(xué)員未登錄，可點(diǎn)擊取消按鈕，取消此次數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0071]步驟9:下位機(jī)用其創(chuàng)建的多線程Thread對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并顯示參數(shù)并顯示其中的變比、負(fù)載、等級(jí)的參數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)教員機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該多線程Thread能實(shí)時(shí)監(jiān)控到并再次接收數(shù)據(jù)。
[0072]步驟10:下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)區(qū)域用第二串口 serialPort2的委托監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)不一樣時(shí)用int[] number2 = new int[48]接收數(shù)據(jù)，并用string的Split ()方法分解數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)用劃線的方式能智能化的及時(shí)實(shí)時(shí)顯示學(xué)員接的每一根線，并能判斷對(duì)錯(cuò)，接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色連線表示。
[0073]步驟11:當(dāng)下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)的所有接線成功后，下位機(jī)啟用多線程Thread,用NetworkStream流發(fā)送從上位機(jī)得到的變比、極性等數(shù)據(jù)。
[0074]步驟:12:學(xué)員對(duì)電壓互感器進(jìn)行校驗(yàn)，手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器，實(shí)際校驗(yàn)儀根據(jù)學(xué)員機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示，并向?qū)W員機(jī)發(fā)送百分表每一點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。
[0075]步驟13:下位機(jī)啟用第一串口 serialPortl的委托監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)偵聽(tīng)到實(shí)際校驗(yàn)儀緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時(shí)，下位機(jī)用數(shù)組byte [] b接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行奇偶，包頭0x55、包大小等多種方式校驗(yàn)方式進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)失敗直接拋棄數(shù)據(jù)，校驗(yàn)成功用數(shù)組int [] number = newint [48]儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，達(dá)到接收數(shù)據(jù)目的。
[0076]步驟:14:分解數(shù)據(jù)，得到百分表、比差、角差數(shù)據(jù)，達(dá)到顯示實(shí)際校驗(yàn)儀數(shù)據(jù)目的。[0077]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真，最大限度模擬電壓互感器模擬檢定的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，提供了在設(shè)備外觀、功能完全仿真實(shí)物的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、實(shí)際校驗(yàn)儀、電壓負(fù)載箱模擬器，整個(gè)系統(tǒng)的工作電壓和電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)環(huán)境的電壓和電流、可以實(shí)現(xiàn)在安全工作電壓、電流下為學(xué)員電壓互感器計(jì)量的培訓(xùn)提供可靠的安全保障。
[0078]本發(fā)明的控制機(jī)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器檢定接線模擬系統(tǒng)或其他類似的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的技術(shù)要求，能實(shí)現(xiàn)全電子化，實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地判斷模擬接線的通斷狀態(tài)，并及時(shí)地、不斷地將結(jié)果數(shù)據(jù)上傳給下位機(jī)作接線的對(duì)錯(cuò)判斷等進(jìn)一步處理。
[0079]下位機(jī)可以對(duì)各個(gè)模擬器的模擬接線接線端子進(jìn)行試驗(yàn)接線判斷，并在計(jì)算機(jī)上能將實(shí)際試驗(yàn)接線情況顯示出來(lái)，最大限度的激發(fā)學(xué)員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的理解力和實(shí)際操作能力，迅速提高學(xué)員操作技能，具有較強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)際意義。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng),其特征在于,包含一個(gè)教員機(jī)、若干與教員機(jī)通信連接的學(xué)員機(jī)，其中， 教員機(jī)包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接的投影設(shè)備、電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)；所述上位機(jī)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的通信，實(shí)現(xiàn)學(xué)員機(jī)的下位機(jī)參數(shù)下發(fā)、電壓互感器培訓(xùn)功能；所述電壓互感器檢測(cè)實(shí)體臺(tái)包括實(shí)際升壓器、實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、實(shí)際被測(cè)電壓互感器、實(shí)際電壓負(fù)荷箱、實(shí)際校驗(yàn)儀、實(shí)際調(diào)壓器； 所述學(xué)員機(jī)包含下位機(jī)、與下位機(jī)通信連接的控制機(jī)、調(diào)壓器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器、被測(cè)電壓互感器模擬器、升壓器模擬器、互感器校驗(yàn)儀模擬器、電壓負(fù)載箱模擬器，所述各個(gè)模擬器均與控制機(jī)連接，其中 所述電壓負(fù)載箱模擬器用于模擬真實(shí)的電壓負(fù)載箱模擬器； 所述標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器用于模擬真實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器模擬器功能； 所述被測(cè)電壓互感器模擬器用于模擬真實(shí)的被測(cè)電壓互感器的功能； 所述升壓器模擬器用于模擬真實(shí)的升壓器的功能； 所述互感器校驗(yàn)儀模擬器用于模擬真實(shí)的互感器校驗(yàn)儀的功能； 所述各個(gè)模擬器均具有若干模擬接線端子，所述模擬接線端子用于模擬實(shí)體的接線端子功能； 調(diào)壓器通過(guò)隔離變壓器與互感器校驗(yàn)儀模擬器電源部分連接； 控制機(jī)用于各個(gè)模擬器的模擬接線端子接線情況的信號(hào)采集，并上傳給其對(duì)應(yīng)的下位機(jī)，并執(zhí)行下位機(jī)發(fā)送的控制指令； 下位機(jī)用于對(duì)控制機(jī)發(fā)送控制指令信息、接收控制機(jī)上傳信息、接收上位機(jī)對(duì)各個(gè)模擬器設(shè)定的參數(shù)，并進(jìn)行信號(hào)處理與分析，將實(shí)際試驗(yàn)接線情況在下位機(jī)的培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面上時(shí)顯示出來(lái)。
2.如權(quán)利要求1中所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制機(jī)包括頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊、RS232收發(fā)器模塊、MCU模塊以及供電單元模塊;MCU模塊與頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊、尾接線端采集輸入模塊、極性與信號(hào)判別模塊單向連接，與RS232收發(fā)器模塊雙向連接。其中， 頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊用于接收MCU模塊發(fā)出的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，給待判斷的接線線頭施加低電平； 尾接線端采集輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)接線尾端信號(hào)掃描，逐一查詢除帶判斷接線意外的其他接線尾端的電平狀態(tài)； 極性與信號(hào)判別模塊用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換； RS232收發(fā)器模塊用于將尾接線端采集輸入模塊的信號(hào)傳輸至上位機(jī)或者將上位機(jī)的控制指令信息傳輸至對(duì)應(yīng)的模擬器； MCU模塊用于控制頭接線端驅(qū)動(dòng)輸出模塊驅(qū)動(dòng)待判斷接線端頭，并不斷掃描尾接線端采集輸入模塊的邏輯電平信號(hào)，判斷各個(gè)模擬接線端子之間接線的通斷關(guān)系； 供電單元模塊用于 向其他各模塊供電。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述界面分為電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域、電壓互感器銘牌顯示區(qū)域、電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域；所述電壓互感器參數(shù)顯示區(qū)域可設(shè)置各個(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)包括變比、極性、負(fù)載、等級(jí)、誤差； 所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)，用于實(shí)時(shí)顯示各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值； 電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域根據(jù)各個(gè)參數(shù)的設(shè)定值及時(shí)實(shí)時(shí)顯示滿載和輕載數(shù)據(jù)； 所述上位機(jī)還設(shè)置有電壓互感器校驗(yàn)接線圖界面； 所述下位機(jī)設(shè)置有培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，所述界面分為電壓互感器接線圖區(qū)域、監(jiān)視區(qū)區(qū)域、電壓互感器銘牌區(qū)域； 所述電壓互感器接線圖區(qū)域顯示電壓互感器未接線的接線圖，和接線后的連接圖，當(dāng)學(xué)員接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色連線表示； 所述監(jiān)視區(qū)區(qū)域用于顯示百分表部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的百分表值、比差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的比差值、角差部分跟隨實(shí)際校驗(yàn)儀采樣所得出的角差值；所述電壓互感器銘牌顯示區(qū)顯示教員設(shè)置的變比、負(fù)載、等級(jí)的數(shù)據(jù)值。
4.如權(quán)利要求1所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)員機(jī)有六個(gè)。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包含下列步驟: 步驟1:上位機(jī)加 載電壓互感器校驗(yàn)接線圖界面，利用投影儀投影，對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)；步驟2:上位機(jī)加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面，創(chuàng)建上位機(jī)多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流,為遠(yuǎn)程發(fā)送數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備；如加載培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面成功，進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回上位機(jī)主頁(yè)面； 步驟3:教員在上位機(jī)的電壓互感器參數(shù)設(shè)置區(qū)域?qū)Ω鱾€(gè)學(xué)員機(jī)的電壓互感器的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置； 步驟4:下位機(jī)加載培訓(xùn)電壓互感器界面時(shí)打開(kāi)第一串口與實(shí)際校驗(yàn)儀連接，如果成功，則進(jìn)行后續(xù)步驟，否則返回下位機(jī)主頁(yè)； 步驟5:第一串口委托監(jiān)聽(tīng)，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)實(shí)際校驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)； 步驟6:下位機(jī)打開(kāi)第二串口與控制機(jī)連接，如果打開(kāi)失敗就立即下位機(jī)主頁(yè)面，如果打開(kāi)成功則進(jìn)行下列步驟； 步驟7:下位機(jī)創(chuàng)建多線程Thread、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket、NetworkStream流，為遠(yuǎn)程接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，創(chuàng)建第二串口委托監(jiān)聽(tīng)，實(shí)時(shí)偵聽(tīng)控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)； 步驟8:上位機(jī)將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)NetworkStream流發(fā)送給每個(gè)學(xué)員機(jī),倉(cāng)Il建的上位機(jī)多線程Thread對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控； 步驟9:下位機(jī)用其創(chuàng)建的多線程Thread對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并顯示參數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)教員機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該多線程Thread能實(shí)時(shí)監(jiān)控到并再次接收數(shù)據(jù)； 步驟10:下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)區(qū)域用第二串口的委托監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控控制機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)不一樣時(shí)用int[] number2 = new int[48]接收數(shù)據(jù)，并用string的Split ()方法分解數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，用劃線的方式實(shí)時(shí)顯示各個(gè)模擬器接的每一根線； 步驟11:當(dāng)下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)的所有接線成功后，下位機(jī)啟用多線程Thread,用NetworkStream流發(fā)送從上位機(jī)得到的參數(shù)數(shù)據(jù)； 步驟:12:學(xué)員對(duì)電壓互感器進(jìn)行校驗(yàn)，手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器，實(shí)際校驗(yàn)儀根據(jù)學(xué)員機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示，并向?qū)W員機(jī)發(fā)送百分表每一點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)； 步驟13:下位機(jī)啟用第一串口的委托監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)偵聽(tīng)到實(shí)際校驗(yàn)儀緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時(shí)，下位機(jī)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)失敗直接拋棄數(shù)據(jù)，校驗(yàn)成功則儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，達(dá)到接收數(shù)據(jù)目的； 步驟:14:分解數(shù)據(jù)，得到百分表、比差、角差數(shù)據(jù)，達(dá)到顯示實(shí)際校驗(yàn)儀數(shù)據(jù)目的。
6.如權(quán)利要求5所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟13中，下位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)采取奇偶，包頭0x55、包大小的校驗(yàn)方式，校驗(yàn)成功用數(shù)組int []number = new int [48]存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求5所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，在步驟9中，所述下位機(jī)顯示變比、負(fù)載、等級(jí)三個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求5所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，在步驟3中，當(dāng)所有參數(shù)數(shù)據(jù)均設(shè)定后，上位機(jī)的加載培訓(xùn)電壓互感器界面的電壓互感器數(shù)據(jù)區(qū)域顯示設(shè)定后的數(shù)據(jù)，否則不顯示。
9.如權(quán)利要求5所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，上位機(jī)當(dāng)下位機(jī)偵聽(tīng)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)maxPacket變化時(shí)，下位機(jī)再次接收數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分解數(shù)據(jù)，更新百分表、角差、比差數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)時(shí)及時(shí)更新百分表、角差、比差數(shù)據(jù)目的。
10.如權(quán)利要求5所述的電壓互感器仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟10中，下位機(jī)培訓(xùn)設(shè)置電壓互感器界面的顯示區(qū)區(qū)域中，各個(gè)模擬器接線正確時(shí)用黑色連線表示，接線錯(cuò)誤時(shí)用紅色`連線表示。
【文檔編號(hào)】G01R35/02GK103778826SQ201410009669
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】卓浩澤, 李剛, 陸超云, 龍東, 李偉堅(jiān), 龍偉杰, 黃宗啟, 郭小璇 申請(qǐng)人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院