本發(fā)明涉及一種，特別是一種模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行用電相別切換的方法。

背景技術(shù)：

目前，在實驗室環(huán)境普通電能表檢定裝置上對電能表進(jìn)行各項試驗，僅被試表本身接入了試驗線路，且所有被試表的負(fù)荷始終是一樣的。而實際上電能表在現(xiàn)場運行時，是安裝在計量箱內(nèi)的，且多表位計量箱內(nèi)還會安裝配套的進(jìn)線斷路器、用戶負(fù)荷開關(guān)等，每路用戶的用電負(fù)荷可能會完全不同。通過收集現(xiàn)場長時間運行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，計量箱內(nèi)的配套附件包括箱內(nèi)布線、表間距離、周邊表計上電、周邊表計大負(fù)荷運行等均會對電能表計量性能產(chǎn)生不同程度的影響。而這些影響在實驗室普通試驗設(shè)備上根本無法復(fù)現(xiàn)。為了考核電能表在實際用電現(xiàn)場的計量性能，必須將整套計量箱接入試驗線路，并保證在試驗過程中計量內(nèi)狀態(tài)不發(fā)生任何改變。計量箱的種類有很多種，根據(jù)箱內(nèi)用戶數(shù)量分為單表位計量箱和多表位計量箱。不同種類計量箱的供電方式也不一樣，單表位計量箱較簡單，由單相線路供電，而多表位計量箱的供電方式就較為復(fù)雜，可能箱內(nèi)所有用戶全部由某一相線路供電，也可能箱內(nèi)用戶平均分配由多相線路供電。

因此，需要一種模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行用電相別切換的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行用電相別切換的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別自動切換線路，包括三相四線電壓源、母線排、電流源、表位電能計量箱、繼電器陣列控制模塊、繼電器陣列；

所述三相四線電壓源與母線排連接，所述母線排與表位電能計量箱中電能表連接；

所述電流源通過繼電器陣列控制模塊與表位電能計量箱中電能表連接。

進(jìn)一步，所述繼電器陣列控制模塊包括繼電器陣列、控制通訊單元和繼電器陣列驅(qū)動單元；

所述繼電器陣列一端與電流源連接；另一端與母線排連接；

所述繼電器陣列驅(qū)動單元與繼電器陣列連接；所述繼電器陣列驅(qū)動單元與控制通訊單元連接。

進(jìn)一步，所述繼電器陣列控制模塊還包括信號隔離單元和高速串入并出轉(zhuǎn)換單元；

所述繼電器陣列一端與電流源連接；另一端與母線排連接；

所述信號隔離單元設(shè)置于繼電器陣列驅(qū)動單元與繼電器陣列之間；

所述高速串入并出轉(zhuǎn)換單元設(shè)置于繼電器陣列控制單元與繼電器驅(qū)動單元之間。

本發(fā)明還提供了一種模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別自動切換方法，包括以下步驟：

S1：表箱進(jìn)線接入三相母線排；

S2：相別設(shè)置；設(shè)置參與試驗的表位供電電壓接入相別以適于與表箱內(nèi)相別接線一致；

S3：通過繼電器陣列模塊驅(qū)動對應(yīng)繼電器進(jìn)行相別切換；

S4：延遲，開啟三相四線電壓源并為參與試驗的表計輸出電壓；

S5：判斷是否有相別切換錯誤，如果有，則調(diào)用關(guān)閉電壓源輸出程序并立即報警并返回步驟S2；

S6：如果沒有，則延遲，按照預(yù)設(shè)順序開啟電流源并輸出電流；

S7：判斷是否有相別切換錯誤，如果有，則調(diào)用關(guān)閉電流源輸出并立即報警并返回步驟S2；

S8：用電相別切換完成。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

本發(fā)明提供的模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別識別和自動切換的線路的方法，能夠?qū)Σ煌?guī)格計量箱接入試驗線路進(jìn)行試驗，使用時，根據(jù)表箱內(nèi)供電線路相別，接好計量箱的進(jìn)線和出線，通過電腦軟件輸入計量箱內(nèi)所有表計的接入電壓相別，通過控制相別切換單元自動完成供電相別線路切換。

本發(fā)明提供了多路繼電器陣列控制。由于控制的繼電器陣列具有磁保持特性，故所有驅(qū)動信號無需長時間有效，需要改變繼電器陣列狀態(tài)時，只需瞬間改變驅(qū)動信號極性即可，通過這種設(shè)計可以大大減小線路運行過程中的功率消耗。

本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下。

圖1是用電相別切換的系統(tǒng)框圖。

圖2是用電相別切換過程圖。

圖3-1是繼電器陣列控制MCU原理圖。

圖3-2是繼電器陣列RS232、RS485通訊原理圖。

圖3-3是繼電器陣列控制通訊原理框圖。

圖4-1是串行輸入信號隔離原理圖。

圖4-2是高速串入并出轉(zhuǎn)換原理圖。

圖4-3是信號隔離及高速串入并出轉(zhuǎn)換原理框圖。

圖5-1是繼電器陣列驅(qū)動原理圖。

圖5-2是繼電器陣列驅(qū)動原理框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供了一種模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別自動切換線路，其特征在于：包括三相四線電壓源、母線排、電流源、表位電能計量箱、繼電器陣列控制模塊、繼電器陣列；

所述三相四線電壓源與母線排連接，所述母線排與表位電能計量箱中電能表連接；

所述電流源通過繼電器陣列控制模塊與表位電能計量箱中電能表連接。

所述繼電器陣列控制模塊包括繼電器陣列、控制通訊單元和繼電器陣列驅(qū)動單元；

所述繼電器陣列一端與電流源連接；另一端與母線排連接；

所述繼電器陣列驅(qū)動單元與繼電器陣列連接；所述繼電器陣列驅(qū)動單元與控制通訊單元連接。

所述繼電器陣列控制模塊還包括信號隔離單元和高速串入并出轉(zhuǎn)換單元；

所述繼電器陣列一端與電流源連接；另一端與母線排連接；

所述信號隔離單元設(shè)置于繼電器陣列驅(qū)動單元與繼電器陣列之間；

所述高速串入并出轉(zhuǎn)換單元設(shè)置于繼電器陣列控制單元與繼電器驅(qū)動單元之間。

如圖2所示，本實施例提供的模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別自動切換方法，包括以下步驟：

S1：表箱進(jìn)線接入三相母線排；

S2：調(diào)用相別設(shè)置子程序；

步驟21：根據(jù)表箱內(nèi)各用戶進(jìn)線實際接入相別在計算機上進(jìn)行設(shè)置；

步驟22：計算機程序?qū)⒃O(shè)置的接入相別命令發(fā)送至繼電器陣列控制單元；

步驟23：繼電器陣列控制單元執(zhí)行相別切換過程。

S3：調(diào)用繼電器陣列模塊驅(qū)動子程序；

步驟31：繼電器陣列控制單元在上電后初始化繼電器陣列全部處于斷開狀態(tài)；

步驟32：繼電器陣列控制單元將接收到的切換命令送至高速串入并出轉(zhuǎn)換單元；

步驟33：高速串入并出轉(zhuǎn)換單元發(fā)送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)至繼電器陣列驅(qū)動單元；

步驟34：繼電器陣列驅(qū)動單元完成對繼電器陣列的狀態(tài)控制。

S4：延遲，調(diào)用三相四線電壓源開啟輸出程序；

S5：判斷是否有相別切換錯誤，如果是，則調(diào)用關(guān)閉電壓源輸出程序并立即報警并返回步驟S2；

S6：如果否，則延遲，順序調(diào)用電流源1～6開啟輸出程序；

S7：判斷是否有相別切換錯誤，如果是，則調(diào)用關(guān)閉電流源輸出程序并立即報警并返回步驟S2；

S8：用電相別切換完成。

實施例2

如圖1所示，本實施例提供的模擬計量箱運行環(huán)境進(jìn)行供電相別識別和自動切換線路，包括三相四線電壓源、母線排、電流源、表位電能計量箱、繼電器陣列控制模塊、繼電器陣列；

控制通訊單元由MCU控制器ATC894051、UART通訊轉(zhuǎn)換器ADM202EARN構(gòu)成。

所述信號隔離單元采用光電隔離器EL817。

所述高速串入并出轉(zhuǎn)換電路采用串入并出高速轉(zhuǎn)換器4094構(gòu)成。

所述繼電器陣列驅(qū)動單元采用磁保持繼電器專用驅(qū)動器TA7291構(gòu)成。

所述三相四線電壓源，采用虛負(fù)荷頻率合成鎖相環(huán)技術(shù)，產(chǎn)生高精度可調(diào)的電壓信號，經(jīng)功率放大后為計量箱提供單相220V及三相四線220V的供電電壓，經(jīng)UA、UB、UC、UN輸入到母線排，用來模擬計量箱現(xiàn)場單相供電環(huán)境和三相供電環(huán)境。

所述電流源共6路，采用虛負(fù)荷頻率合成鎖相環(huán)技術(shù)，每路電流源可輸出0～120A電流，電流源輸出頻率可在45.00Hz～65.00Hz可調(diào)，電流源輸出功率因數(shù)可在0～1L(C)可調(diào)。6路電流源輸出分別對應(yīng)輸入到計量箱內(nèi)各個電能表電流回路，用來模擬不同用戶不同的用電負(fù)荷。

所述繼電器陣列控制模塊包括控制通訊單元、信號隔離單元及高速串入并出轉(zhuǎn)換單元、繼電器陣列驅(qū)動單元。

繼電器陣列J1～J18為HFE22-A/12-H1T11型專用磁保持繼電器，組成3行6列矩陣，每只磁保持繼電器最大可通過120A電流。

繼電器陣列模塊可以實現(xiàn)對陣列中的任一繼電器單獨控制，進(jìn)而使每一路電流源的輸出均能按設(shè)定的接入相別正確地接入UA、UB、UC母排。

本實施例被測計量箱內(nèi)裝有6只被試電能表，其中1#2#電能表接入電壓相別為UA(黃色)，3#4#電能表接入電壓相別為UB(綠色)，5#6#電能表接入電壓相別為UC(紅色)，用電相別切換系統(tǒng)需要驅(qū)動J1J2J9J10J17J18共6只繼電器接通，同時驅(qū)動其余12只繼電器全部斷開。這些繼電器按設(shè)定相別進(jìn)行切換后，電流源1和電流源2接入UA、電流源3和電流源4接入UB、電流源5和電流源6接入UC，與表箱內(nèi)電能表的供電相別關(guān)系完全對應(yīng)。

如圖2，具體用電相別切換過程如下：

1)相別設(shè)置：每個參與試驗的表位供電電壓接入相別均可設(shè)置為A相、B相或C相，設(shè)置的相別需與計量箱內(nèi)真實的接線情況一致。

2)繼電器陣列模塊驅(qū)動：上位機獲取到被試表位供電電壓接入相別信息后，通過平臺內(nèi)置的通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器將上位機網(wǎng)口發(fā)出的切換命令轉(zhuǎn)為UART串口數(shù)據(jù)格式，發(fā)往繼電器陣列驅(qū)動模塊進(jìn)行解析后執(zhí)行切換過程。

3)電壓源、電流源開啟輸出：通過設(shè)置電壓源、電流源檔位、幅度、相位值，為被試表位提供電源和負(fù)荷，延遲后判斷輸出是否為所需交流電壓電流值。

4)電壓源、電流源關(guān)閉輸出及報警：檢測電壓回路是否存在短路、電流回路是否存在開路，若有短路或開路情況，通過設(shè)置電壓源、電流源檔位、幅度，迅速將輸出降為零，并啟動聲光報警，同時將報警信息上傳。

圖3-1、2為繼電器陣列控制通訊原理框圖，圖3-3是繼電器陣列控制通訊原理框圖；圖中各部分作用分別如下：

MCU控制器：進(jìn)行數(shù)據(jù)解析處理；

與邏輯電路：將兩路通訊電平轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行與邏輯處理；

通訊電平轉(zhuǎn)換1：實現(xiàn)TTL電平和RS232電平轉(zhuǎn)換；

通訊電平轉(zhuǎn)換2：實現(xiàn)TTL電平和RS485電平轉(zhuǎn)換。

通訊電平轉(zhuǎn)換1輸出的RS232信號或者通訊電平轉(zhuǎn)換1輸出的RS485信號，與上位機建立通訊連接，接收來自上位機的通訊控制數(shù)據(jù)。

圖4-1、2為信號隔離及高速串入并出轉(zhuǎn)換原理圖；圖4-3為信號隔離及高速串入并出轉(zhuǎn)換原理框圖，圖中各部分作用分別如下：

信號隔離：實現(xiàn)通訊控制回路與繼電器控制回路電氣隔離；

串行數(shù)據(jù)輸入：接收MCU控制器發(fā)來的串行數(shù)據(jù)；

并行數(shù)據(jù)輸出：實現(xiàn)高速的將串行數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸出。

來自MCU控制器的串行數(shù)據(jù)經(jīng)信號隔離單元實現(xiàn)電氣隔離，然后轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，傳送至繼電器陣列驅(qū)動單元。

圖5-1為繼電器陣列驅(qū)動原理圖；圖5-2為繼電器陣列驅(qū)動原理框圖；圖中各部分作用分別如下：

將輸入的繼電器驅(qū)動信號進(jìn)行功率放大，然后驅(qū)動繼電器陣列執(zhí)行相別切換。繼電器陣列內(nèi)共18只繼電器，與驅(qū)動單元一一對應(yīng)。

繼電器驅(qū)動單元的輸入端連接至高速串入并出單元的并行輸出端，繼電器驅(qū)動單元的輸出端連接至繼電器陣列中對應(yīng)繼電器的控制線圈。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍當(dāng)中。