本實(shí)用新型涉及一種用采集終端故障模擬裝置。

背景技術(shù)：

在用電信息采集系統(tǒng)中，采集終端在電能計(jì)量以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣，但隨著采集終端數(shù)量規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采集終端出現(xiàn)的各種各樣的故障也在不斷的涌現(xiàn)出來，現(xiàn)階段的故障解決方法更多的依靠現(xiàn)場維護(hù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)解決問題，但更多的新員工因?yàn)槿鄙俟ぷ鹘?jīng)驗(yàn)和實(shí)例教材，短時(shí)間內(nèi)不能夠及時(shí)的解決現(xiàn)場故障問題，造成在終端維護(hù)工作上的費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

為了能夠快速的改善現(xiàn)場維護(hù)人員的工作效率，提高工作技能，需要一種終端故障模擬設(shè)備，通過建立實(shí)驗(yàn)室故障模擬仿真環(huán)境，對現(xiàn)場工作人員的工作技能進(jìn)行培訓(xùn)和考核。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決上述問題，提出了一種采集終端故障模擬裝置，本裝置能夠?qū)K端輔助接線端子的遙信、遙控、脈沖、電能脈沖/秒脈沖、485通信等故障現(xiàn)象進(jìn)行模擬。通過故障模擬裝置實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場輔助接線端子故障類型進(jìn)行培訓(xùn)考核。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種采集終端故障模擬裝置，包括控制終端、遙控故障模擬單元、遙信故障模擬單元、脈沖故障模擬單元、電能脈沖故障模擬單元和485故障模擬單元，其中，所述控制終端與其他單元通信，控制其他單元進(jìn)行模擬對應(yīng)的終端故障；

所述遙控故障模擬單元，模擬終端的遙控端子的遙控繼電器觸點(diǎn)故障和端子連接的故障現(xiàn)象；

所述遙信故障模擬單元，模擬終端的遙信端子的遙信開路、遙信短路或端子低壓故障現(xiàn)象；

所述脈沖故障模擬單元，模擬終端的脈沖端子的脈沖開路、脈沖短路或低壓故障現(xiàn)象；

所述電能脈沖故障模擬單元，模擬終端的有功脈沖、無功脈沖或秒脈沖的端子的故障；

所述485故障模擬單元，模擬485端子的通信信號開路、短路或驅(qū)動電路損壞的故障。

所述遙控故障模擬單元，包括遙控開路模塊和遙控短路模塊，均包括單片機(jī)、NPN型達(dá)林頓管和繼電器，其中，所述單片機(jī)通過NPN型達(dá)林頓管控制繼電器，模擬接線端子的常開端子、常閉端子、公共信號輸出開路，常開與公共、常閉與公共處于短路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遙控繼電器觸點(diǎn)故障和端子連接故障的模擬。

所述遙信故障模擬單元，包括遙信開路模塊、遙信短路模塊和端子低壓模塊，遙信故障模擬通過信號繼電器控制遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遙信信號開路、短路和遙信內(nèi)部檢測電源損壞故障的模擬。

所述遙信故障模擬單元，包括控制電路、光耦隔離電路、可調(diào)電壓源和第二繼電器，其中，所述控制電路通過光耦隔離電路連接遙信接線端子，且所述遙信接線端子受第二繼電器的開關(guān)狀態(tài)控制以實(shí)現(xiàn)遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)，所述可調(diào)電壓源為所述遙信接線端子提供可調(diào)電壓，以模擬正?；蚍钦ｋ妷汗收?。

所述脈沖故障模擬單元，包括控制單元、光耦隔離電路、可調(diào)電壓源和信號繼電器，控制單元通過信號繼電器控制脈沖+、脈沖-信號輸出開路，脈沖+和脈沖-處于短路狀態(tài)，利用信號繼電器切換異常電壓信號到脈沖+端子，所述可調(diào)電壓源為脈沖接線端子提供可調(diào)電壓，以模擬正?；蚍钦ｋ妷汗收?，模擬脈沖+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)脈沖信號開路、短路和內(nèi)部脈沖檢測電源異常的故障的模擬。

所述電能脈沖故障模擬單元，包括脈沖開路模擬模塊和脈沖短路模擬模塊，每個(gè)模塊包括單片機(jī)、時(shí)鐘脈沖信號發(fā)生器和脈沖接線端子，所述單片機(jī)通過時(shí)鐘脈沖信號發(fā)生器連接脈沖接線端子，單片機(jī)通過信號繼電器分別獨(dú)立控制有功、無功、秒脈沖、公共地信號輸出開路，模擬有功、無功、秒脈沖和公共地信號處于短路狀態(tài)。

所述485通信故障模擬單元，通過信號繼電器控制485A、485B信號輸出開路，使得485A和485B處于短路狀態(tài)或485A、485B處于對地短路狀態(tài)。

所述485通信故障模擬單元通過電阻分壓電路降低485輸出電壓的方式實(shí)現(xiàn)485驅(qū)動電壓低故障的模擬。

所述控制終端，用于模擬終端的按鍵、顯示、通信規(guī)約解析和故障模擬邏輯控制環(huán)節(jié)，提供終端故障模擬設(shè)備所虛擬終端的人機(jī)交互界面。

本實(shí)用新型的有益效果為：能夠?qū)崿F(xiàn)對終端遙信、遙控、脈沖、電能脈沖/秒脈沖、485等故障的模擬，為終端運(yùn)維人員的培訓(xùn)、考核提供了手段，提高了運(yùn)維人員的專業(yè)技能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體電路結(jié)構(gòu)性框圖；

圖2是本實(shí)用新型的終端功能模擬單元結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型的遙控故障模擬單元結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型的遙信故障模擬單元結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實(shí)用新型的脈沖故障模擬單元結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)用新型的電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本實(shí)用新型的485通信故障模擬單元結(jié)構(gòu)圖。

其中，101.終端故障模擬裝置，102.終端功能模擬單元，103.遙控故障模擬單元，104.遙信故障模擬單元，105.脈沖故障模擬單元，106.電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元，107.485故障模擬單元，108.遙控開路，109.遙控短路，110.遙信開路，111.遙信短路，112.端子低壓，113.脈沖開路，114.脈沖短路，115.485開路，116.485短路，117.485低電壓，118.終端輔助接線端子，201.STM32F103RBT6處理器，202.,功能模塊單元電路，203.按鍵，204.顯示器，301.單片機(jī)控制單元，302.NPN型達(dá)林頓管，303.繼電器JW1ASN，304.遙控接線端子，401.PC357光耦隔離電路，402.遙信接線端子，403.可調(diào)電壓源，404.G6K-2F-Y繼電器，501.脈沖接線端子，502.模擬開關(guān)M74HC4851，601.時(shí)鐘脈沖信號發(fā)生器，602.電能脈沖/秒脈沖接線端子，603.信號繼電器，701.TSU6721高速信號切換電路，702.485接線端子，703.可調(diào)電阻

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種終端故障模擬裝置101，包括終端功能模擬單元102、遙控故障模擬單103、遙信故障模擬單元104、脈沖故障模擬單元105、電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106、485故障模擬單元107等構(gòu)成。其中遙控故障模擬單元103可以模擬遙控開路108和遙控短路109；遙信故障模擬單元104可模擬遙信開路110、遙信短路111、端子低壓112；脈沖故障模擬單元105可模擬脈沖開路113、脈沖短路114、端子低壓112、電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106可模擬脈沖開路113、脈沖短路114；485故障模擬單元107可模擬485開路115、485短路116、485低電壓117。

終端功能模擬單元102用于模擬終端的按鍵、顯示、通信規(guī)約解析以及各個(gè)單元電路的控制等，提供終端故障模擬設(shè)備所虛擬終端的人機(jī)交互界面。由按鍵203和顯示器204負(fù)責(zé)人機(jī)接口的輸入輸出設(shè)備，故障模擬信息通過按鍵203輸入，由STM32F103RBT6處理器201進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并控制功能模塊單元電路202，功能模塊單元電路202與STM32F103RBT6處理器201進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，STM32F103RBT6處理器201將模擬結(jié)果輸出至顯示器204，最終實(shí)現(xiàn)了終端功能模擬和故障模擬控制兩大功能，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

遙控故障模擬單元103用于模擬終端的遙控端子的故障現(xiàn)象，由遙控開路、遙控短路等故障模擬部分構(gòu)成。故障模擬由單片機(jī)控制單元301通過NPN型達(dá)林頓管302控制繼電器JW1ASN303模擬常開端子、常閉端子、公共信號輸出開路，常開與公共、常閉與公共處于短路狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)遙控繼電器觸點(diǎn)故障和端子連接等故障的模擬。其電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

遙信故障模擬單元104用于模擬終端的遙信端子的故障現(xiàn)象，由遙信開路110、遙信短路111、端子低壓112等故障模擬部分構(gòu)成。單片機(jī)控制單元301控制可調(diào)電壓源403，調(diào)節(jié)遙信接線端子電壓大?。粏纹瑱C(jī)控制單元301控制G6K-2F-Y繼電器404，通過設(shè)置G6K-2F-Y繼電器404的開關(guān)狀態(tài)模擬遙信+、遙信-信號輸出開路，遙信+和遙信-處于短路狀態(tài)。利用G6K-2F-Y繼電器404切換異常電壓信號到遙信+端子，模擬遙信+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)遙信信號開路、短路和遙信內(nèi)部檢測電源損壞等故障的模擬。其電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。

脈沖故障模擬單元105用于模擬終端的脈沖端子的各類故障現(xiàn)象，由單片機(jī)控制單元301控制高速模擬開關(guān)(M74HC4851)502切換脈沖接線端子501的連接狀態(tài)，用于模擬脈沖開路113、脈沖短路114、端子低壓112等故障，由單片機(jī)控制單元301通過PC357光耦隔離電路401實(shí)時(shí)讀取脈沖端子501的狀態(tài)。脈沖故障模擬通過高速模擬開關(guān)(M74HC4851)502控制脈沖+、脈沖-信號輸出開路，脈沖+和脈沖-處于短路狀態(tài)。將可調(diào)電壓源信號連403接到脈沖+端子，模擬脈沖+電壓低于正常電壓的故障現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)脈沖信號開路、短路和內(nèi)部脈沖檢測電源異常等故障的模擬。其電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。

電能脈沖/秒脈沖故障模擬單元106用于模擬終端的有功脈沖、無功脈沖、秒脈沖等端子的各類故障現(xiàn)象，單片機(jī)控制單元301控制時(shí)鐘脈沖信號發(fā)生器601產(chǎn)生一定頻率，幅度以及占空比可調(diào)的脈沖信號，由信號繼電器603控制脈沖開路、脈沖短路等故障。故障模擬通過信號繼電器分別獨(dú)立控制有功、無功、秒脈沖、公共地信號輸出開路，有功、無功、秒脈沖、公共地信號處于短路狀態(tài)。其電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。

485通信故障模擬單元107用于模擬終端的485端子的各類故障現(xiàn)象，由485開路、485短路、485低電壓等故障模擬部分構(gòu)成。由單片機(jī)控制單元301通過TSU6721高速信號切換電路701經(jīng)485線連接到485接線端子，控制485A、485B信號輸出開路，485A和485B處于短路狀態(tài)以及485A、485B對地短路狀態(tài)。485驅(qū)動電壓低故障通過可調(diào)電阻703分壓電路降低485輸出電壓的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)485通信信號開路、短路、驅(qū)動電路損壞等多種故障現(xiàn)象，其電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。

上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。